Генератор случайного полумарковского процесса Советский патент 1988 года по МПК G06F7/58 

ная величина с распределением вероят-зо памяти. В регистре 5 хранится счиностей W(l). Вероятности перехода из i-ro состояния в к-е заданы матрицей

//Р- //, причем Р- О, i 1,

п.

танный из матричной памяти номер состояния генерируемого процесса.

так как по истечении случайного количества тактов, распределенного по закону W(l) процесс из всяко 7о i-ro состояния обязательно переходит в новое состояние, номер которого не равен 1.

Заданная вероятность перехода моделируемого процесса из одного состояния в другое обеспечивается специальной конструкцией блока 4 памяти. Длительность состояний процесса, подчиненная требуемому закону распределения, формируется путем подсчета количества тактов работы генератора в счетчике 13 и сравнения подсчитанного количества с распределенным по заданному закону числом, формируемым на выходе блока 12 памяти.

Каждая i-я строка блока 4 памяти содержит 2/ ячеек, где m - разрядность случайного числа на выходе датчика 2, причем каждая из НИк рассчи-i тана на хранение целого.числа, не превьппающего п. Все 2 ячеек разбиты на п групп таким образом, что коли , (к 1, п) в каждой

чество ячеек а

5

0

5

0

5

танный из матричной памяти номер состояния генерируемого процесса.

В начальньй момент времени до прихода первого тактирующего сигнала от блока 1 регистр 5 устанавливается в начальное состояние, регистры 3, 6 и счетчик 13 устанавливаются в нулевое состояние.На выходе элемента ИЛИ-НЕ появляется 1. и ключи 8-10 открыты. . Блок 1 начинает вьщавать на своих выходах тактирующие сигналы. Сигнал с второго выхода блока 1 через элемент ИЛИ 7 инициирует работу датчика 2 случайных чисел, на выходе которого появляется т-разрядное двоичное число г . Сигнал с четвертого выхода блока 1 через открытый ключ 8 инициирует запись величины регистр 3 памяти. Величина С. является номером столбца блока 4 памяти. Сигнал с третьего выхода блока 1 через открытый ключ 10 инициирует запись в регистр 6, хранящуюся . в регистре 5 (согласно начальной установке этот номер равен i). По номеру столбца номеру строки (i) в блоке 4 памяти возбуждается ячейка, содержимое которой и будет равно-номеру состояния генерируемого процесса. Предположим, что это состояние имеет номер к. Вероятность реализации k-ro состояния при условии, что в регистре 6 содержится номер i, будет равна Pji , Действительно, выбор из матричной памяти k-ro номера состояния означает, что величина С попала в k-ю группу ячеек i-й строки

8k-й группе содержится а;„ ячеек.

1К

Вероятность того, что равномерно распределенное в интервале 10,2 - 1 число примет одно из а значений, равна Р, .

Одновременно с выбором из блока 4 памяти номера состояния сигнал с третьего выхода блока 1 открывает блок 11 ключей и через открытый ключ

9и элемент ИЛИ 7 инициирует работу датчика 2 случайных чисел. Случайное число С. , через блок 11 ключей поступает на вход 12 блока памяти, где преобразуется в число 1, которое зансится в вычитающий счетчик 13. На входе элемента ИЛИ-НЁ 14 появляется О и ключи 8-10 закрываются.

Сигнал с первого выхода блока 1 обеспечивает запись выбранного из блока 4 памяти номера состояния вы- ходного регистра 5, разрядные выходы которого являются выходом всего устройства. Одновременно этот же сигнал поступает .-на вход счета счетчика 13 и уменьшает его содержимое на единицу. На пятом такте генератора 15 тактирующих сигналов счетчик-делител 16 приходит в исходное состояние, и первый такт работы генератора полу- марковокого процесса заканчивается.

Работа генератора на.следующем такте зависит от значения числа, содержащегося в счетчике 13. Если содержимое счетчика равно нулю, то на выходе элемента ШШ-НЕ 14 присутствует 1, ключи 8-10 открыты, и работа генератора протекает описанным образом. Если содержимое счетчика больше нуля, то на выходе элемента ИЛИ-НЕ сохраняется О и ключи 8-10 закрыты Сигнал со второго выхода блока управ ления через элемент РШИ 7 инициирует работу датчика 2. Однако сигнал .с четвертого выхода блока 1 через закрытый ключ 8 не проходит и содержимое регистра 3 остается таким же, как и на предыдущем такте. Сигнал с третьего выхода блока 1 также не проходит через закрытый ключ 10 и

поэтому, во-первых, содержимое регистра 6 остается прежним, во-вторых случайное число с выхода датчика 2 через блок 11 ключей не проходит на адресньп вход блока 12 и не оказывает влияния на содержимое счетчика 13. Сигнал с первого выхода блока 1 уменьшает содержимое счетчика 13 на .единицу и инициирует запись в регистр 5 содержимого выбранной на этом такте ячейки блока 4 памяти.

Поскольку номера столбца и строки хранящиеся в регистрах 3, 5, не изменились, то считывание произойдет из той же самой ячейки, что и на предыдущем такте, а значит, и номер состояния генерируемого процесса не изменится.

/

Состояние моделируемого процесса на выходе устройства будет оставатьс неизменным до тех пор, пока содержимое счетчика 13 больше нуля. Поскольку занесенное в счетчик 13 число распределено по закону W(l), то колчество тактов, на которых состояние моделируемого процесса будет неизменным, также распределено по закону W(l).

Формула изобретения

Генератор случайного полумарковс- кого процесса, содержащий блок синхронизации, первый выход которого I подключен к входу синхронизации пер- вого регистра памяти, выход которого является выходом генератора, выход первого регистра памяти соединен с информационным входом второго регистра памяти, выход которого подключен к первому адресному входу первого блока памяти, второй адресный вход которого соединен с выходом третьего регистра памяти, информационный вход которого соединен с выходом датчика равномерно распределенных случайных чисел, выход первого блока памяти соединен с информационным входом первого, регистра памяти, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, за счет генерирования случайного процесса с заданным вероятностным распределением длительности нахождения процесса в каждом из его состо яний, он содержит три ключа, эл

мент ИЛИ-НЕ, второй блок памяти, счетчик, блок ключей, элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с вторым выходом блока синхронизации, выход элемента ИЛИ соединен с входом Опрос.датчика равномерно распределенных случайных чисел, выход которого соединен с информационным входом блока ключей, выход которого, соеди- нен с адресным входом второго блока памяти, выход которого соединен с выходом предварительной установки счетчика, счетный вход которого соединен с первым входом блока синхрони зации, выход счетчика подключен к

входу элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с управляющими входами первого, второго и третьего ключей, информационные входы первого и второго ключа обьединены и подключены к третьему входу блока синхронизации, четвертый выход которого подключен к информационному входу третьего ключа, выход которого подключен к входу синхронизации третьего регистра памяти, выход первого ключа соединен с вто- рым входом элемента И, выход второго ключа подключен к управляющему входу блока ключей и к входу синхронизации второго регистра памяти.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении .имитационных моделей систем, работающих в условиях случайных возмущений, и для моделиро- иания различных физических процессов с дискретным фазовым пространством. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет генерирования случайного процесса с заданным вероятностным распределением длительности нахождения процесса в каждом из его состояний. Цель достигается введением в устройство трех ключей 8, 9, 10, элемента ШШ-НЕ 14, второго блока 12 памяти, счетчика 13, блока 11 ключей, элемента ИЛИ 7. Длительность состояний процесса, подчиненная требуемому закону распределения, формируется путем подсчета количества тактов работы генератора в счетчике и сравнения подсчитанного количества с распределенным по заданному закону числом, формируемым из равномерно распределенного числа с помощью второго блока памяти. 2 ил. СО

V

Фиг. 2