ЦИФРОВОЙ ДАТЧИК НОРМАЛЬНО РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ЧИСЕЛ Советский патент 1973 года по МПК G06F7/58 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и может найти применение в технике цифрового моделирования и решении различных задач методом статистических испытаний на ЦВМ.

Известные устройства, содержащие генератор некоррелированных случайных чисел, схему сравнения кодов, регистр, вентили, генератор случайных импульсов, триггеры, тактовый генератор, выходной регистр и арифметическое устройство, работают по принципу цифровой линейной фильтрации. Однако такие устройства сложны и имеют значительный объем необходимого оборудования. Ввиду большого количества арифметических oneраций при переработке исходного случайного числа в цифровом фильтре частота выдачи коррелированных чисел сравнительно невысока (8-10 кгц).

Целью изобретения является получение коррелированных чисел через знаковую корреляцию, что приводит к повышению быстродействия.

Это достигается тем, что датчик содержит второй генератор случайных импульсов, одноразрядный двоичный сумматор и вторую схему сравнения кодов, подключенную к первому и выходному регистрам.

Функция автокорреляции формируется через знаковую функцию автокорреляции путем

задания вероятности совпадения знаков. Формирование очередного знака должно происходить с учетом знаков входных чисел и знаков уже коррелированных выходных чисел, причем связь между знаками коррелированных чисел должны носить вероятностный характер. Чем сложнее вид корреляционной функции, тем больше знаков необходимо учитывать. В описываемом устройстве знак генерируемого числа вырабатывается с учетом знака одного предшествующего выходного числа и знака входного числа.

Учет знаков в устройстве происходит на сумматоре по модулю 2, причем учитываемые знаковые сигналы поступают на входы сумматора с заданными вероятностями Р| и PZ. Изменяя соотношение между PI и Яа, получают автокорреляционную функцию с различной скоростью затухания.

Знак числа принимается равным +1, если число превышает математическое ожидание, и равным -1 в противоположном случае.

На чертеже изображена блок-схема нредлагаемого датчика.

Генератор некоррелированных чисел / предназначен для генерирования некоррелированных чисел с нормальным законом распределения в интервале О-1 и математическим ожиданием, равным 0,5. Генератор построен по принципу нелинейного преобразования равномерно распределенных чисел в интервале О-1 в числа с нормальным законом распределения.

Выходной регистр 2 служит для запоминания числа, пришедшего с генератора 1, а также для изменения знака путем интертирования этого числа в зависимости от состояния второго триггера.

Схемы 3 и 4 сравнения кодов предназначены для сравнения пришедших чисел, представленных параллельным двоичным кодом, с величиной математического ожидания. Схемы состоят из одноразрядных схем сравнения, соединенных последовательно. Результат сравнения выдается в виде импульса на выходе схемы, если число превосходит величину математического ожидания. В остальных случаях импульс отсутствует.

Регистр 5 служит для хранения значения математического ожидания.

Триггер 6 предназначен для запоминания знака предшествуюш,его выходного числа. Нулевое состояние триггера соответствует отрицательному знаку числа, а единичное - положительному.

Вентили 7 и S предназначены для вероятностного управления прохождением импульсов знака.

Генераторы случайных импульсов 9 10 генерируют импульсы с заданной вероятностью их появления.

Импзльс на выходе одноразрядного двоичного сумматора 11 появится в том случае, если на вход поступят комбинации 10 или 01. При комбинациях 00 и И импульс на выходе отсутствует.

Генератор тактов J2 вырабатывает импульсы, обеспечиваюш;ие нормальную работу устройства. Запуск генератора внешний с клеммы «Запуск.

Триггер J3 предназначен для унравления выходами регистра 2. Если триггер 13 находится в нулевом положении, то число с регистра снимается в прямом ходе. Единичному состоянию триггера соответствует инвертированное число.

Линия задержки 14 обеспечивает задержку импульса опроса регистра 2 относительно сброса триггера 6.

Датчик работает следуюш,им образом. В исходном положении на регистре 5 хранится значение математического ожидания, равного половине. На триггере 6 записан знак предыдуш,его выходного числа. На регистре 2 записан О, и триггер 13 находится в нулевом состоянии.

Нри подаче импульса на клемму «Запуск генератор 9 вырабатывает синхронизирующий

имнульс, который подается на генераторы I, 9 и 10. Генератор / генерирует число, которое записывается на регистр 2, одновременно определяется знак числа на схеме сравнения 3. Знаки чисел подаются на входы вентилей 7 и S, но другим входам вентилей подаются импульсы с генераторов 9 и 10. Результаты перемножения с вентилей 7 поступают на входы сумматора 11. Если на вход сумматора поступают комбинации 10 или 01, то вырабатывается импульс, который переводит триггер 13 в единичное состояние. Это означает, что с выхода регистра 2 снимают инверсное число.

В случае комбинации 11 и 00 сумматор // не вырабатывает импульса и, следовательно, знак числа, снимаемого с выходного регистра 2, меняться не будет.

Далее происходит установка триггера 6 в нулевое состояние импульсом сброса с генератора 12 и через линию задержки 14 опрос регистра 2. В результате этого на выходном разъеме появляется число. Одновременно это число подается на цифровую схему сравнения 3, где онределится знак числа, который запоминается триггером 6. Затем триггер 13 устанавливается в нулевое состояние, а в регистр 2 записывается 0. Нри подаче следую ш,его импульса запуска цикл работы повто ряется.

Нредмет изобретения

Цифровой датчик нормально распределенных чисел, содержащий генератор некоррелированных чисел, соединенный с первой схемой сравнения кодов, другие входы которой подключены к регистру хранения математического ожидания, а выход соединен с первым вентилем, связанным с первым генератором случайных импульсов, первый триггер, соединенный со вторым вентилем, второй триггер, нодключенный к выходному регистру, тактовый генератор соединен с первым триггером и через линию задержки с выходным регистром, отличающийся тем, что, с целью получения последовательности чисел с заданной через знаковую функцию автокорреляции связью, он содержит второй генератор случайных импульсов, соединенный со вторым вентилем, одноразрядный двоичный сумматор, входы которого подключены к выходам вентилей, а выход соединен со вторым триггером, вторую схему сравнения кодов, подключенную входами к выходному регистру и к регистру хранения математического ожидания, а выходом связанную с первым триггером.