Стохастический генератор функций Уолша Советский патент 1992 года по МПК G06F1/25 

VJ ч VJ

ы

ным фазовым сдвигом генерируемых функций. Стохастический генератор функций Уолша содержит первый счетчик 1, первый регистр 8, группу элементов И 2. сумматор по модулю два 3, триггер 4, первый, второй, третий и четвертый элементы И 5, 6, 10, 11, первый и второй элементы ИЛИ 7, 13, первый формирователь случайной последовательности импульсов 9, реверсивный

счетчик 12, второй счетчик 14, второй формирователь случайной последовательности импульсов 15 и второй регистр 16. Предлагаемый генератор обеспечивает генерирование функций Уолша со случайными номерами, со случайными паузами между последовательно генерируемыми функциями и со случайным фазовым сдвигом генерируемых функций. 1 ил., 1 табл.

Стохастический генератор функций Уол- ша относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использован в стохастических функциональных преобразователях, стохастических вычислительных устройствах при вероятностном моделировании и стохастической обработке данных. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения генерирования функций Уолша со случай

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в стохастических функциональных преобразователях, стохастических вычислительных устройствах при вероятно- стном моделировании и стохастической обработке данных.

Известен стохастический генератор функций Уолша, содержащий первый и второй п-разрядные (2 - число генерируемых функций} счетчики, группу из п элементов И, блок сумматоров по модулю два, первый триггер, первый и второй элементы И, генератор шума, пороговый элемент, второй триггер, D-триггер, третий, четвертый и пя- тый элементы И, первый и второй элементы НЕ и элемент ИЛИ (см. авторское свидетельство СССР № 1101804, кл. G 06 F 1/02. 1983г.).

Однако этот генератор имеет ограни- ченные функциональные возможности, так как он способен генерировать функции Уолша только со случайным изменением их номеров в системе упорядочения по Уолшу-Адамару. В этом стохастическом ге- нераторе функций Уолша отсутствует возможность генерирования функций Уолша со случайными номерами, со случайными паузами между последовательно генерируемыми функциями и со случайным фазовым сдвигом генерируемых функций Уолша.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является генератор функций Уолша, содержащий счетчик, регистр, группу эле- ментов И, сумматор по модулю два, триггер, первый и второй элементы И, первый элемент ИЛИ, формирователь случайной последовательности импульсов, реверсивный счетчик, третий и четвертый элементы И, второй элемент ИЛИ, причем счетный вход счетчика подключен к тактовому входу генератора, выходы одноименных разрядов счетчика и регистра подключены к входам соответствующих элементов И группы, вы-

ходы элементов И группы подключены к входам сумматора по модулю два, выход переполнения счетчика подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу триггера, инверсный выход триггера и выход сумматора по модулю два подключены к входам первого элемента И, выход которого является выходом генератора, вход формирователя случайной последовательности импульсов подключен к тактовому входу генератора, выход формирователя случайной последовательности импульсов соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, второй вход второго элемента И соединен с первым входом четвертого элемента И и подключен к прямому выходу триггера, второй вход третьего элемента И подключен к инверсному выходу триггера, второй вход четвертого элемента И подключен к тактовому входу генератора, выход второго элемента И подключен к последовательному входу регистра, выходы третьего и четвертого элементов И подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, выход реверсивного счетчика поразрядно подключен к входам второго элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ подключен к установочному входу счетчика и к второму входу первого элемента ИЛИ (см. авторское свидетельство СССР, № 1117622, кл. G 06 F 1/02, 1983г.).

Недостатком известного генератора являются ограниченные функциональные возможности, поскольку он обеспечивает генерирование функций Уолша со случайными номерами и со случайными паузами между последовательно генерируемыми функциями, но не способен осуществлять случайный фазовый сдвиг генерируемых функций Уолша. Однако в задачах вероятностного моделирования и обработки данных, в стохастических устройствах возникает необходимость генерирования функций Уолша со случайными номерами, случайными паузами между последовательно генерируемыми функциями и со случайным фазовым сдвигом генерируемых функций Уолша, В предлагаемом стохастическом генераторе функций Уолша этот недостаток устраняется.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения генерирования функций Уол- ша со случайным фазовым сдвигом генерируемых функций.

Поставленная цель достигается тем, что в известный генератор функций Уолша, содержащий первый счетчик, первый регистр, группу элементов И, сумматор по модулю два, триггер, четыре элемента И, два элемента ИЛИ, первый формирователь случайной последовательности импульсов, реверсивный счетчик, причем счетный вход первого счетчика подключен к тактовому входу генератора, выходы одноименных разрядов первого счетчика и первого регистра подключены к соответствующим входам соответствующих элементов И группы, выходы которых подключены к входам сумматора по модулю два, выход первого элемента ИЛИ подключен к счетному входу триггера, инверсный выход которого и выход сумматора по модулю два подключены к соответствующим входам первого элемента И, выход которого является выходом генератора, тактовый вход которого подключен к входу первого формирователя случайной последовательности импульсов, выход первого формирователя случайной последовательности импульсов соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, второй вход второго элемента И соединен с первым входом четвертого эле- мента И и подключен к прямому выходу триггера, второй вход третьего элемента И подключен к инверсному выходу триггера, второй вход четвертого элемента И подключен к тактовому входу генератора, выход второго элемента И подключен к последовательному входу первого регистра, выходы третьего и четвертого элементов И подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика. выход которого поразрядно подключен к входам второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ введены второй счетчик, второй формирователь случайной последова- тельности импульсов и второй регистр, причем счетный вход второго счетчика подключен к тактовому входу генератора, вход обнуления второго счетчика подключен к выходу второго элемента ИЛИ, выход пере-

полнения второго счетчика подключен к второму входу первого элемента И ПИ, вход второго формирователя случайной последовательности импульсов подключен к такто вому входу генератора, выход второго формирователя случайной последовательности импульсов подключен к последовательному входу второго регистра, выходы которого подключены к информационным входам первого счетчика, вход разрешения записи которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ.

На чертеже представлена структурная схема стохастического генератора функций Уолша.

Стохастический генератор функций Уолша содержит первый счетчик 1, группу элементов И 2, сумматор 3 по модулю два, триггер 4, элементы И 5 и б, элемент ИЛИ 7. первый регистр 8, первый формирователь 9 случайной последовательности импульсов, элементы И 10 и 11, реверсивный счетчик 12, элемент ИЛИ 13, второй счетчик 14. второй формирователь 15 случайной последовательности импульсов, второй регистр 16. Стохастический генератор функций Уолша работает следующим образом. В исходном состоянии счетчики 14, 12, регистр 16 и триггер 4 обнулены. В момент включения счетчик 1 и регистр 8 устанавляваютсяа случайное положение. Тактовые импульсы начинают поступать на счетный вход счетчика 14, на вход формирователей 9 и 15, на вход закрытого элемента И 11 и на счетный вход счетчика 1. Счетчик 1 формирует функции Радемахера, которые через группу элементов И 2 в соответствии с кодом номера функции Уолша, находящимся в регистре 8, поступают на входы сумматора 3 по модулю два. Функции Уолша, сформированные сумматором 3, через открытый элемент И б выдаются на выход генератора.

Состояния разрядов счетчика 1 на каждом такте работы генератора представляют собой порядковый номер элемента функции Уолша в двоичном представлении, формируемый на данном такте.

Например, для варианта п 3 число элементов функции Уолша N 8 и состояния разрядов счетчика 1, соответствующие порядковым номерам элемента функции Уолша представлены в табл. 1.

Но поскольку в момент включения генератора счетчик 1 устанавливается в случайное положение, то формирование функции Уолша начинается не с нулевого элемента, а с любого случайного. Например, если в момент включения генератора счетчик 1 установился в состояние 101, то формирование функции Уолша начинается с

5-го элемента, после чего идет формирование 6, 7, 0, 1, 2, 3, 4 элементов, так как счетчик 1 подсчитывает тактовые импульсы, поступающие на его счетный вход. Таким образом на выходе генератора сформируется функция Уолша со случайным фазовым сдвигом.

Случайные импульсы поступают от формирователя 9 на закрытый элемент И 5 и через открытый элемент И 10 на суммирующий вход реверсивного счетчика 12.

После заполнения счетчика 14, т.е. после того, как будут сформированы все N элементов функции Уолша, сигнал с его выхода через элемент ИЛИ 7 опрокидывает триггер 4, закрывая выход генератора элементом И 6 и суммирующий вход реверсив- ного счетчика 12 элементом И 10 и открывает элементы И 5, И 11.

Таким образом, к моменту переключения триггера на выход генератора выдается функция с номером, заданным кодом на регистре 8 и случайным фазовым сдвигом в соответствии с состоянием разрядов счетчика 1 в момент включения генератора, а на счетчике 12 сформировывается код, определяющий длительность последующей за выданной функцией паузы.

После переключения триггера 4 случайные импульсы начинают поступать на последовательный вход регистра 8 с выхода формирователя 9 через открытый элемент И 5 и на последовательный вход регистра 16с выхода формирователя 15. В результате к моменту следующего переключения триггера 4 в регистре 8 окажется записанным в двоичном представлении случайный номер очередной функции Уолша, а в регистре 16 окажется записанным в двоичном представлении случайный номер элемента, с которого начнется формирование функции Уолша.

Тактовые импульсы с тактового входа генератора через открытый элемент И 11 начинают уменьшать содержимое реверсивного счетчика 12 и в момент обнуления счетчика 12 через элементы ИЛИ 13 и 7 на управляющий вход параллельной записи счетчика 1, вход обнуления счетчика 14 и счетный вход триггера 4 поступает импульс. При этом в разряды счетчика 1 через его параллельный вход с параллельного выхода регистра 16 записывается в двоичном представлении случайный номер элемента, с которого начнется формирование функции Уолша, т.е. функции Уолша, имеющей случайный фазовый сдвиг. Одновременно с этим происходит обнуление счетчика 14, При этом также опрокидывается триггер 4. На этом пауза случайной длительности заканчивается и начинается выдача следующей функции Уолша с номером, определяемым кодом-регистра 8 и с фазовым сдвигом, определяемым состоянием разрядов счетчика 1.

Таким образом, предлагаемый генератор функций Уолша обладает более широкими функциональными возможностями ло сравнению с известным генератором, так как в нем генерируются функции Уолша по0 следовательно друг за другом со случайным номером, случайной паузой между функциями и со случайным фазовым сдвигом генерируемых функций Уолша, что позволяет использовать предлагаемый стохастиче5 ский генератор функций Уолша в стохастических преобразователях информации, в устройствах стохастической вычислительной техники для эффективного решения задач вероятностного моделирования и 0 обработки данных.

Формула изобретения Стохастический генератор функций Уолша, содержащий первый счетчик, первый регистр, группу элементов И, сумматор

5 по модулю два, триггер, четыре элемента И, два элемента ИЛИ, первый формирователь случайной последовательности импульсов и реверсивный счетчик, причем счетный вход первого счетчика подключен к тактовому

0 входу генератора, выходы одноименных разрядов первого регистра подключены к соответствующим входам соответствующих элементов И группы, выходы которых подключены к входам сумматора по модулю

5 два, выход первого элемента ИЛИ подключен к счетному входу триггера, инверсный выход которого и выход сумматора по модулю два подключены к соответствующим входам первого элемента И, выход которого

0 является выходом генератора, тактовый вход которого подключен к входу первого

формирователя случайной последовательности импульсов, выход первого формирователя случайной последовательности

5 импульсов соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, второй вход второго элемента И соединен с первым входом четвертого элемента И и подключен к прямому выходу триггера, второй вход

0 третьего элемента И подключен к инверсному выходу триггера, второй вход четвертого элемента И подключен к тактовому входу генератора, выход второго элемента И подключен к последовательному входу первого

5 регистра, выходы третьего и четвертого элементов И подключены соответственно it суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, выход которого поразрядно подключен к входам второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к

первому входу первого элемента ИЛИ, о т- личающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения генерирования функций Уолша со случайным сдвигом генерируемых функций, в него введены второй счетчик, второй формирователь случайной последовательности импульсов и второй регистр, причем счетный вход второго счетчика подключен к тактовому входу генератора, вход обнуления второго счетчика подключен к выходу второго элемента ИЛИ, выход

0

переполнения второго счетчика подключен к второму входу первого элемента ИЛИ. вход второго формирователя случайной последовательности импульсов подключен к тактовому входу генератора, выход второго формирователя случайной последовательности импульсов подключен к последовательному входу второго регистра, выходы которого подключены к информационным входам первого счетчика, вход разрешения записи которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ.