Генератор случайной двоичной последовательности Советский патент 1977 года по МПК G07C15/00 G06F1/02 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в стохастических вычислительных машинах, в качестве датчика тестовых двоичных последовательностей в метрологии, при моделировании системы массового обспужит вания и т.п.

Известны устройства, генерируюшче двот ичные случайные последовательности.

Один из -известных генераторов случайНОИ двоичной последовательности генери рует случайную двоичную последовательность с заданными законами распределения интерЦ валов между импульсами эгой посяедовагельности l. Устройство содержит генератор случайных и тактрвых импульсов, счетчик и шифратор. Для перестройки с одного закона распределения на другой используется входной блок памяти, в который заносятся значения заданных законов распределения. Конечная емкость блока памяти ограничивает диапазон перестраиваемых законов. Кроме того, это устройство может генерировать только усеченные законы распределения интервалов, так как максимально воэ(можный интервал определяется максимальной емкостью счетчика. Это ограничивает его функциональные возможности.

Другой из известных генераторов случай ной двоичной последовательности содержит генератор пуассоновского потока импульсо, генератор случайных импульсов, элемент И 2. Этот генератор формирует пуассоновс кий поток импульсов с плавно регулируемо средней частотой, Наиболее существенным недостатком этого устройства является то, что оно не позволяет получать заданный распределения интервалов.

Наиболее близким -техническим решением к данному изобретению, является генера тор случайной двоичной последовательности содержащий блок программирования, управляющий вход которого через блок задержки соединен с выходом -генератора, входы - с выходами коммутатора, а выходы через шифратор - со входами счетчика, выход которого является выходом генератора, а вход счетчика соединен с выходом элемента И, первый вход которого через триггер соединен с выходом датчика пуассоновского потока импульсов, а второй вход - с выходоЦ генератора тактовых импульсов 3. Однако это устройство может генерировать только усеченные законы распределения, так как максимально возможный интер| вал определяется наибольшим номером выхо да вероятностного распределителя импульсов и соответственно емкостью второго счетчика, При необходимости получить большие интервалы необходимо применять многораэрядные узлы, что делает устройство очень громоздким, а при больших интервалах практически нереализуемым. Целью изобретения является расширениекласса решаемых задач. Для достижения поставленной цели ген ратор допол1штельно содержит последовател но соединенные между выходами блока прог раммирования и третьим входом элек« нта И цифро-аналоговый преобразователь, ключ и генератор прямоугольных импульсов. Сущность изобретения состоит в том, что большой класс законов (практически все) распределения интервалов с дискретны временем можно разложить по некоторой системе базисных распределений Р(К)|; (К) (К) (1) Предлагается использовать в качестве так базисной системы распределений систему распределений Паскаля (отрицательные биномиальные распределения), которая имеег р(к)с;;:;.р(ьр) ,,нч,... Использование именно этой системы обусловлено простотой ее получения. Можно nof казать, что распределения Паскаля получаются подобно тому, как получаются распре дёления Эрланга, т.е. прореживанием исходк ной двоичной последовательности, распреде ление интервалов в которой подчиняется геометрическому закону P(jc) Р(1-Р) где Р-вероятность появления импульса в тактовый момент времени. Случайная двоичная последовательность вырабатывается генератором случайной дво последовательности.Просеивание осу« шествляется двоичным счетчиком, а задаче весовых коэффициентов С, осуществляется с помощью программного устройства.. Класс законов распределения, представляемых в виде (1), можно расширить, есЭ1и управлять не только порядком просеивания К , но и вероятностью Р в формуле (2). На чертеже приведенга структурная элекггрическая схема предлпгае ого устройстпа, |Геяератор случайной диопчной последовател мости состоит из датчика 1, пуассоновского потока импульсов, триггера 2, генератора 3 прямоугольных ИМПУЛЬСОВ, элемента И 4 и генератора 5 тактовых импульсов. JB состав устройства также входят счетчик 6, шифратор 7, блок программирования 8, коммутатор 9, цифро-аналоговый преобразо Ьатель Ю, блок задержки 11 и ключ 12. Выход датчика 1 соединен со входом триггера 2, выход которого соединен с nefiвым входом элемента И 4, второй вход ко-f торого соединен с выходом генератора 3, а третий -г- с выходом генератора 5. Выхо; схемы И 4 соединен со счетным входом счетчика 6, разрядные входы которого соединены с выходами шифратора 7. Входы шифратора 7 запараллелены со входами преобразователя 1О и соединены с выходами блока 8, входы которого соединены с ьыхо дами коммутатора 9. Выход преобразовате- ля 10 ключом 12 подсоединяется к управляющему входу генератора 3, выход счетчика 6 через блок 11 соединен с управляющим входом блока 8. Работает устройство следующим образо Коммутатором 9 набирается программа установки весовых коэффициентов С( , соответствующих разложению заданного закона распределения по формуле (1) . В генераторе 4 устанавливается такая длительность импульса, которая соответствует определенной вероятности Р по формуле (2). .Заметим, что если с выхода генератора 3 на второй вход элемента И 5 будет поступать постоянное напряжение, что эквивaлeн7 но бесконечной длительности импульса, то Р 0,5. При уменьшении длительности им-« пульса Р будет уменьшаться, и ее можно сделать равной нулю. Импульсы случайной двоичной последоваг тельности с выхода генератора поступают на счетный вход счетчика 6. В соответствии с набранной программой прореживания в блока 8 возбуждается один из выходов, например, третий. Номер выхода преобразуется шифратором 7 в соответствующий код, поэтому через счетчик 6 пройдет только третий импульс, который через блок 11 подействует на вход блоке 8 и возбудит другую выходную шину в соответствии с заданной программой. На выходе устройства вновь .появится импульс тогда, когда на счетчик 6 поступит чиспо случайных иктульсов, paSное номеру возбужденной шины блока 8, и т.д. При необходимости одновременного изме -нения весовых коэффициентов С- и вероятностк Р нужно ключом 13 соедрьТ ть выход преобразователя ID с управляюши.м входом генератора 3. Для увеличения точности разложения заданного закона распределейия необходимо увеличивать число членов ряда {), т.е. необходимо увеличивать емкость счетчика 6 и соответственно шифратора 7, блока 8 и преобразователя 10. Заданную точность на практике удается достичь при числе чл нов разложения порядка , т.е. при 4-5 разрядах счетчика. При таких набирать заданную программу изменения весовых коэффициентов С коммутатором 9 не представляет труда. А это означает, что можно оперативно перестраивать закон распределе1тя. В известном устройстве для воспроизв дения заданного закона распределешя с точностью, например 0,01,необходимо использовать 1 ОО-разрядный вероятностный распределитель. Осуществлять оперативную перестройку законов распределения при такой е мкости не представляется возможным. К тому же максимально возможный 1штервал ограничен и будет равен 100 тактовым интервалам. Если же учесть, что часто требуется генерировать интервалы в очень щироком диапазоне - 1 + Ю , а иногда и больщем (например, при моделировании потока ощибок в дискретных каналах связи, где интервалы в одной реализации могут принимать значения от единиц и до нескольких десятков тысяч тактовых интервалов), то стано-г вятся совершенно очевидными недостатки известного устройства и преимущества предлагаемого. Формула изобретения Ренератор случайной двоичной последовательности, содержащий блок программпро вания, управляющий вход которого через блок задержки соединен с вь ходом генератора, входы - с выходами коммутатора, а выходы через шифратор - со входами счет чика, выход которого является выходом ге нератора, а вход счетчика соединен с выхо дом элемента И, первый вход которого через триггер соединен с выходом датчика пуассоновского потока импульсов, а второй вход - с выходом генератора тактовых импульсов, отлич ающийся тем. что, с целью расщирения класса рещаемых задач, он дополнительно содержит последовательно соединенные между выходами блока программирования и третьим - входом элемента И цифро-аналоговый преобразовагель, ключ и генератор прямоугольных имрупьсов. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе:g 1. Авт. СВ1Ш. СССР № 206898, М.Кл . Q 06 F 1/02, 1966.2 2. Авт. свид. СССР № 211163, М.Кп . От Об F 1/02, 1966.2 3. Авт. свид. СССР № 378829, М.Кл От Об F 1/02, 1971