Генератор псевдослучайных чисел Советский патент 1989 года по МПК G06F7/58 

d

со

4ii 4

Од

315

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение при разработке аппаратуры для статистического моделирования.

Цель изобретения - упрощение генератора.

На чертеже представлена функциональная схема генератора псевдослучайных чисел.

Генератор содержит первый сумматор 1 по модулю два, первый регистр 2 сдвига, составляющие контролируемый генератор 3, генератор 4 .тактовых импульсов, элемент И 5, второй сумматор 6 по модулю два, второй регистр 7 сдвига, триггер 8.

Генератор работает следующим образом.

Вначале приходит сигнал по шине сброса, который устанавливает в нулевое состояние триггер 8 и заносит начальные значения в регистры 2 и 7 сдвига (начальное состояние регистра 7 сдвига определяется заранее и зависит от начального состояния регистра 2 сдвига). Затем в генератор поступает сигнал по шине пуска, который устанавливает в единичное состояние .триггер 8, вследствие чего прямой выход триггера 8 разрешает прохождение синхроимпульсов с выхода генератора 4 тактовых импульсов через элемент И 5 в блоки генератооа. Пол действием синхроимпульсов начинает функционировать генератор 3 М-после/ ова- тельности, состоящий из первого сумматора 1 по модулю два и регистра 2 сдвига. Числа М-последовательности, формируемые в регистре 2 сдвига, поступают на группу выходов генератора Одновременно под действием синхроимпульсов происходит сдвиг информации во втором регистре 7 сдвига, имеющего К разрядов. Информация в первый разряд регистра сдвига 7 заносится с выхода некоторого i-ro разряда п-разрядного регистра 2 сдвига.

В каждый тактовый момент времени на выходы второго сумматора 6 по модулю два поступают двоичные символы с выхода старшего К-го разряда регистра сдвига 7 и с определенных, специальным образом выбранных, разрядов регистра 2 сдвига. При исправной работе генератора 3 М-последовательности на выходе второго сумматора 6 по модулю два будет формироваться в каждом такте нуль, т.е. на выходе Ошиб6

ка сигнал будет отсутствовать вследствие четкого количества единичных символов на входах второго сумматора 6 по модулю два. При сбое генератора 3 М-последовательности в некотором такте ра,боты количество единичных символов в этом такте исказится и на выходе сумматора 6 по модулю

два появится единичный сигнал, который поступит на выход Ошибка. Таким образом, оперативно (в каждом такте) осуществляется контроль за работой генератора 3 М-последовательности.

Теория указанной работы такова. Пусть матрица А описывает функцио- нирование ГПСЧ,.тогда q(t + 1) A-q(t), где q(t) - состояние регистра 2 сдвига в момент времени. Очевидно q(t + К) ), где матрица перехода регистра сдвига за К тактов. Пусть, А В. Находят

матрицу В , обратную матрице В и выделим в ней некоторую i-ю строку. Единичные элементы этой строки указывают номера разрядов регистра 2 сдвига, которые необходимо объединить по модулю два, чтобы вновь получить значение i-ro разряда в момент времени t. При исправной работе ГПСЧ это теоретическое значение i-ro разряда в момент должно совпасть с практическим значением, которое было в

тот .же момент времени t. Для осуществления этого сравнения практическое значение i-ro необходимо сохранить до момента (t + к), т„е. необходимо иметь блок задержки на К тактов. Эту

функцию выполняет регистр сдвига 7, первый разряд которого подключен к i-му разряду регистра 2 сдвига ГПСЧ. Практическое значение i-ro разряда регистра 2 сдвига в момент времени t

формируется на выходе старшего К-го разряда регистра 7 сдвига и подается на дополнительный вход второго сумматора 6 по модулю два. Теоретическое значение i-ro разряда регистра.2

сдвига в момент времени t формируется на основе разрядов этого же регистра, выбранных в соответствии с единичными элементами в i строке матрицы В . Выходы этих выбранных разрядов объединены во вторую группу выходов регистра 2 сдвига и подключены к группе входов второго сумматора 6 по модулю два для реализации операции суммирования по модулю два. Таким образом, совпадение теоретического и практического значений i-ro разряда в момент времени t контролируется вторым сумматором 6 по модулю два. Если эти значения совпадают (что говорит об исправности ГПСЧ), то на выходе сумматора 6 по модулю два формируется нуль, в противном случае формируется единичный сигнал, который проходит на выход Ошибка генератора. Данное устройство реализует для ГПСЧ контроль, напоминающий контроль на четкость или нечеткость, применяемой в цифровой вычислительной тех- нике.

Для получения начального состояния регистра 7 сдвига необходимо взять начальное состояние q(tp) регистра 2 сдвига и вычислить его К предыдущих состояний, i-ый разряд эти состояний определяет начальное состояние регистра 7 сдвига.

Формула изобретения

Генератор псевдослучайных чисел, содержащий генератор тактовых импульсов, первый регистр сдвига, первый сумматор по модулю два и элемент И, отличающийся тем, что, с целью упрощения, в него введены второй регистр сдвига, второй сумматор по модулю два и триггер, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом элемента И и с тактовым входом триггера, прямой выход которого соединен с вторым входом элемента И, выход которого соединен с входами сдвига первого и второго регистров сдвига, установочные входы которых соединены с входом Сброс генератора и входом установки в О триггера, вход установки в 1 которого является входом Пуск генератора , первая группа выходов первого регистра сдвига соединена с входами первого сумматора по модулю два и является информационным выходом генератора , выход первого сумматора по модулю два соединен с информационным входом первого регистра сдвига, вторая группа выходов которого соединена с группой входов слагаемых второго сумматора по модулю два, вькход которого является выходом Ошибка генератора, дополнительный выход первого регистра сдвига соединен с информационным входом второго регистра га, выход старшего разряда которого соединен с входом дополнительного слагаемого второго сумматора по модулю два.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может найти применение при разработке аппаратуры для статистического моделирования. Цель изобретения - упрощение генератора. Генератор содержит контролируемый генератор 3, генератор 4 тактовых импульсов, сумматор 6 по модулю два, регистр 7 сдвига, триггер 8. Введение второго сумматора 6 по модулю два и второго регистра 7 сдвига позволяет оперативно, т.е. на каждом такте, осуществлять контроль генераторов M-последовательности с одновременным уменьшением количества блоков генератора. 1 ил.

Редактор Л.Зайцева

Составитель Д.Феликсон

Техред Л.Олийнык Корректор Т.Палий

Заказ 6080/ 48

Тираж 668

ВНИИГТИ .Госуларственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. k/5

Подписное