Генератор случайного потока импульсов Советский патент 1979 года по МПК G07C15/00 G06F1/02 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при создании стохастиче ких вычислит ель Hfcjx машин и моделей, генераторов случайных чисел, при моделировании случайных процессов. Известен генератор случайного потока импульсов, содержащий источник шума, элементы И, ИЛИ, счетчики 1 Однако наличие счетчиков в устройстве обуславливает сложность . генератора. Наиболее близким П технической сущности к предложенному является ге нератср случайного потока импульсов, содержащий генератор импульсов, п датчиков равномерных двоичных случай ных чисел, п элэ/1ентов И, выходы которых соединены с первой группой входов элемента ИЛИ, выход которого является выходом генератора случайно го потока импульсов, цифровой генератор функций,вход которого подключе к выходу элемента ИЛИ, а выходы цифрового генератора функций подключены к первым входам п элемейтов И соответственно, вторые ВХО.ЛЫ которых сое линены с выходом генератора импульсов, третьи вхолы п элементов И соединены с единичны.ми выходами п датчиков равномерных, двоичных, случайных чисел соответственно, инверсные выходы которых подключены к j -м входам п элементов И соответственно 2 Однако увеличение точности в это.1 генераторе приводит к неоправданнаму его усложнению.. Цель изобретения - повышение точности генератора случайного потока импульсов, без существенного усложнения его схемы. Это достигается тем, что генератор содержит ксялмутатор, m датчиков равномерных двоичных случайных чисел, m элементов И, выходы которых соединены со второй группой входов элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом кс 1мутатора, первый выход которого соединен с i-ми входами п элементов И. Первые входы m элементов И соединены с первыми m выходами цифрового генератора функций соответственно. Вторые входы m элементов К соединены с выходал генератора импульсов. Третьи входы m элементов И соединены с прямыми выходами m датчиков равномер-. ных двоичных случайных чисел соответственнс. Hiinepciu-e; вы;:оды (fa-l; i);;.; HOMspiibiX двоич :iiUi с.пуча.йных чисвк

МеИТСУ V с CiCVj ; ЯТСГ jJO;;n j . Л.--):1:е ИЯС,ИО

коммутатора генератора с:пучаГ Н&го потока ямпуль-СОВ ., На фиг, 2 изображег-а б.:;ок-сх.е.одного КЗ возможных вариантов исп:)лн ен и я к ом.м у т ат ор а .

Генератор случайного потоке пульсов-состоит из генератора пульсов, (п+ш) датчикоа 2 рав;двоичных случайных чисел, (n-fn входоаых злемен оЕ 3 И, зломе; ИЛИ, EVKibpoBoro генераогора 5 G коммутатора. 5, Ко гмутаггор о

Генератор, 1 и :пульсоЕ предназначен для формиросаиня импу. выход пого случайного потока (дл фор:- Иро-вания случоипого потока с аах1аннь;к;законе:- раслрядйлепля враменны;;: иит;/ Зс1.пов можзт быть примеиег генератор регулярных импульсо)з) , Выход reaeipcvтора 1 соединен с соотв ет ;твую1;имн входами нсех () мгоговходовых элементов 3 Ч . jIa i;- :K и 2 рав ном ер -: дво1- чны;-с ол Чайкы;,с чисеп тшедкагзяач для фоомиродан11Я р-пда. зеооптноотей 2-/2- . , „ . гюяздепия iна соответстзуюЕп;х зходах злемептоя

3 И„ nORfNiou выход i -i:-o датчмса 2

d

соединен с с оотБетствугоцим входом ГО элемента 3 И, а иквероный }. -го датчика 2 соединен с соответ-ствующими входами элементов 3 И от (J- + 1) -го до (n-4.m) -го . Эле.менты 3 И ы элемент 4 ИЛИ предназначены для форг ироваяг- п соБмеотло с датчиками :

ходы

дами элемента 4 ИЛИ. Еызсод элемента 4 ИЛИ является выходом устройотва. Цифровой reHejJciTop 5 функций предназначен для хранения коддов,- с .й-:;н которых про;1сходит формирозанка требуемых вероятностей появления кмпул сов из. выход.е устройотва. 3 оби.а. з де u;vi(IipoBot5 г-енератор 5 функций npat ставллет собой цифровое запо; ика;ои : устройст зо с управл51е1ЛЬ т блоком выборки адоеса, Вход roHetJaxopa Ь Фуа:ц;;к соедина; с зыходом устройства. В,ыко;цы дифроного гекера.тора 5 фуик-ДИ1-; соеднканы со элементов 3 л таким образом, что- первые гп .выходов (cTapiiiiie разряды) соединены с соответствующими входами первых га и пооледЕ1их п элементов 3 К, а остаг

I,;; f;0f; ВХОДЫ ОТ ) - Г О ДО П-ГО С ОвДИHc;ib; г; cooTBeTcTBiTCimnMH входами элеЬантоз 3 И от до п-го. Коммутатор ;шодказкача1- для фсриироваяия Иггсрпала времеин, Е течение которого :; cTapiUTiX разрядов ц;г;.фрового генера оиа 1-, (Ьункчцй :;o;jKJii04aeTCH ля фор..if- ,-: t -7

.

-до

а после окончания этого интервала времени - к формированию вероятностей от , до , Вход коГ1мутатора (5 соестгнен с выходов устройства. Прямой рцлод коммутатора б соединен с соответстБуюпшгли входами первых m элементов 3 si f а НЕГйерсиай выход - с соответстзу оши;.-:и входдами псоледггик m элеГЛЗМТ ОЗ J И ,

работы, генератора случайного потока HMnyjibCQB заключается в следую;цег.: о

Датчики 2 раЕио;.:ерг Ь;х дзсичньц сдучай11Ь х чисел формируют потоки км;у;;ьсо-; с равными вероятностями появ.еинп и нулей:

i

.2

1) (0) - верояткости появ Г 1 и о ооответствекно I-I я

пь-ходе J- --ГО датчика 2 . Датчик 2 iC;piipyeT 1 J если на его-прямом присутствует аысокнй потенци-

уьходе прксугству1Л- а -;а пиверсном

и наоборот, датет н:;з}-сий потенциа, : если на его . :-U 2 генерирует :;-;й потенциал, а ;:p:iso% тэыхоце - ,.- : 1-сии, Ве-роятнсх::ть ;;г -Г1 перс ном - ЕЕ :.г

1 ка тех одповгеменного поягления в :с;дах v -го э..-е:;та 3 , к к от орьш 2 р равна s

L -Р 10-ЖОПР)2 Ч

(1) ,, при изменении уют двоичный ряд . Р( (. Pg (l)2f того, вероятности группу несовЭти свойства PJ, (1) ягот Нормировать з данном усте л;-лб. веаоятность Р;, с по, J tf мойью козрфицнектой. а- г цифрового

генггрптсра 5 фх;г,.:г1пн ;

....а 2- - :а|-2 f) г.це число разря,доз цифрового геператора В функцкйр aj в (0,1) ,

Очевидио что веройтность прохождения импульсов с выхода генератора 1 чарез элемент 4 ИЛИ на выход устройства,, определяется сформированной в .аанный ыоьект Бераяткостью R aj 2 TafQif.i образа--, меняя коэффициенты

IаНна выходе цифрового генератора 5 .n-iS по о шегделенкому закону мьз буде;;., получать случайный поток шлпульсоз с требуемм1,1И параметрами. Для получения случайного потока, г-шпульссчз с нужньиМ закоио; : распределения зре чеиных нитервалов V (t) , необходп МО заданную функцию ff,,(t разбить на к равных иьтервалов дхлителыюстьк At tj. - r.j.( и для каждого -го 5 1,2,..,К) интервала вычислить вероятности PJ, (&t) того, что произво но выбранный в потоке эременной интервал V(t) будет длительностью ( } -1) At«-V(t), ut: p., (At) 5V (t,) - F,, (t..,)(3) По вычислеинь-:}ч- P (At) необходимо определить условные гароят.чосхи F, (/i того, что временной Р нтерва.л V(t) окончится в }-ом интервале, при усл вии, что он не окончился кк в одном из ( i- 1) интервалов; Р,(ДИ )::-циентырование f (111 По вычисленным коэффициентам определяются число га старших разрядов кодов э-1 I номер интервала /4К, для которых: af 0 для всех i 1 .2 , „ , .m при fin/in) i 1/2. . Л при () ( Так как в устройстве имеются т дополнительных датчиков 2 равномерны двоичных случайных чисел с номера (п+1) до номера (n+m; , что позволяет получать вероятности от до 2-(ntm) JQ ддд увеличения точности воспроизведения F,, (t) на t первых ин тервалах, для которых выполняется равенство (б) , можно 1 спользс/вать эт коэффциеинты для формирования малых вероятностей,- что в предложенном уст ройстве осуществляет KOivsviyTaTop б. Коммутатор б подключает m первых вйх доа цифрового генератора 5 функций дополнительньм элементам 3 И соответ ственно на начальном участке воспрои ведения длительности jutl. Условные вероятности Е (ut), для интервалов |- й Е определяется тогда по формуле .,.. . .0.. j:-i.2.,.e . гти1-2 Вычисленные коэффициенты { af| вво.дятся в память цифрового генератора функций таким образом, что a/il ввода тся в первый адрес, а ai вводитс в I-и адрес. Настройка коммутатора заключается в том, что с помощью ге кератора 7 регулярных импульсов, сче чика 8f деигйфра.тора 9 и переключателя 10 задается интервал времени U.T at- (где t - число участков разбиен1 Я F, (t) не используются , . , ) , после вероятности 2 , которого произойдет подключение к фо MnpoBaHiiio .вероятностей , 2, ., ,,, 2, По определенной команде на выходе цифрового генератора 5 функци в определенуые момента времени (4) (S) . - - J- начимЕ довахельно коды манде триггер 11 5лс--::;: вается в нулевое состо огйпииал), инверсном выходе : ысс5К 1 ззря;:ов р,иФрового генератора с: :::i.r к до1полнительпм -; элe JEirгa , пульс с генератора 1 лр: ход ycTpofiCTEa при коде , чтчо свидетельствует об окончании форЛШрования случайного временного интервала, то цифровой генератор 5 функи,-1й и ко -з-4утатор б зозБрадаются по обратной связи в иоюдпое оо-стояние и процесс повторяется сно-за. Если импульс с выхода генератора 1 Н2 проходит на ycTpoiicTBa на первых интервалах, то после Е-го интервала коммутатор G переходит в едчпимчное состояние, подключая Tei.i саг.ым первые m разрядов цифрового генератора 5 функций к формированию старших вероятностей (так как они после интервала ДТ 1. ДЬ должны вступать в работу ) . При прохолсден51и импул7оса с ген.ератора 1 на вьисод устройства на интервале 1- i- к, цифровой генератор 5 функций и коммутатор б, врзвращаются в исходное состояние (цифровой генератор 5 функций - к первому адресу, коммутатор 6 - в нулевое состояние), и процесс повторяется снова. Использование новых элементов .;ыгодно отличает предложенный генератор случайного потока импульсов от прототипа тем, что загрузка m старших разрядов цифрового генератора функций сначала для формирования малых вероятностей, а затем после, определенного интервала j 1 для формирования больших вероятностей, для которых выполняется условие (б), позволяет повысить точность воспроизведенив случайного потока с требуемыми параметрами без увеличения обг-ема памяти цифрового генератора функций, изобретения Генератор случайного потока импульсов, сод1Ьржаш 1й генератор импульсов, п датчиков р.авномерных двоичных случайных чисел, .п элементов И, выходы которых соединены с первой группой входов элемента ИЛИ, выход которого является выходом генератора случайного потока импульсов, цифровой генератор функций, вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, а выходы цифрового генератора функций подключены к первым входам п элементов И соответственно, вторые входы которых соединены с выходом генератора

импульсов, третьи входы п элементов И соединены с единичными выходами п датчиков равномерных двоичных случайных чисел соответственно, инверсные выходы которых подключены к J.-M входам п элементов И соответственнор отличающийсятем, что, с целью повышения точности генератора случайного потока импульсов, он содержит коммутатор, m датчиков равномерных двоичных случайных чисел, m элементов И, вьжоды которых соединены со второй группой входов элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом коммутатора, первый выход которого соединен с входами п элементов И, первые входы m элементов И соединены с первыми m выходами цифрового генератора функции соответственно, вторые входа m элементов И соединены с выходом генератора импульсов третьи входы га элементов И соединены с прямыми выходами га датчиков равномерных двоичных случайных чисел соответственно, инверсные выходы (т-1) датчиков равномерных двоичных случайных чисел подключены к -м входам (т-1) элементов И соответственно i-ые входы которых соединены со вторым выходом коммутатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 504196, кл. G 06 F 1/02,. 1975.

2.Заявка № 2144629/18-24,

кл. G 07 С 15/00, 1976, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.

Г

Фи2.г