Генератор случайных исходов Советский патент 1980 года по МПК G07C15/00 G06F1/02 

(54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ИСХОДОВ

Устройство относится к вычислительной технике,может быть использовано в качестве приставки к универсальным ЭВМ при решении задач методом статисческих испытаний. Известен генератор случайных колебаний, содержащий ретистры, триггеры, элементы. И, ИЛИ, датчики случайных чисел, генератор импульсов, блоки сравнения, преобразователь Код-напряжение l . Однако этот генератор не позволяет формировать случайные исходы, заданные дискретным распределением. Наиболее близок к предлагаемому ген ратор спуча&ных. иЪходов, содержащий блок памяти, первый вход которого является входом генератора, датчик равномер но распределенных случайных чисел,схем параллельного сравнения чисел и выход«ые регистры, выходы каждой из схем сравнения соединены с единичными входами триггеров, единичные выходы которьгх подключены к первым входам соот ветстйуюших схем совпадения, второй вход каждой из которых соединен с нулевым выходом триггера последующей сх&мы сравнения, а выходы схем совпадения соединены с выходными устройствамиС2. Это генератор является спедиализированным устройством, которое может быть использовано в качестве генератора случайных исходов. Он предназначен для специализированных машин, на которых решаются задачи методом статистических испытаний. При работе с универсальным ЭВМ он специальной организации считывания информации из оперативной памяти ЭВМ -. для его работы необходимо считывание массивов чисел (размерность массива определяется числом узло1з циокретного распределения) в параллельном Коде без разраиешга. Для его работы необходимо иметь в памяти машины интегральное распределение, на создание которого деобходимо Ti операций сложения (h - число-узлов заданного дискретного распределения) и дополнительная память. Кроме того, при реализации случайных исхоцов, заданных дискретным распределением с большим числом узлов ( он бчень сложен и громоздок. Целью настоящего изобретения является упрощение генератора. . Поставленная цель достигается тем, что генератор содержит генератор тактовых импульсов, генератор адреса, регист адреса, два регистра числа, блок вычитания, блок контроля знака числа, триггер, три элемента И и элемент задержки, пря чем выход генератора тактовых импульсов соединен с цервым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом генератора.адреса, выход которого соединен со входом регистра ад реса, вькод которого подключен ко вторым входам памяти, выход блока памяти соединен со входом первого регистра чис ла, выход которого соединен с первым вх:одом блока вычитания, выход которого подключен ко входу блока контроля знака числа и к первому входу второго регистра числа, второй вход которого соединен с выходом датчика равномерно рас пределенных чисел, вход которого соединен с единичным входом триггера, со вторым входом генератора адреса и является входом Запуск генератора. Нулевой вход триггера подключен к выходу блока контроля знака числа, нулевой выход триггера соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора адр са и выход второго элемента И является выходом генератора, единичный вььход триггера соединен со вторым входом первого элемента, выход которого подключен через элемент задержки с пер вым входом третьето, второй вход которого соединен с вьгходом второго регистра числа, а выход третьего ёлемен та И соединен со вторым входом блока вычитания. Структурная электрическая схема генератора приведена на чертеже. Генератор содержит генератор 1 тактовых импульсов,выход которого соединен с первым входом первого элемента. И 2, второй элемент И 3, выход которого является выходом генератора, а первый вход соединен с выходом генератора 4 адреса и со входом регистра S адреса, выход которого соединен со входом блока 6 памяти, выход которого через первый регистр 7 числа и блок 8 вычитания соеакнен со входом блока 9 контроля знака числа, третий элемент И 10, выход которого соединен со входом блока 8 вычитания, первый вход с выходом второго регистра 11 числа (первый вход которого соединен с выходом блока 8 вычитания), а второй вход третьего элемента 10 через элемент 12 задержки соединен с выходом первого элемента И 2 и со входом генератора 4 адреса; второй вход второго регистра 111 числа соединен с выходом датчика 13 равномерно распределенных чисел, вход которого является входом запуск генератора и соединен со вторым, входом генератора 4 адреса и с единичным входом триггера 14, нулевой выход которого соединен со вторым входом второго элемента И 3, единичный выход - со вторым входом первого элемента И, а нулевой вход - с выходом бдрка 9 контроля знака числа. Работа генератора состоит в следующем. По входу а в блок памяти б записывается значение дискретного распределения с числом узловых точек. По входу г производится запуск устройства. При этом открывается элемент И 2, устанавливается на нуль генератор адреса 4 и возбуждается датчик случайных равномерно распределенных чисел 13. Выработанное датчиком 13 случа.йное число поступает на приемный регистр числа 11. Первый сигнал с генератора тактовых импульсов 1 через открытый элемент 2 поступает на генератор адреса 4 и регистр адреса 5, которые формируют адрес первого числа дискретной функции распределения, считываемого из блока памяти 6 в регистр числа 7. Из числа, находящегося в рет-истре 7, в блоке вычитания 8 вычитается значение случайного числа, записанного в регистре 11. Полученная разность контролируется на знак в блоке контроля знака числа 9 и записывается в регистр числа 11. Если разность между значениями функции распределения и случайным равномерно распределенным числом получилась отрицательной, сигнал со схемы 9 опрокидывает триггер 14 в нулевое со- стояние. При этом открывается элемент ИЗ, и на выходе устройства в появляется .сигнал Если разность не отрицательна, следующий сигнал с генератора тактовьк импульсов 1 организует считывание второго значения дискретного распределения из блока памяти 6 в регистр числа 7. , Из числа, находящегося в регистре 7 вычитается разность между значением дискретного распределения в первой точке и случайным равномерно распредепе ньш числом. Новая разность в блоке 8 проверяется на знак в блоке 9 и записывается в регистр числа 11. Генератор работает так, как было описано, до тех пор, пока разность, полученная в блоке 8, не станет отрицательной. При этом на выходе в .генератора появляется сигнал j к, характеризующий номер состояния выхода генератора. Генератор может работать для генерирования случайных исходов, заданных дискретным распределением с любым числом узловых точек, i При п 2 генератор работает как вероятностный двоичный элемент и может использоваться для операции вероятностного округления. Генератор выгодно отличается от про тотипа простотой своей схемы. Его кодфигурация и число элементов, входящих в схему, не зависят от числа узловых точек дискретного распределения, по которому реализуется исход случайного события. Например для реализации случайного события, заданного дискретным рас пределением с числом узлов п 500, с п мощью прототипа потребовалось бы 500 схем сравнения чисел, 500 тригге i ров, 500 схем совпадения, 5ОО выходных устройств, а для реализации .случайного исхода, заданного дискретным распределением с числом узлов п 1024, н обходимо - 1024 схем сравнения чисел,1024 триггеров, 1024 схемы совпадения, 1024 выходных устройств. Представленные задачи можно решить с помощью предлагаемого генератора, схема которого и число элементов схемы при этом остаются неизменными. Кроме того, предлагаемый генератор позволяет решить эту задачу на универсальных ЭВМ не предъявляя к ним никаких дополнитель ных требований в отношении дисциплины считывания информации из оперативной па мяти ЭВМ. Кроме того, для работы пред лагаемого генератора не нужно значения интегрального распределения, на создание которого необходимы операции сложения (т.е. дополнительное машинное время) и дополнительная оперативная память ЭВМ для его хранения. Формула изобретения. Генератор, случайных исходов, содержащий блок памяти, первый вход которого является входом генератора, датчи.к равномерно распределенных случайных чисел, от-личающийся тем, что, с целью упрощения генератора, он содержит генератор тактовых импульсов, генератор адреса, регистр адреса, два регистра числа, блок вычитания, блок контроля, знака числа, триггер, три элемента И и элемент задержки, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом первого элемента И, выход jcoTOporo соединен с первым входом генератора адреса, выход которого соединен со входом регистра адреса,. выход которого подключен ко второму входу блока памяти, а выход блока памяти соединен со входом первого регистра числа, выход которого соединен с первым входом блока вычитания, выход которого подключен ко входу блока контроля знака числа и к первому входу второго регист ра числа, второй вход которого соединен с выходом датчика равномерно распределенных чисел, вход которого соединен с еди шчным входом триггера, со вторым входом генератора адреса и является входом Запуск генератора, нулевой вход триггера подключен к выходу блока контроля знака числа, нулевой выход триггера соединен с первым входом второго элемента И, второй вход .которого подключен к выходу генератора адреса, а выход второго элемента И является выходом генератора, единичный выход триггера соединен со вторым входом первого элемента И, выход которого подключен через элемент задержки с первым вхо- . дом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго регистра числа, а выход третьего элемента соединен со вторым входом блока вычитания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 227402, кл. Н 03 К 3/82, 1966. 2.Авторское свидетельство СССР 213424, кл. G 06 F 1/02, 1966 прототип).