ПАТЕНТНО- ^ft '^ Т[.ХпИЧ!:ГиЛЙ ^^ш.голизидйБИБЛИОТЕКА Советский патент 1966 года по МПК G06F7/58 

Известны устройства для генерирования случайных чисел с заданными законами распределения, содержащие генератор равномерно распределенных случайных чисел и запоминающее устройство болъщой емкости для хранения таблиц случайных чисел, подчиненных требуемым законам распределения.

Предлагаемое устройство отличается тем, что содержит схемы совпадений, входы которых соединены с выходами запоминающего устройства и регистра блока формирования равномерно распределенных случайных чисел, а выходы их - с входами собирательной схемы, выходной сигнал которой определяется как дизъюнкция конъюнкций входных сигналов схем совпадений. Выход собирательной схемы через схемы совпадений, вторые входы которых подключены к выходам деишфратора номера разряда, соединяется со входами регистра хранения первых формируемых разрядов, а выходы денлифратором кодовых комбинаций и с единичным входом триггеров первых разрядов формируемого случайного числа. Входы триггеров остальных разрядов соединены непосредственно с выходами блока формирования равномерно распределенных случайных чисел.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма выработки тактовых импульсов.

Генератор тактовых импульсов / содержит дифференцирующие схемы 2, схемы совпадения 3 на низкие уровни потенциалов или импульсов, лннии задержки 4 с усилителями, несимметричный мультивибратор 5, собирательные схел1ы совпадения 6 и инвертор 7.

В случае необходимости образования случайного числа равномерного распределения по импульсу опроса вырабатывается один тактовый импульс t/i, так каж схема совпадения 5 закрыта. Если необходимо образовать случайное число требуемого закона распределения вырабатывается п+ тактовый импульс вследствие того, что схема совпадения открыта и продифференцированный импульс опроса поступает на линии задерл ки.

Блок формирования равномерно распределенных случайных чисел 8 содержит параллельные каналы формирования двоичных цифр. Каждый канал состоит из генератора щумового напряжения 9, усилителя-клапана 10, дифференцирующих схем 11, одноразрядных двоичных счетчиков 12 и 13, схем совпадения 14 и собирательных схем 15.

тервал времени Т. Схемы 14 и 15 служат для уменьшения неравновероятности формирования двоичных цифр.

Блок выходных клапанов 16 и 17 обеспечивает выдачу кода случайного числа в соответствующие устройства машины или другие устройства. Собирательная схема 18 обеспечивает в качестве знака случайного числа симметричных относительно нуля законов распределения выдачу одного из разрядов случайного числа исходной совокупности.

Регистр 19 хранения первых формируемых разрядов случайных чисел, подчиненных требуемым законам распределения, состоит из п разрядов.

Блок хранения и выбора условных вероятностей 20 содержит запоминаюш.ее устройство 21, служаш,ее для хранения условных вероятностей, счетчик 22 номера разряда, обеспечиваюш,ий счет и хранение номеров формируемых разрядов, дешифратор 23 номера разряда, дешифратор 24 комбинации нулей и единиц в предыдуш;их разрядах, хранящих на регистре 19, и избирательную схему 25, обеспечивающую по сигналам с дешифраторов 23 и 24 и сигналу закона распределения выборку из запоминающего устройства требуемой условной вероятности.

Количество Сда-разрядных ячеек памяти блока хранения в общем случае определяется соотношением:

п-1

С /-а22/ + /-г -и,

где Г1 - число законов распределения, вероятность появления единиц в разряде случайных чисел которых зависит от комбинации нулей и единиц в /-1 первых разрядах;

Г2 - количество законов распределения, вероятность появления единиц в /-ом разряде случайных чисел которых не зависит от комбинации нулей и единиц в /-1 первых разрядах;

п - количество формируемых разрядов.

Экспериментально доказано, что т должно быть больше или равно 8.

Блок формирования двоичных случайных цифр 26 имеет схемы совпадения 27 и 28 я собирательную схему 29. Блок 26 на выходе схемы 29 формирует потенциальный сигнал, вероятность появления высокого уровня которого равна выбранной из за1поминаюо1,его устройства 21 условной вероятности. Действительно, вероятность появления такого сигнала определяется соотношением:

P ;iai-f P2 ia2-f ...+р,„ 1 qz-qm-i «,„,

где

PI ,qi - вероятность появления единиц и нулей соответственно в г-ом разряде счетчика 13;

Так как , то вероятность Р приZi

мерно равна выбранной условной вероятности. Суммирование - логическое и реализуется схемой совпадения 27. и собирательной схемой 2. Такое слонсение не требует большой затраты оборудования и выполняется практически мгновенно, /(-разрядное случайное число равномерного

распределения образуется по сигналу опроса, поступающего из машины или специального устройства. Импульс опроса дифференцируется схемой 2. При этом импульс t/j отрицательной полярности запускает несимметричный мультивибратор. Сигнал Sa с выхода мультивибратора поступает на усилители-клапаны и их запирает. Одноразрядные счетчики 12 и /5 фиксируются в одном из состояний. Эти состояния - случайные. Импульс U- положительной полярности открывает схемы совпадения и таким образом случайное число поступает в соответствующее устройство. Далее мультивибратор устанавливается в исходное состояние и счетчики пересчитывают случайную последовательность импульсов до тех пор, пока не поступит импульс опроса.

Случайное число любого другого закона распределения образуется за n-j-l тактов работы устройства. При этом, кроме импульса

опроса, в устройство поступает сигнал закона распределения. В этом случае схема совпадения 3 открыта сигналом Sj.

Импульсом (/1 отрицательной полярности регистр 19 и счетчик 22 устанавливаются в

нулевое состояние. Этот же импульс запускает мультивибратор, сигнал 2 с выхода которого запирает усилители-клапаны и флюктуации напряжения не поступают на счетчики /2.

Импульс f/i положительной полярности (сигнал 4) поступает на один из входов схемы 28, а ца второй вход схемы - настраивающий сигнал с дешифратора 23 номера разряда. На третий вход схемы 28 со схемы 29 поступает высокий уровень потенциала, вероятность появления которого равна выбранной из запоминающего устройства 21 условной вероятности. Выбор условной вероятности осуществляется избирательной схемой 25 в зависимости от набора нулей и единиц в разрядах, предыдущих формируемому, номера разряда и закона распределения. Таким образом по импульсу f7i положительной полярности в первом разряде регистра 19 -с выбранной вероятностью формируется единица или нуль.

Сигнал 5з осуществляет прибавление единицы к содержимому счетчика 22 номера разряда.

Импульс t/2 формируется из импульса опроса путем его прохождения через открытую схему совпадения 3, дифференцирующую схему 2 и линию задержки 4. Двухполярный импульс t/2 аналогично импульсу t/i формирует pa 19. Аналогично формируются двоичные случайные цифры во всех остальных разрядах. Имнульс и,1+1 положительной полярности открывает схемы совпадения, и сформированное случайное число поступает в соответствующее устройство. Случайное число равномерного распределения формируется за время обращения к запоминающему устройству машины, а случайные числа других законов - за одну короткую операцию. Предмет изобретения Устройство для генерирования случайных чисел с заданными законами распределения, содержащее генератор тактовых импульсов, блок формирования равномерно распределенных случайных чисел, дешифратор кодовых комбинаций, дешифратор номера разряда, запоминающее устройство, избирательную схему, обеспечивающую по сигналам с дешифраторов и сигналу закона распределения выборку из запоминающего устройства трёбуемОй условной вероятности, и регистр хранения первых разрядов случайных чисел, отличающееся тем, что, с целью уменьшения количества оборудования и сокращения времени генерирования случайных чисел , оно содержит схемы совпадений, входы которых соединены с выходами запоминающего устройства и с выходами регистра блока формирования равномерно распределенных случайных чисел, выходы схем совпадений подключены ко входам собирательной схемы, выходной сигнал которой определяется как дизъюнкция конъюнкций входных сигналов схем совпадений; выход собирательной схемы через схемы совпадений, вторые входы которых подключены к выходам дешифратора номера разряда, соединен со входами регистра хранения первых формируемых разрядов, выходы которого подключены к дешифратору кодовых комбинаций и к единичным входам триггеров первых разрядов формируемого случайного числа, а входы триггеров остальных разрядов соединены непосредственно с выходами блока формирования равномерно распределенных случайных чисел . . 2 2- -f 2- 2 2I 3. fpir-t ir t±rr/7p|/7p-|/7} /7p- t -п.. ij ri I °(Минины И1Р4Ж р$к1 r-S-MT- -jzEr-gf 23 25 25 25 .«. JL Сигналы закон од 2U распредел. Ш Щм) ШГПЛ7-1r:i:Сигнап., ..д;.. pIHTH &7 Л/гдал i1.r опроса I UdfJUL C/ (из ЦВМ) I в ЦВМ 5;T V-| -3 Zi/i - Д-- л:г-Т I-q Ттр оСигналы IJ/5J i /J 1iJTrTПтЛ г/л Ftt /л .-m 1/4/; 1/. -J----,.1у О - Г/7Н 6 | / TT L Ы ...1 Ь m op Ш m шТп П ---ПИ 1w i 4- 14- I 4- I 4-1 3 Й И И I 7Н1И r U,iU,C U,,,. L... Фиг.1

,-J

U-T