Генератор коррелированных нормальных чисел Советский патент 1990 года по МПК G06F7/58 

ел G

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании нормальных коррелированных случайных процессов и цифровых кодов с заданными дисперсией и коэффициентом корреляции.

Цель изобретения - повышение быстродействия генерации коррелированных нормальных чисел с заданными дисперсией и коэффициентом корреляции.

На чертеже приведена функциональная схема генератора коррелированных нормальных чисел.

Генератор коррелированных нормаль ных чисел содержит генератор 1 шума, генератор 2 тактовых импульсов, линию 3 задержки, компараторы 4 и 5, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6, элемент И 7, триггеры 8 и 9, регистр 10, регистры 11 и 12 числа, умножитель 13, блок элементов ИЛИ-НЕ 14, коммутатор 15, сумматор 16 и элемент И ЛИНЕ 17.

Устройство работает следующим образом..

В исходном состоянии в регистр 11 числа записано число, определяющее коэффициент корреляции, а в регистр 12 числа число, определяющее дисперсию генерируемой последовательности коррелированных нормальных случайных чисел. Триггеры 8 и 9 находятся в произвольном состоянии, а в регистр 10 записано некоторое начальное число. Генератор 1 шума формирует на своем выходе аналоговый высокочастотный случайный сигнал, поступающий на входы компаратора 5 и линии 3 задержки, время задержки которой выбрано исходя из условия отсутствия корреляции сигналов на ее входе и выходе. Таким образом, в каждый момент времени на входы компараторов 4 и 5 подают два слабо коррелированных аналоговых высокочастотных случайных сигнала.. На выходах компараторов 4 и 5 формируются случайные двухразрядные равномерно распределенные числа, для чего пороговые значения компараторов 4 и 5 выбирают исходя из условия равновероятного появления логических нулей и единиц на их выходах.

Двухразрядный код Р на выходах элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 и элемента И 7 (старший разряд этого кода соответствует выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6, а младший - выходу элемента И 7) распределен по биномиальному закону. В самом деле, в силу равновероятного появления логических нулей и единиц на выходах компараторов 4 и 5 состояние Р 10 появляется в 50% случаев, а Р 01 или Р 00 в 25% случаев. Для синхронизации работы

устройства в целом служит генератор 2 тактовых импульсов, формирующий периодическую импульсную последовательность. С приходом очередного синхронизирующего

импульса код Р записывается в триггеры 8 и 9, а в регистре 10 фиксируется выходной код сумматора 16. В каждом такте в зависимости от кода Р, записанного в триггеры 8 и 9, коде выхода умножителя 13 либо оставляют

0 без изменения (Р 10), либо к нему добавляютчисло, записанное в регистре 12 числа (Р 01), либо вычитают число, записанное в регистре 12 числа (Р 00). Для этого служат блок элементов ИЛИ-НЕ 14, коммутатор 15,

5 сумматор 16 и элемент ИЛИ-НЕ 17. Блок элементов ИЛИ-НЕ 14 при.наличии логического нуля на выходе триггера 8.инвертирует код регистра 12 числа. Если на выходе триггера 8 присутствует логическая единица, то на выходе блока элементов ИЛИ-НЕ 14 формируется нулевой код. Коммутатор 15 подает к второму входу сумматора 16 либо прямой код регистра 12 числа (если на выходе триггера 9 - логическая единица), либо

5 код с выхода блока элементов ИЛИ-НЕ 14 ( если на выходе триггера 9 - логический нуль). При вычитании (Р 00) для преобразования инверсного кода в дополнительный к младшему разряду сумматора 16 добавляют логическую единицу с выхода элемента ИЛИ-НЕ 17.

Таким образом, на выходе сумматора 16 формируется последовательность коррелированных нормальных чисел с заданными

5 дисперсией и коэффициентом корреляции. Обозначив код очередного числа через Xk, код регистра 11 числа (коэффициент корреляции) через г, код регистра 12 числа через V, можно выразить дисперсию генерируе0 MOL последовательности чисел как Dx V/2(1-r2).

Таким образом, задав необходимый коэффициент корреляции г и параметр дисперсии V 2Dx(1-r), получают последовательность

5 случайных коррелированных нормальных чисел с заданными характеристиками. Формула изобретения Генератор коррелированных нормальных чисел, содержащий генератор тактовых

0 импульсов, два триггера, первый регистр, умножитель и сумматор, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом первого триггера, выход умножителя соединен с входом первого слагаемого сумматора, выход которого соединен с информационным входом первого регистра, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены генератор шума, линия, задержки, два компаратора, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. элемент И, элемент ИЛИ-НЕ, два регистра, блок элементов ИЛИ-НЕ и коммутатор, причем выход генератора шума соединен с входом первого компаратора ичерез линию задержки с входом второго компаратора, выход первого компаратора соединен с первыми входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и элемента И, вторые входы которых соединены с выходом второго компаратора, выход элемента И соединен с информационным входом первого триггера, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с информационным входом второго триггера, тактовый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и с входом разрешения записи первого регистра, выход которого соединен с входом первого сомножителя

умножителя, вход второго сомножителя которого соединен с выходом второго регистра, прямой выход первого триггера соединен с управляющим входом коммутатора

и с первым входом элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с прямым выходом второго триггера и с первым входом блока элементов ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с выходом третьего регибтра

и с первым информационным входом коммутатора, второй информационный вход которого соединен с выходом блока элементов ИЛИ-НЕ, выход коммутатора соединен с вторым входом сумматора,

третий вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ, выход сумматора является информационным выходом генератора.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании нормальных коррелированных случайных процессов и цифровых кодов с заданными дисперсией и коэффициентом корреляции. Целью изобретения является повышение быстродействия генерации коррелированных нормальных чисел с заданными дисперсией и коэффициентом корреляции. Для достижения этой цели в генератор введены регистры числа 11 и 12, блок элементов ИЛИ-НЕ 14, коммутатор 15, элемент ИЛИ-НЕ 17, генератор шума 1, линия задержки 3, компараторы 4 и 5. Формирование выходной последовательности происходит в сумматоре 16. 1 ил.