Генератор потока псевдослучайных чисел Советский патент 1990 года по МПК G06F7/58 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в задачах статического модели- , звания и для имитации случайных сигналов .

Цель изобретения - увеличение периода генерируемых псевдослучайных чисел, обладающих определенными кор- релЖционными свойствами и одномерной функцией распределения вероятностей.

На чертеже приведена блок-схема ;енератора.

Генератор потока псевдослучайных чисел включает в себя генератор 1 тактовых импульсов, распределитель 2 импульсов, регистр 3, Т-триггер 4, D-триггер 5, двоичные счетчики 6 и 7, сумматоры 8 - 10, выход генератора 11 образуют выходы всех трех сумматоров 8 - 10.

Генератор потока псевдослучайных чисел работает следующим образом.

Генератор тактовых импульсов 1 генерирует опорную последовательность импульсов, поступающих на вход распределителя 2 импульсов, на счетный вход Т-триггера 4, тактирующий вход D-триг- гера 5 и счетный вход первого двоичного счетчика 6. На первом выходе распределителя 2 импульсов через каждые k4 тактовых импульсов появляется кратковременный импульс, поступающий на вход разрешения записи регистра 3. По этому сигналу осуществляется параллельная запись содержимого третьего сумматора 10 в регистр 3. Следовательно, число в регистре 3 может изменяться через каждые Ц тактов работы. Т-триггер 4 с приходом каждого тактового импульса меняет свое состояСП

es

оо ю

00

ие па противоположное о Инверсный выод т--триггера 4 связан с входом упавления инверсией выходного кода регистра 33 в связи с чем в зависимости

т состояния Т-триггера 4 выходной од регистра либо совпадает с кодом числа,, хранящегося в регистре, либо на выход поступает обратный код этого исла. Подобное изменение выходного кода регистра 3 будет происходить с приходом каждого очередного тактового импульса. Положительный фронт

импульса с инверсного выхода Т-триггера 4 воздействует на счетный вход второго двоичного счетчика 79 увеличивая каждый раз его содержимое на единицу. Такое увеличение продолжается до полного заполнения счетчика 7Э когда на его выходе окончания счета появляется сигнал с уровнем логического О вместо сигнала с уровнем логической имевшего место до этого момента, По очередному тактовому импульсуs поступающему на тактовый вход D-триггера 5, D-триггер 5 скопирует этот сигнал,, в результате чего из состояния 1 он перейдет в состояние О. В результате такого перехода на инверсном выходе D-триггера 5 появляется импульсs воздействующий на вход управления записью двоичного счетчика 7 По этому импульсу осуществляется перепись выходного кода регистра 3 в счетчик о В результате изменения содержимого счетчика 7 сигнал на его выходе окончания счета изменяется ча противоположный, т.е. на сигнал с уровнем логической Г 3 по очередному тактовому импульсу D-триггер также перейдет в единичное состояние и на его инверсном выходе будет иметь место нулевой сигнал. Тем самым за- вершается операция предустановки счетчика 7 и он вновь продолжает работу в режиме счета импульсов по счетному входу,

Тактовые импульсы, поступающие с генератора тактовых импульсов на счетный вход первого двоичного счетчика 6, последовательно увеличивают его содержимое до предельного значения 1-1, где 1 - выбранный коэффициент пересчета счетчика 6, после чего счетчик возвращается в исходное нулевое состояние и начинает заполняться заново.

Сумматоры 8 - 10 осуществляют суммирование входных кодов: первый сум1

t

0

5

Q

5

О

0

матор 8 суммирует однобитный сигнал, поступающий с инверсного выхода Т-триггера 4, код с.разрядных выходов счетчика -7 и выходной код регистра 3S второй сумматор 9 суммирует однобитный сигнал- с прямого выхода Т-триггера 4, код с разрядных выходов счетчика 6 и выходной код регистра 3, третий сумматор 10 суммирует выходные коды с первого сумматора 8 и второго сумматора, 9, а также однобитный сигнал, формируемый на втором выходе распределителя 2 импульсов. Этот сигнал представляет собой положительный импульсs появляющийся по прошествии k2 тактовых импульсов (kg-dc,,) после появления импульса по первому выходу распределителя 2 импульсов и длящийся (,) тактов, т.е. до момента появления очередного импульса по первому выходу распределителя 2,

Для правильной работы генератора потока псевдослучайных чисел разрядность га сумматоров 8-10, регистра 3 и второго счетчика 7 должна быть одинаковой . При этом в качестве результата суммирования принимается код, соответствующий младшим рязрядам получающейся суммы Кроме этогог следует выбрать k, s „

Выход генератора 11 потока псевдослучайных чисел образуют выходы сумматоров 8 - 10, Следовательно5 на вы™ ходе могут образовываться последовательность (Зт)-разрядных двоичных чисел. Генератор может использоваться и в качестве трехканального генератора коррелированных m-разрядных псевдослучайных чисел,

Использование различных путей формирования трех составных частей генерируемого числа9 образующихся на выходах первого, второго и третьего сумматоров, позволяет увеличить период получающейся псевдослучайной последовательности чисел.

Анализ вероятностных свойств числовых последовательностей; образующихся на выходе данного генератора, проведенный с помощью метода статистического моделирования (параметры модели , , , m 3;4|5), позволяет установить, что генерируемые числа имеют приближенно равномерное распределение с быстро затухающей монотонной автокорреляционной функцией. С увеличением m степень равномерности распределения и скорость затухания корреляционной функции увеличивается.

Формула изобретения

Генератор потока псевдослучайных чисел, содержащий генератор тактовых импульсов и регистр, отличающийся тем, что, с целью увеличе- ния периода генерируемых псевдослучайных чисел, в него введены распределитель импульсов, Т-триггер, D-триггер, первый и второй двоичные счетчики, три сумматора, причем выход генератора тактовых импульсов соединен со счетными входами Т-триггера и первого двоичного счетчика, с тактовым входом распределителя импульсов и тактирующим входом D-триггера, инверсный выход которого соединен с входом разрешения записи второго двоичного счетчика, выход окончания счета которого соединен с D-входом D-триггера, а раз

рядные выходы - с первым входом пер- 25

15

5

вого сумматора, инверсный выход ( Т-триггера соединен с вторым входом первого сумматора, со счетным входом второго двоичного счетчика и входом управления инверсией выходного кода регистра, разрядные выходы которого соединены с информационным входом второго двоичного счетчика, с третьим входом первого и первым входом второго сумматоров, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами третьего сумматора, выход которого соединен с информационным 5 входом регистра, первый и второй выходы распределителя импульсов соединены соответственно со входом разрешения записи регистра и с третыгм входом третьего сумматора, выход первого двоичного счетчика соединен со вторым входом второго сумматора, третий ..вход которого соединен с пряьым выходом Т-триггера, выход геноратора образуют выходы первого, второго н третьего сумматоров.

0

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в задачах статического моделирования и для имитации случайных сигналов. Целью изобретения является увеличение периода генерируемых псевдослучайных чисел, обладающих определенными корреляционными свойствами и одномерной функцией распределения вероятностей. Генератор потока псевдослучайных чисел содержит генератор тактовых импульсов, распределитель импульсов, регистр, T-триггер, D-триггер, первый и второй двоичные счетчики, три сумматора, выходы которых образуют выход генератора. Цель изобретения достигается за счет использования различных путей формирования трех составных частей генерируемого числа, каждая из которых получается на выходе соответствующего сумматора. 1 ил.