Генератор случайных чисел с заданным законом распределения Советский патент 1975 года по МПК G06F1/02 

j Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследованиях с помощью метода ста- тистического .моделирования. ;.... Известен управляемый, датчик случайны чисел с заданным законом распределения, содержаитй датчик равномерно распределен ных случайных чисел, многоступенчатый дешифратор, входы которого соединены с выходами датчика равномерно распределенных случайных чисел, соответственно, наборное поле, входы которого соединены с выходами многоступенчатого дешифратора соответственно, блок элементов входы которого подключены к выходам наборного поля соответственно. Однако этот датчик имеет ложную схему и требует использования большого количества различны многозар5щных устройств. Так формирователь закона распределения случайных чисел (устройство ввода) содержит столько запоминающих устройств, на сколько узловых jточек разбита функция распределения. того, требуется такое же количество схем сравнения и выходных устройств, например регистров. Цель изобретения - упрошение схемы генератора случайных чисел с заданным законом распределения. Достигается это благодаря тому, что генератор содержит блок элементов И-НЕ, первые входы которых соединены с выходами блока элементов ИЛИ соответственно первый элемент И, входы которого под- ключены к выходам блока , элементов И-НЕ, второй элемент И, первый .вход которого подключен к входу Ввод, а второй - к выходу первого элемента И, генератор импульсов, выход которого соединен с третьим входом второго элемента И, счетчик, счетный вход которого подключен к выходу второго элемента И, дешифратор, входы которого соединены с разрядными выходами счетчика, а выходы со вторыми входами блока элементов И-НЕ соответственно. Предлагаемый генератор случайных чисел предназначен для получения к-разрядных случайных чисел, распределенных по I заданному закону, из П -разрядных равндмерно распределенных случайных чисел, - выдаваемых датчиком. Все числа датчика равномерно распределенных случайных чи сел равновероятны. Их общее количество N 2 , а общее количество получаемых к-разрядных случайных чисел, распред елен ных- по заданному закону, . На чертеже представлена функционалыная схема предлагаемого генератора случайных чисел с заданным законом распре деления. V Выходы датчика 1 равномерно распрещеленных случайных чисел соединены с входами многоступенчатого дешифратора 2 выходы которого подключены к входам наборного поля 3 соответственно, к выходам которого подключены входы блока 4 элементов ИЛИ. Элементы ИЛИ предназначены для по лучения случайных сигналов, распределенных по заданному закону, и связаны по выходу с выходным устройством 5. После нее предназначено для преобразования сиг налов, получаемых на выходах элементов 4 ИЛИ, в соответствующие числа. Вы.ходное устройство 5 содержит блок элеме тов 6 И-НЕ, первые входы каждого из которых соединены с выходами соответствующих элементов ИЛИ 4, а выходы с входами первого элемента И 7, к вы.ходу которого последовательно подключен второй элемент И 8 и счетчик 9, приче ко второму входу элемента И 8 прдклю. чен генератор 10 импульсов. Разрядные выходы счетчика 9 соединены с входами дешифратора 11, выходы которого соединены с вторыми, входами соответствующих элемешхзв И-НЕ 6. Датчик 1, счетчик 9 и схема 8 имеют выводы для подачи команд. Многоступенчатый дешифратор 2 обес|Печивает возможность получения на его выходах сигналов с различными заранее известными вероятностями их появления при поступлении на его вход равномерно распределенных случайных чисел. В данном дешифраторе первая ступень образована двумя первыми разрядами датчика 1. Следовательно, вероятность появления сигнала на любом из четырех выходов первой ступени равна 1/4. Вторая ступень дешифра тора образована из выходов первой ступени и третьего разряда датчика 1 и имеет восемь выходов, а следовательно, вер ятность появления сигнала на любом выходе равна 1/8. Аналогично образуются : остальные ступени дешифратора с вероятностями соответственно 1/6, 1/32 и | т. д. Если выходы дешифратора 2, имеющие вероятность появления сигналов P.j 2 Р , соединить с входами трехвходового J элемента ИЛИ, то вероятность появления сигнала на выходе денного элемента будет равна сумме вероятностей ИЛИ Р +Р„ + Р-. Подобным образом можно поX о лучать сигналы с любой заданной вероят- . ностью их появления.j Требуемый закон распределения случайных чисел обычно задается либо графически, либо аналитически, а для настройки генератора необходима табличная форма закона. .Поэтому в процессе подготовки к работе необходимо построить таблицу заданного закона распределения случайных чисел в которой каждому случайному числу или интервалу чисел поставить в соответствие вероятность его появления. Затем с помощью наборного поля 3 выходы дешифратора 2 с различными веро ятностями появления сигнала соединяют с входами одного из элементов ИЛИ 4, предназначенного для получения определенной вероятности в соответствии с таблицей заданного закона распределения случайных чисел. Работает предлагаемый генератор следующим образом. Кома1ща Подготовка подается одновременно на счетчик 9 и на датчик 1. По этой команде счетчик 9 сбрасывается в исходное состояние, а в датчике 1 формируется случайное число. В результате сброса счетчика 9 в исходное состояние на первом выходе дешифратора 11 появляется сигнал, а на всех остальных вьиодах -сигнала нет. Появление случайного числа на выходе датчика 1 приводит к тому, что на выходе одного из элементов ИЛИ 4 появляется , а на всех остальных - О. При-, чем появляется на выходе того элемента ИЛИ 4, вход которого соединен посредством наборного поля с выходом многоступенчатого дешифратора 2, ,-.v соответствующим по5шившемуся числу датчика 1. Затем на вход элемента И 8 поступает команда ввод. Рассмотрим два случая появления сигнала на выходе первого элемента ИЛИ 4 и на выходе любого другого элемента ИЛИ 4. В первом случае после выполнения ко., манды Подготовка к обоим входам пер вого элемента И-НЕ приложены , следовательно; на его выходе будет О и | на выходе элемента 7 И так же будет О, который запрещает прохождение импульсов с генератора 10. Значит после по дачи команды ввод, счетчик 9 останется в исходном состо5шии, т. е. с него бу- дет сниматься число, соответствующее исходному состо5шию. Во втором случае на выходах элементов И-НЕ будет , поскольку хотя бы на один вход каждой ИЗ них подан О. На выходе элемента И 7 появляется и после подачи команды ввод импульсы с генератора 10 пройдут через элемент И 8 на вход счетчика 9. С каждым новым импульсом сигнал 1 перемещается последовательно по выходам дешифратора 11. После поступ ления ( I -1)-го импульса сигнал появляется на J, мэм выходе дешифратора 11. Следовательно, к обоим входам элемента 6 И-НЕ будут приложены что приведет к появлению на выходе элемента 7 И сигнала О, запрещающего прохождение импульсов с генератора 1О на счетчик 9. На .выходе счетчика 9 появлется двоичное число, соответствую- , щее сигналу на выходе элемента ИЛИ, 1 Многократное повторение описанного прОт цесса дает возможность получить случайные числа с заданным законом распределения. Выше приведено онисание работы генератора при получении малоразрядных случайных чисел. Уже при формировать вероятность для каждого конкретного числа не рационально, так как значительно увеличивается число элементов И-НЕ и ИЛИ. В этом случае Ьесь диапазон изменения аргумента закона распределения раэбивается на то же число М интервалов и формируются вероятности появления . cj чайных чисел в этих интервалах, а в ка- честве младших разрядов используются | разряды датчика равномерно распределен- ( ных случайных чисел. Работа генератора : S случайных чисел в этом случае не меня- . ется.i -ц : i Предмет изобретения Генератор случайных чисел с заданным; законом распределения, содержащий дат- : чик равномерно распределенных случайных чисел, многоступенчатый дешифратор, входы которого соединены с выходами датчика равномерно распределенных случайных I чисел соответственно, наборное поле, вхо- j ды которого соединены с выходами много-; ступенчатого дешифратора соответствен- j НО, блок элементов ИЛИ, входы которого подключены к выходам наборного поля соответственного тличающийся тем, что, с целью ут1р6щёния схемы генератора, он содержит блок элементов ИНЕ, первые входы которых соединены с выходами блока элементов ИЛИ соответственно, первый элемент И входы которого подключены к выходам блока элементов И-НЕ, второй элемент И, первый .вход которого подключен ко входу ввод, а второй - к выходу первого элемента И, генератор импульсов, выход которого соединен с третьим входом второго элемента И , счетчик, счетный Ьход которого подключен к выходу второго элемента И, дешифратор, входы которого соединены с разрядными выходами счет. чика, а выходы - с вторыми входами блока элементов И-НЕ соответственно.