ВЕРОЯТНОСТНЫЙ {1—п)-ПОЛЮСНИК Советский патент 1971 года по МПК G06F7/58 

Предлагаемый ()-полюс11ик предназначен в основном для физического моделирования задач, решаемых методом Монте-Карло, а именно для моделирования марковских цепей, для перемножения матриц для получения случайных чисел, распределенных по произвольному закону и т. д.

Известно устройство, содержащее линии задержки, соответствующие выходы которых соединены со схемами сборки; выходы схем сборки соединены со схемой совпадения, управляемой делителем частот, электронные часы, унравляющие делителем частот и входным устройством.

Однако это устройство обладает недостатками, связанными с трудностями при смене законом распределения (1-/г)-полюснпка и с достаточно больщим временем обращения.

В предлагаемом (1-я)-полюснике эти недостатки устранены за счет изменения структуры марковской цепи, введения регистра памяти состояний и замены закольцованной линии задержки с собирательными схемами логической схемой, содержащей триггеры, вентили и генератор случайных импульсов.

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

Оно содержит счетчики /, 2, входы которых через вентили 3, 4 соединены с генераторами случайных импульсов пуассоновского потока

(ГСИ) 5, 6. Выходы счетчиков /, 2 подключены через группу потенциальных вентилей 7 к выходным клеммам 8 коммутатора. К некоторым потенциальным входам вентилей 7

группы подсоединены единичные выходы триггеров 9, которые вместе с генератором случайных импульсов (ГСИ) 10, подключеппым через вентиль 11, образуют равновероятностный {1 - 2)-полюсник.

Данная схема нозволяет генерировать вектор, компоненты которого распределены по paвнoмepнo y закону с требуемым интервалом дискретности. ГСИ 12, содиненный с импульсным входом вентиля 13, и одновибратор 14, подключенный к потенциальному входу вентиля 13, образуют генератор нестабильной частоты, выход которого подключен к нулевому входу триггера опроса 15 и через линию задержки 16 к единичному входу этого

триггера к сдвиговому регистру П, ко входу вентиля 18, к имнульсным входам грунпы вентилей 19, 20. Выходы триггеров регистра 17 подключены к потенциальным входам группы вентилей 21, ко второму входу которых

подключены входы 22 коммутатора. Третий вход веитилей 21 соединен с единичными выходами триггеров сдвигового регистра 23, вход которого соединен с выходом вентиля 18 через вентиль 24, управляемый по потенходы вентилей 21 соединены через схемы сборкн 26 11 инверторы 27 со сборки 28. К жпхмнциктьны.м входам схем сборки 29 подключены выходы инвертора 30 и схем c6opi-.ii 2ь н Jrt. )ды вен гилей ipviiii Л/ (/(У), управляемых uiMiioii управления 31 и нишами 32 устр Йетва унравлення, нодключены к единич1н 1М (Н.1евы1) входам rpiiiixpOiS 33, o6 jaз}ющих совместно с груиной вентилей УУ и устройством унравления мар; овскую цепь спецнального вида. Идинич11В1е выходв триггеров 33 подключены через группу вентилей 34, уиравляемых miinoii управления 35, с входами триггеров сдвигового регистра 23.

Ipi:iiH,Hii работы схе.мы заключается в c.ieдуюн ем.

Разрен1аю1днй иотеп1и ал Л зыходах IpiLтеров снетчиков i, 2 поступает на иотеициа.чьiHJc вентн,тей Ipyiiiii.i 7. Подавая на вход счетчнка ил1иу. с ГСИ и используя 11ав1и)зероя ; постные (i- 2)-П1;люсн1и и, MO/KIU;

нолуч1 ть вектор ... J, комиоиентгл кото л Рч J рого расиреде.тешл равномерно с интерва.юм

дискрегно1ли -. 11нтерва.т днскретносгн ыожРа

но выбирать, исходя з aa taiHioii jOiiiocTH моделирования. Заданное быстродействие дает возможность определить чнело счетчиков при требуемой точности. Колтпоие1гты вектсзра иостунают на выходы коммутатора. Для того чтобы 11збежать раздвоения импульсов, используется трит-гер 15 с линией задержки И). фиксирующий момент онроеа. 1 ом1юпеаты вектора, ностуиающие иа соо1ветсгвуюи;1:е р,ходы 22 коммутатора, разде.тяюто ви ре.мени ретиетром 17, во всех разрядах которого, кро.ме одного, установлены нулн. Разрен1а ощий потенциал иа одном из триггеров регистра П производит разделение кскмпог.снг вектора на группы во времени. Сдвиг единицы в регистре 17 осуществ.тяется генератором опроса (выход веитиля 13). Одиовибратором 14 задается необходимый иериод выдержки, требуемый при зада1 ной точности. Выбор единственной из группы .1нонепт вектора осущес:тв.тяется при помощи разрешающего потенциала е трптгера регистра 23, работающего в данно.1 случае в режн.ме хранения номера соответсгвуютцегс распределения. Разделенные компоненты вектора нроходят через логические схел1Ы 26--30 и иоступают на вход вентилей 19. При совпаденин разрентаютцего потенциала с выхода схем сборкн 29 нлп устройства унравления 32 и импульсов оприса с вентиля 13 одни из группы триггеров 33 устапав.тивается в состояние «1, а оста.т;,нтзш - в «О. Триггеры 33 с вентн.тямп 19 л тшщами устройства унравле1шя 32 образуй; марковскую цень специального вида, сходиН1,уюся к фнпал)НОЙ ровно за («---i |-так , где /1---норядок .матртщы.

Распределение (1-«j-нолюсника есть композиция данных .марковских цепей. Это расцределение обладает свойс1Бом эргодичности.

и его компоненты статистически независи.мы.

Подавая разрешающие нотепц11а;1Ь li cocj: ветствующе ко.мбинании па щнны 25, 35, 3 можно исноль:ювать ycTpoiicTiso /I.TK моделн;)ования ряда задг.ч.

1:..ли lia нишах ,, ) занреНлаЮ1ТИ1П noieH н,иа.т, а на пшне 15 разрещающий нотенниа.и устройство .мижио использовать для .модел;1рова1И1я марковских цепей, перемножения стохастическпх матриц. При -гтом .чсполг зхе ся известный алгорип.м из теории вер(ятнос1ных авто.матов.

Ьелн ио пище 31 подан разрентаюн;ий по9;Зс:11реитающи,1 потенциал, io люжно ис1:о.тьзова i ь ч:три11ств1; для иолученпя случайных чисел, ас 11 еделе: ных по произвольному .;акону. При уто.: ка/i-. ды11 триггер устанав.тнваетея в с;)стоянт;.-ров 33.

При установке is сдвитовый peiHcip /7 лО да i...l и соответствующе кол1м 1ац,ин н;:

коммутационном поле можно no.iy4iiTjj сл чайпое чнело, распределенное п;; pauiio.Mepно.чу закону. Приче.м все разряды с.тучайпо-;. дв1:)ич11ого чие;1а получаются одновременно. Пслн но щипал 2о, 31 подап разрепкиотцнн

1:огепциа.т, а по Н1ине 35 заиреилающий, KJ возмо)на автоматическая смена законов рас преде.теиия. гтри этил; один из трнггеров регистра 23 устанавливается н состоя1-;не «1, остальные - п «О. При установке периода

..овторення еоетияни па зегистре 23, равпььм чнелу необходимых законов, можно получип случайпые числа с требуе.мым чт1слом законов распределения, периоднческн с.тедующих Аруг за другол. При подаче запрещающего)

погенцнала по тцине 25 и нри.менепии дополнительных схе.м управления, возможна нроизвольпая смена Ha6piaiii bix на коммуга-и-юнн.ом lio.ie :-1аконов.

П р е д .м е т з о б р е т е и и я

1. ВерОЯ1НОС1Н1МЙ(1-- П)-ПОЛЮсиИКд.Hi

специа,И13ированиых етохастггческих вычислнте.тьных ycTpoiiciB, содержатций сдзиговьд:

ре1истры со случайньим сдвиго.л: единицы, триггеры кочорых соединены с вентилями, генераторы случайных Т1мнульсов, связанные через вентили с двумя счетчика.ми, триггеры коюрых иодк.тючсны к веггнля.м; ишк рюры,

к()ммутатор и равновероятностные (1-2)по.тюспики, отличающийся те.м, что, с це.тью аыо.матической смены законов }аспределення ( Р--«)-полюсннка, он содержи г донол нательную группу триггеров, едпничны и1

.ми иодклк)чен1;ых через вентили к входюму вентилю генератора iieei абильной частоты, )| вентнлей, соответствующих простым числам в заданно.м интервале, соединены с выходами равновероятностных

подключены к выхода коммутатора, причем

выходы вентилей, слязагчых со лгл/овым

регистром, соединены со входом коммутатора.

2. Вероятностный (I-/г)- юлюсн11к по п. 1,

отличающиися тем, что, с целью получения 5 тельной группы.

случайных чисел, он содержит дополнительную группу гситилей, связанную входами с шинами управления, а выходами подключенную к нулевым входам триггеров дополни