Генератор псевдослучайных двоичных последовательностей Советский патент 1980 года по МПК G06F1/02 G07C15/00 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть испешьзовано в качестве генераторов проверочных последовательностей, в установках, использующих различные вероятностные методы обнаружения отказов в схемах, Известен генератор псевдослучайных чисел, содержащий регистр сдвига с сумматором по модулю два в цепи обратной связи Cll. Известный генератор не является pigry лируемым. Наиболее близким техническим решением к изобретению является генератор псевдослучайных двоичных последовательностей, содержащий генератор равномерно распределенных псевдослучайных чисел сдвиговый регистр с сумматором по модулю два в цепи обратной связи, регистр кода, разряды которого связаны с соответствующими разрядами генератора, равномерно распределенных псевдослучайных чисел, группы схем ИЛИ и И, через которые разряды регистра кода связаны друг с другом, и схему формирования веса кода. Известное устройство обладает возможностью изменения вероятностей появления единичных сигналов на своих выходах С23 - Однако имеет недостаточный диапазон значений вероятностей. Цель .изобретения - повышение точности задания вероятностей. Для достижения поставленной цели в генератор псевдослучайных двоичных последовательностей, содержащий датчик равномерно расположенных - псевдослучайных чисел, выходы которого соединены со входами регистра кода, разрядные выходы которого являются выходами генератора, а вход запись регистра кода соединен с выходом блока задания веса кода, первый и второй входы которого являются соответственно первым и зторым входами генератора, введены четйре элемента И, два элемента ИЛИ и триггер, тактовый вход которого соединен с тактовой шиной регистра кода, счетный вход триггера через первый элемент ИЛИ соединен с выходами первого и второго эломентов И, первые входы которых соединены с выходом регистра кода, а вто« рые входы первого н второго элементов И соединены с выходами триггера ветственно, нулевой выход которого соединен с первым входом, третьего элемен--та И, первый вход четвертого элемента И соединен с выходом регистра кода, вторые входы третьего и четвертого эле Ментов И подключены к третьему входу грнератора, а выходы третьего и четвер. трго элементов И через второй элемент Или соединены с третьим входом блока аадания веса кода, На чертеже изображена функциональная схема генератора. Генератор состоит из а -разрядного регистра 1 кода, cocTonaiero из тригге- ров 2. Единичный выход триггера 2 в t,-OM разряде соединен со входом элемента 3 И, выход которого через элемент 4 ИЛИ подключен к информационному вхо ду 5 триггера 2 в ( t- +1)-ом разряде и к одному входу элемента б И также в (p+l) разряде. Нулевые выходы разрядов датчика равномерно распределенных псевдослучайных чисел 7 соединень в каждом разряде с инверсным входом элеМента 6 MS а также с входом элемента 3 И. Тактовые входы триггеров 2 соединены с выходами элементов 9 И, первый вход которых соединен с выходами датчи ка 7, а второй вход подключен к игине 10 тактовых сигналов. Выход элемента 6 И соединен со входом элемента 4 ИЛИ. Шина 10 соединена также со входом три гера 11. Вход регистра кода соединен с выходом блока 12 задания веса кода, вх ды 13 и 14 которого .являются входами генератора. Выход регистра кода соедине со входом элемента 15 И,и с инверсным входом элемента 16 И, выходы которых через элемент 17 ИЛИ соединены со сче ным входом триггера 11, выходы которо соединены со входами элементов 15 и 1 И. Выход регистра кода соединен также со входом элемента 18 И, другой вход которого соединен со входом элемента 19 И и подключен ко входу 20 генерато ра. Другой вход элемента 19 И соединен с нулевым выходом триггера 11. Выходы элементов 18 и 19 И через элемент 21 ИЛИ соединены со входом блока 12 зада ния веса кода. Работает генератор следующим образом. Датчик 7 генерирует псевдослучайную оследователь1 ость равномерно распредеенных нулей и единиц, с помощью котоой производится управление сдвигом коа в регистре 1, Перед началом работы устанавливается ес кода. Для этого по шине 13 задания еса последовательно поступают единицы количестве, равном заданному весу ода К. При этом датчик равномерно расределенных псевдослучайных чисел 7 охраняет исходное (нулевое) состояние, так как тактовые импульсы на него не подаются. До тех пор, пока все выходы датчика 7 остаются в нулевом состоянии, сигнал с единичного выхода триггера 2 в любом разряде проходит чеоез элементы 3 И и 4 ИЛИ на информационный вход 5 триггера 2 следзтощего раз ряда. В момент действия тактового сигнала, поступающего на входы 8 всех триггеров 2, происходит запись в триггер 2 ( (.+1)-Го разряда информации с выхода триггера 2 1 -го разряда. Таким образом поступающие по шине 13 единицы сдвигаются в регистре 1 обычным образом и заполняют первые К разрядов регистра 1. Для изменения веса кода необходимое число импульсов (единиц) подается в блок 12 по шине 13 в случае увеличения веса или по шине 14 в случае уменьшения веса генерируемых кодов. После задания веса кода в регистре 1 запускается датчик 7 и в нем формируется псевдослучайная последовательность нулей и единиц. Работу генератора рассмотрим на примере для числа разрядов fl - 4. Процесс формирования кодовых комбинаций в регистре 1 прк наличии един 1чного сигнала на шине 20 протекает следующим образом. Hanppr v{ep, в данном такте в регистре датчика 7 находится код ОНО, а в предыдущем такте на регистре 1 формируется кодовая комбинация 1100. В этом случае нулевым сигналом с нулевых выходов второго и третьего разрядов датчиков 7 закрыты элементы 9 И в соответствующих разрядах, поэтому тактовые сигналы 10 не проходят на входы 8 триггеров 2 ао втором и третьем разрядах, и эти триггеры сохраняют свое состояние независимо от того, какие сигналы поступают на входы 5. Единичный сигнал с единичного выхода триггера 2 первого разряда проходит последовательно через элементы 3 И, 4 ИЛИ в первом разряде, через открыты нулевым сигналом с выхода датчика 7 элемент 6 И второго разряда, через эле мент 4 ИЛИ второго разряда, через открытый нулевым сигналом с выхода геке ратора 7 элемент 6 И третьего разряда и через элемент 4 ИЛИ третьего разряда на вход 5 триггера 2 четвертого раз ряда. Через элемент 6 И четвертого раз . ряда рассматриваемый сигнал на проходит, так как он закрыт единичным сигна лом с выхода датчика 7 четвертого разряда. На вход 5 триггера 2 первого раз ряда действует нулевой сигнал с выхода триггера 2 четвертого разряда, проходя- щнй последовательно через элементы 3 .И, 4 ИЛИ четвертого разряда, 18 И, 21 ИЛИ и блок 12 формирования веса кода, В момент действия тактового сигнала 1О происходит запись единицы в чет вертый триггер 2 и нуля в первый три гер 2, В результате на регистре 1 формируется код О1О1. Таким образом при сдвиге разряды кода перепрыгивают через триггеры 2, отмеченные единицами в соответствующих разрядах датчика 7, Отмеченные триггеры 2 сохраняют прежнее состояние При этом количество единиц в коде ка регистре 1 остается неизменным, Поскольку последовательность нулей и единиц на выходах датчика 7, которая управляет сдвигом кода в регистре 1, представляет собой псевдослучайную по- следовательность (с равными вероятностями появления О и 1, то перемеши вание единиц в регистре 1 произойдет в случайном порядке и на выходах генера тора формируются псевдослучайные кодо- вые комбинации постоянного веса, причем математическое ожидание появления 1 в двоичной последовательности на выходе любого разряда регистра 1 равно величине тс fl® кода, а п.- число регистра 1, При наличии нулевого сигнала на шине 2О на вход регистра 1 по цепи обратной связи через элементы 19 И, 21 ИЛИ и блок 12 формирования веса кода поступает сигнал с нулевого выхода триггера 11, При нулевом состоянии триггера 11 на вход регистра 1 в каждом гакте Поступает единичный сигнал. Нулевое состояние триггера 11 сохраняется до тех пор, пока с выхода регистра 1 кода на входы элементов 15 и 16 И поступают единичные сигналы. При появлении на выходе регистра 1 кода нулевого сигнала в цепь обратной связи вместо него поступает единичный сигнал, а триггер 11 изменяет свое состояние ш единичное и сохраняет его до тех пор, пока с выхода регистра 1 кода на входы элементов 16 и 15 И поступают нулевые сигналы. При этом в регистре 1 кода находится одна лишняя единица, и вес кода в регистре равен К + 1, При единичном состоянии триггера i 1 на вход регистра 1 в каждом такте поступает кулевой сигнал. Когда на выходе регистра 1 кода появляется единичный сигнал, в данном такте в обратную связь поступает нулевой сигнал, благодаря чему количество единиц в регистре 1 уменьшится на одну, и вес кода равен снова К, Триггер 11 тем же единичным сигналом с выхода регистра 1 кода установится в нулевое состояние, которое сохраняется до тех пор, пока на выходе регистра 1 кода не появится нулевой сигнал. Поскольку число единиц, циркулируемых в регистре 1, есть в процессе работы генератора при условии, что на шине 2О присутствует нулевой сигнал, изменяться случайным образом в пределах от К до К + 1, где К - предварительно установленный вес кода, то вероятность появления единицы на любом выходе генератора равна величине 2к + 1 , Испапьзование предлагаемого генератора позволяет при равном количестве разрядов в датчиках псевдослучайных чисел и сдвигающих регистрах получить двое бачьшее число значений вероятностей представления выходных единичных сигналов в выходной последовательности, Это дает возможность для достижения одних и тех же технических характеристик вдвое сократить количество разрядов в датчиках и сдвигающих регистрах и, соответственно почти вдвое уменьшить стоимость его изготовления. Формула изобретения Генератор псевдослучайных двоичных оследовательностей, содержащий датчик авномерно распределенных псевдослучайых чисел, выходы которого соединены со ходами регистра кода, разрядные выхоы которого являются выходами генератоа, а вход запись регистра кода соедиен с выходом блока задания веса кода,

первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым вхо дами генератора, отличаюший с я тем, что, с целью повышения точ Н0СТИ задания вероятностей, генератор содержит четыре элемента И, два эпа-мента ИЛИ и триггер, тактовый вход ко торого соединен с тактовой шиной регист- ра кода, счетный в код триггера через первый элемент ИЛИ соёдине с выходамЦ первого и второго элементов И, первМе входы которых соединены с выходом регистра кода, а вторые входы первого И; второго элементов И соединены с выходами триггера соответственно, нулевой выход которого соединен с первым вхо

ДОМ третьего элемента И, первый вход четвертого элемента И соединен с выходом регистра кода, вторые входы третьего и четвертого элементов И подключены к третьему входу генератора, а выходы третьего и четвертого элементов И через второй элемент ИЛИ соединены с третьим входом блока задания веса кода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР Jvfe 416830, кл. Q 06 F 1/02, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2447623/18-24,

кл. G 06 Р 1/02, 1977 (прототип).