Генератор случайных процессов Советский патент 1992 года по МПК G06F7/58 

Изобретение относится к вычислительной технике, может быть использовано при решении краевых задач математической физики и является усовершенствованием изобретения по авт.св. Мз 1283758.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей генератора за счет воспроизведения режима двумерного случайного блуждания с поглощающими границами.

На фиг.1 приведена функциональная схема генератора; на фиг.2 - произвольная по форме область блужданий, заданная с помощью конечного числа п граничных уз- лов{Хг, Yr}. г 1,2п.

Генератор случайных процессов содержит группу 1 из четырех генераторов пуас- соновских потоков импульсов, устройство 2 для выравнивания по интенсивности четырех случайных потоков импульсов, группу 3 из четырех преобразователей код - интенсивность потока импульсов, группу 4 из четырех двухадресных блоков памяти, первый 5-1 и второй 5-2 реверсивные счетчики, первый 6-1 и второй 6-2 цифроаналоговые преобразователи, группу 7 из четырех дешифраторов кодов, элемент И 8, элемент задержки 9, первый 10-1 и второй 10-2 регистры, первый 10-3 и второй 10-4 регистры памяти.

Генератор случайных процессов работает следующим образом.

С помоа(ыо устройства 2 выравнивания пуассоновские потоки генераторов группы 1, имеющие в общем случае различную интенсивность Я Яа 5йЛА . преобразуются в пуассоновские потоки с равной

ы

ю

интенсивностью

А л 2, k

- 1

без нарушения их первоначальной взаимной независимости.

На синхронизирующий (первый) и счетный (второй) входы каждого преобразователя группы 3 поступают независимые пуассоновские потоки с одинаковой интенсивностью Я . При этом поток, поступающий на первый вход, является преобразуемым потоком, а поток, поступающий на второй вход преобразователей группы 3, является вспомогательным потоком. С целью сокращения общего числа исходных случайных потоков импульсов, необходимых для работы четырех пуассо- новских преобразователей код-интенсивность группы 3, функцию вспомогательного потока выполняет преобразуемый поток смежного (по кольцу) преобразователя код- интенсивность.

В начальный момент времени импульсом запуска, поданным на объединенные входы записи первого 5-1 и второго 5-2 реверсивных счетчиков, коды Х0, Y0 начального положения блуждающей точки, находящиеся в первом 10-3 и втором 10-4 регистрах памяти, заносятся в первый 5-1 и второй 5-2 реверсивные счетчики соответственно (см. фиг.2). Тогда на выходах двухадресных блоков памяти группы 4 появятся

двоичные коды Zi , I 1, 4, задающие интенсивности пуассоновских потоков импульсов на выходах четырех преобразователей группы 3

И)

ЯФ0

-7

X0Y0

m

Я, 1 1,4, (1)

где m - разрядность двоичных кодов Z.

С выходов первого 3-1 и второго 3-2 преобразователей код-интенсивность импульсы пуассоновских потоков поступают соответственно на суммирующий и вычитающий входы первого 5-1 реверсивного счетчика, стремясь изменить его начальное состояние Х0 путем единичного приращения его состояния со знаком +н X: Х0 ± 1. Аналогично потоки импульсов на выходах третьего 3-3 и четвертого 3-4 преобразователей код-интенсивность могут изменить начальное состояние Yo второго 5-2 реверсивного счетчика Y: Y0 ± 1. Поскольку все потоки воздействий являются потоками бесконечно коротких импульсов с непрерывным временем, то возможные изменения состояний реверсивных счетчиков группы 5 разнесены во времени.

С каждым новым состоянием первого 5-1 либо второго 5-2 реверсивного счетчика на выходах двухадресных блоков памяти

i новые управляю- которые находятся

группы 4 устанавливаются щие коды ZXY . I 1, 4, ко

в соответствующих блоках памяти по адресу XY.

В дальнейшем работа генератора развивается с учетом размеченной сетки двумерного случайного блуждания в пределах внутренних узлов области И. которая ограничена маской поглощающих состояний (см. фиг.2).

Настройка генератора по заданной на

фиг,2 произвольной области Q случайных блужданий сводится к следующему.

Определяют подмножество координэт (Xr, Yr} граничных точек, ограничивающих допустимую область Q блужданий.

Во все двухадресные блоки памяти группы 4 по адресам {Xr, Yr} заносят нули.

В первый 4-1 двухадресный блок памяти заносят управляющие коды ZXY.X+T.Y Zxv 1, которые задают интенсивности потока импульсов, переводящие блуждающую точку слева-направо (в сторону увеличения координаты Х€ О/ ).

Во второй 4-2 двухадресный блок памяти заносят управляющие коды ZXY,X-I,Y

Zxv 2 1 которые задают интенсивности потока импульсов, переводящие блуждающую точку справа-налево (в сторону уменьшения координаты ).

В третий 4-3 двухадресный блок памяти

заносят управляющие коды ZXY, x. YH ZXY , которые задают интенсивности потока импульсов, переводящие блуждающую точку снизу у вверх (о сторону увеличения координаты Y6 Q).

в четвертый 4-4 двухадресный блок памяти заносят управляющие коды ZXY.X.Y-I которые задают интенсивности потока импульсов, переводящие блуждающую точку сверху - вниз (в сторону уменьшения координаты Y€. Q).

Как отмечалось ранее, начало траектории блуждания определяется кодами Хо, Yo, находящимися в первом 10-3 и втором 10-4 регистрах памяти, а конец траектории

блуждания связан с выходом частицы в любой граничный узел области Q . В последнем случае на выходах всех двухадресных блоков памяти группы 4 появляются нулевые коды Z{1) Z(2) Z(3) ZM 0, которые

формируют на выходах дешифраторов группы 7 единичные уровни. С помощью элемента И 8 устанавливается факт одновременного наличия единичных уровней на выходах всех четырех дешифраторов

группы 7, однозначно связанный с попаданием блуждающей точки в граничный узел области Q. Импульсом с выхода элемента И 8 координаты Xr. Yr граничного узел по- глотиэшего блуждающую точку, записываются в первый 10-1 и второй 10-2 выходной регистры соответственно. Спустя небольшое время, заданное элементом задержки 9, устанавливаются начальные координаты X0Yo блуждающей точки и генератор формирует новую реализацию Случайной траектории, заканчивающуюся очередным поглощением блуждающей точки на границе области Q;:, :

Для обеспечения реального временного масштаба моделируемых траекторий следует интенсивность Япуассонрвских потоков импульсов на выходах устройства 2

fn . установить равной Ям макс {Яхт }«1 1,4 {X, . С этой целью интенсивность первого 1-1 генератора пуассоновского потока импульсов стабилизируют на уровне Ят 4Я при Яа Яз Я4 - 0.у

Технико-экономический эффект от применения предложенного генератора состоит в следующем. Многократная проверка логического условия {X, Y}Ј Q нахождения блуждающей точки в пределах области И выполняемая обычно программным способом (с использованием ЭВМ) на каждом шаге блуждания, требует за одну траекторию процесса больших затрат машинного времени. В предложенном генераторе эта проверка выполняется аппаратно и практически мгновенно без существенных затрат времени. Благодаря этому на порядок и более повышается быстродействие ве- роятностных алгоритмов при решении

краевых задач математической физики методами статистических испытаний.

Формула изрбретени я

. -. ;;. : .;

Генератор случайных процессов по авт.св. № 1283758,ртлича ющийся тем, что, с целью расц/иреяия функциональных возможностей путём воспроизведения режима двумерного случайного блуждания с поглощающими гранйдамй, в него введены четыре дешифратора, два регистра, два регистра памяти, элемент И и элемент задержки, причем информационные входы

первого, второго, третьего и четвертого дешифраторов подключены к выходам соответствующих двухадресных узлов памяти, выходы первого, втЬрбШгтретьего и четвертого дешифраторов соединены соответственно с входами элемента И, выход которого является выводом сигнализации достижения граничного значения и соединен с входами записи первого и второго регистров и входом элемента задержки, выход которого соединён с входами записи первого и второго реверсивных счетчиков, разрядные информационные входы которых подключены к разрядным выходам первого и второго регистров памяти

соответственно, разрядные выходы первого и второго реверсивных счетчиков соединены с информационными входами соответственно первого и второго регистров, выходы которых являются выходами значений координат граничной поглощающей точки.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при решении краевых задач математической физики. Целью изобретения является расширение функциональных возмохсностей генератора путем воспроизведения режима двумерного случайного блуждания с поглощающими границами.Генератор случайных процессов содержит группу генераторов пу- ассопооских потоков импульсов, устройство для выравнивания по интенсивности случайных потоков импульсов, группу преобрз- зояагелей код - интенсивность потока импульсов, группу двухадресных блоков по мята, реверсивные счетчики, цифроаналого- вые преобразователи, группу дешифраторов кодов, элемент И, элемент задержки и регистры. 2 ил.

-X.

. ОНлас/пь foywtfe/Ay/, заданна. /r

js&J&rf /X/, К /

JfatMMb.4