ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ Советский патент 1973 года по МПК G06F7/58 

1

Изобретение относится к области аппаратурного исследования случайных процессов методом статистических испытаний.

iB настоящее время в освоввом используются псевдослучайные числа, вырабатываемые на ЦВМ. Однако для их получения требуются значительные затраты машинного времени, что приводит к снижению эф фективности использования ЦВМ и, главное, к потере реалъНОго масштаба времени при цифровом моделировании сложных систем.

Предлагаемый генератор, основанный на методе обратных функций, при котором для получения последовательности случайных чисел с заданным законом распределения, применяется функциональное преобразование, основанное на кусочно-линейной аппроксимации распределения- F(x), позволяет иолучить случайные числа по произвольному закону распределения. При этом область возможных значений х разбивается на п равных интервалов.

Известные генераторы случайных чисел (ГСЧ) с заданным законом распределения, основанные на методе обратных функций, отличаются друг от друга способом отыскивания интервала и, следовательно, быстродействием и объемом аппаратуры. Можво выделить ГСЧ с параллельным, последовательным и логарифмическим способами отыскивания интервала. В ГСЧ с логарифмическим перебором отыскивания интервала происходит за т+1 тактов, где т - двоичная разрядность числа Хг, т. е. п 2.

Предлагаемый генератор случайных чисел основан на методе обратных фунвдий с логарифмическим способом перебора интервалов, в котором отыскивание нужного интервала осуществляется не за тактов, как в известном ГСЧ с логарифмическим- перебором, а за т тактовч Это позволяет в два раза увеличить число интервалов разбиения п, что значительно увеличивает точность функционального преобразования. Кроме того, несколько упрощена структурная схема ГСЧ за счет отсутствия схемы задержки, что значительно упрощает настройку генератора.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого ГСЧ с формированием случайных

чисел по произвольному закону распределения способом логарифмического перебора за т тактов; на. фиг. 2 - схема специализированного дещифратора. Генератор содержит генератор / равномерно распределенных случайных чисел, цифровую схему сравнения 2, постоянное запоминающее устройство 3, генератор тактов 4, специализированный дешифратор 5, регистр 6 формирования случайного числа, входные 7

и выходные 8 вентили. Входы регистра формирования случайиого числа Хг через одни входы входных вентилей 7 соединены с выходами генератора тактов 4, а через вторые - с выходами цифровой схемы сравнения 2, один вход которой соединен с выходом генератор а равномерно распределенных случайных чисел g, а второй вход - с выходом постоянного заломинающего устройства (ПЗУ) 3. Выходы регистра 6 с одной стороны через специализированный дешифратор для логарифмического перебора соединены со входами ПЗУ 5, с другой стороны соединены с одними входами выходных вентилей 8, другие входы которых соединены с одним из выходов генератора тактов 4. Генератор работает следующим образом. Импульсы запуска с ЦВМ поступают на генератор тактов 4, который выдает серию импульсов, количество т которых определяется количеством шагов логарифм нческого перебора. Импульсы снимаются с различных шин m log2 Начало логарифмического перебора всегда начинается с середины области разбиения - , поэтому первый имлульс выхода генератора тактов поступает непосредственио на ПЗУ 3 и выбир.ает серединное звачевие области разбиения Хг -, которое поступает на один из входов цифровой схемы сравнения 2. Этот же импульс поступает на одни из входов входных вентилей, на вторые входы которых поступает результат сравнения равномерно распределенного случайного числа , выдаваемого генератором / равномерно распределенных случайных чнсел по команде генератора тактов 4 и серединного значения области разбиенйя Xi -. При l ( регистр 6 устанавливается входным вентилем 7 в яулевое состояние. Это означает, что дальнейший перебор пойдет влево. При ( ) регистр 6 2 у устававливается в единичное состояние (дальнейший перебор пойдет вправо). Таким образом, установка, регистра 6 в нужное состояние производится первым импульсом тенератор.а тактов. Информация о состоянии регистра 6 поступает на. дешифратор 5, котор,ый выполнен в -виде отдельных блоков (D, D..., Dm-t), каждый из которых осушествляет один шаг логарифмического перебора (см. фиг. 2). Второй импульс генератора тактов поступает на один из входов Входных вентилей регистра 6 и считывает с дешифратора 5 одно из значений области разбиения - или в за44висимости от состояния регистра 6. Сигнал с дешифратора 5 выбирает из ПЗУ 3 значение функции распределения или 4 / Р/ 3n f ) в зависимости от направления логарифмического перебора. Результат сравнения этого значения с равномерно распределенным случайным числом g устанавливает регистр 6 в единичное или нулевое состояние. Информация о состоянии регистра поступает на все блоки дешифратора, начиная с блока 2Аналогично происходит установка остальных триггеров регистра, т-ый имлульс генератора тактов 4 считывает с блока D-m-i дешифратора значение аргумента последнего шага перебора, которое выбирает из ПЗУ 3 значение функции распределения этого аргумента. Результат сравнения этого значения с равномерно распределенным случайным числом устанавливает последний триггер регистра 6 в нужное состояние. Этот же импульс генератора тактов подается на вторые входы выходных вентилей и тем самым осуществляет считывание с них случайного числа Хг, распределенного по заданному закону .(i). Предмет изобретения Генератор случайных чисел, содержащий регистр., ВЫХОДЫ которого через дешифратор и постоянное запоминающее устройство подключены к первому входу схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом генератора равномерно распределенных случайных чисел,, вход которого соединен с первым тактовым выходом генератора тактовых импульсов и первым- входом блока входных вентилей, другие входы которого подключены к соответствующим выходам генератора тактовых импульсов, последний тактовый выход которого подключен к блоку выходных вентилей, отличающийся тем, что, с целью расщирения класса решаемых задач, соответствуюшие входы дешифратора, выполненного логарифмическим, подключены ко входам блока выходных вентилей, выходы блока входных вентилей подключены ко входам регистра, выходы схемы сравнения подключены к соответствующим входам блока входных вентилей, вход постоянного запоминающего устройства соединен с первым тактовым выходом генератора тактовых импульсов.

21,....

77-ri J,

о

7-;Т/73Т

Ic Фиг. J

/г//Л

5я 5/1 7/7

штук