УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ С ЗАДАН'НЫМИ ЗАКОНАМИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ Советский патент 1974 года по МПК G06F7/58 

1

Изобретение относится к области вычисли1ельной техники и может найти нримененне ири вероятностном моделировании в цифровых электронных вычислительных машинах.

Известно устройство для генерирования случайных чисел (СЧ) с заданными законами раснределеиня, содержащее блок формирования равномерно раснределениых СЧ, регистр хранения старших разрядов СЧ, генератор тактовых импульсов, счетчик тактов, ден1ифратор кодовых комбинаций, деншфратор законов распределения и избирательную схему, обесиечиваюшую но сигналам деишфраторов выработку разрешаюн1их нотенциалов на входах связанных с ней кланиов.

Целью изобретения является уменьиюние количества оборудования и сокраи1,енне времени геиерирования СЧ.

В предлагаемом устройстве применены многоканальный генератор независимых случайных импульсных потоков и вероятностный вентиль (ВВ), выполненный в виде имну.тьсно-потенциального кланаиа, унравляемого двоичным триггером, на уетаиовочные входы которого подаются потоки импульсов, статистически распределенных во времени.

Вероятность пропускания онран1ивяющего импульса вероятность формирования единицы Р(1) определяется выражением

.Lll

рт -JiiМ; +

Мо

где ,ui и jio - иотоки случайных импульсов,

подаваемых на входы триггера.

Потоки импульсов U и 1.10 в пpeдлaгaeмo устройстве образуются путем суперпозиции потоков .;, вырабатываемых многоканальным

генератором (( 1, 2, 3 ... 5). Пабор нужного соотионюния нотоков |Hi н |Lio для нолучення требуемой вероятности Р() прн формировании каждого из старших разрядов СЧ осуществляется автоматически с номонгыо нмиульсно-нотенциальных кланаиов, унравляемых электронной схемой, которая нри формировании /-ГО разряда обеспечивает подачу разрешающих нотеициалов иа клапаны в соответствии с кодом, зафиксированным в / - 1

предыдундих разрядах.

Исиользоваиие вероятностного вентнля н многоканального генератора случайных иотоков, связаниых между собой коммутируюнсй электронной схемой, существенно упрощает

схему формироваиия старших разрядов по методу условных вероятностей и исключает необходимость использоваиия равномерно распределенных СЧ для формирования старипкх разрядов, что, в свою очередь, позволяет упростить блок выработки равпомерно

распределенных СЧ. Формирование старших и младших разрядов СЧ в предлагаемом устройстве совмешено во времени, что повышает быстродействие формирования СЧ.

Схема устройства для генерирования случайных чисел приведена на чертеже, где 1 -блок формирования равномерно распределенных случайных чисел (СЧ); 2 - генератор равновероятных цифр (ГРЦ); 3 - линия задержки (ЛЗ); 4 - триггеры младших разрядов; 5 - блок хранения старших разрядов СЧ; 6 - триггеры старших разрядов; 7 - схема 8, 9 - триггеры знакового разряда; 10 - схема «И звукового разряда; И - генератор-распределитель тактовых импульсов; 12 - клапаны; 13 - вероятпостпый вентиль; 14 - линия задержки; 15 - клапан; 16 - триггер вероятностного вентиля; 17 - счетчик тактов; 18 - дешифратор кодовых комбинаций; 19 - дешифратор законов раснределения СЧ; 20 - избирательная схема, выполненная, например, в виде матричного переключателя, выходы которого связаны с потенциальными входами клапанов; 21 - генератор случайных потоков; 22 - клапаны; 23 и 24 - схемы «ИЛИ.

Устройство работает следующим образом.

Формирование младших разрядов СЧ осуществляется в блоке 1 одним из известных способов.

В этом случае генерирование случайных единиц и нулей с частотой сдвига осуществляется генератором 2 и прекращается с приходом последнего тактового импульса с генератора 11. При этом останавливается сдвиг разрядов в регистре младших разрядов, а в знаковом разряде триггера 9 устанавливается знак числа при симметричных законах распределения.

Формирование старших разрядов осун;ес1вляется следующим образом.

На вход дешифратора 19 из ЭЦВМ в виде цифрового кода поступают сигналы, соответствующие заданному закону распределения. Выходпой сигнал дешифратора 19 подключает, например, с помощью реле соответствующую данному закону плату переключателя избирательпо1( схемы 20 ко входам клапанов 22. Этот момент является началом формирования старшего разряда СЧ. Разрешающий потепциал, поступающий с первой шины деншфратора 18 с помощью схемы 20 открывает те клапаны 22, которые обеспечивают суммарные плотности потоков i.io и |Lii на установочных входах триггера 16 вентиля 13, соответствующие требуемой вероятности пропускания для первого разряда СЧ. По сигналу опроса, который поступает па вход генератора 11, па его первом выходе появляется прямоугольный импульс, открывающий клапан 12 установочного входа триггера 6 первого разряда блока 5. Импульс, сформированный по переднему фронту прямоугольного сигнала и задержанный па время t ЛЗ, линией задержки 14, опрашивает клапан вероятностного вентиля 13, в результате чего в первый разряд блока 5 с требуемой вероятностью может быть записана «единица (или сохранится «пуль). Одновременно в счетчик тактов 17 запишется «единица.

В соответствии с изменением нотенциалов на выходных шинах счетчика тактов 17 и выходе триггера 6 дешифратор 18 и схема 20 обеспечивают выдачу разрешающих потенциалов па те клапаны 22, через которые будет набираться новое соотнощение потоков j. и ,uo в соответствии с условной вероятностью формирования «единицы во втором разряде блока 5.

Формирование и запись во второй и последующие разряды случайных единиц (или нулей) осуществляется апалогичпо записи в первый разряд с той разницей, что в очередном такте прямоугольный импульс на выходе генератора 11 появляется па той шине, которая соответствует номеру формируемого разряда.

Формирование СЧ заканчивается после записи случайного знака (едииицы или пуля) а последпий разряд блока 5. При этом останавливается сдвиг в младших разрядах, и в регистре датчика фиксируется случайное число, которое может быть считано в ЭЦВМ.

Время формирования свига СЧ зависит главным образом от быстродействия генератора 21. Число каналов и соотношения плотностей потоков л (г 1, 2 ... 5) между собой определяется требуемой точностью задания условных вероятностей.

Предмет изобретения

Устройство для геперировапия случайных чисел с заданными законами распределения, содержащее блок формировапия равномерно распределенн151Х случайных чисел, блок хранения старших разрядов случайных чисел, блои формирования знакового разряд,а, генератор тактовых импульсов, счетчик тактов, дсшиф ратор кодовых комбипаций, /дешифратор за конов раснределения и избирательную схему, отличающееся тем, что, с целью его упрощепия и повышепия быстродействия, устройство содержит многоканальный генератор случайных нмнульсных потоков и вероятностный вентиль, выходы каждого нз каналов генератора через клапаны, потенциальные входы которых соединены с выходами избирательной схемы, соединены со входами схем «ИЛИ, выходы которых соединены с установочными входами триггера вероятностного вентиля, а выход вептиля - с импульсными входамн клапапов блока хранения старших разрядов, потепциальные входы которых соединены с выходами генератора-распределителя тактовых импульсов, а выходы - с единичными входами триггеров старших разрядов.

упокоЗый. разряд