Генератор псевдослучайныхчиСЕл Советский патент 1981 года по МПК G06F1/02 G07C15/00 

1

Изобретение относится к вычисли- тельной технике и может быть исполь зовано при статистическом моделировании случайных величин, использовании измерительных преобразователей случайных процессов и систем автоматического управления процессами и объектами по случайному сигналу.

Известен генератор равномерно распределенных случайных чисел, содержащий сдвиговый регистр, полусумМатор в цепи обратной связи и генератор периодических импульсов 1.

Однако этот генератор характериэу ется невозможностью управления стрэгистическими характеристикагет генерируемых случайных чисел.

Наиболее близким к изобретению является генератор случайных чисел, соде жащий последовательно соединенные источник случайных пуасг ооновских импульсов,- блок формирования, .двухвходовой элемент И, счет: чик, регистр памяти, дешифратор, Мгхтричный переключатель, а также блок управления, соединенный с распределителем импульсов, два выхода которого подключены к входам сбросу

счетчика и регистра памяти соответICTBBHHO, а два других - .к элементу памяти, выход которого соединен со вторым входом элемента И 2.

Недостатком этого устройства является сравнительно невысокая точность установки заданных статистических характеристик генерируемых случайных чисел как вследствие наличия

0 пуассоновского генератора, обладающего, как правило, нестабильной интенсивностью выходного, потока импульсов, так и вследствие погрешности, .вносимой матричным переключателем

5 законов распределения, аппроксимирующим последние с определенной степенью точности.

Цель изобретения - повышение точности генератора.

Поставленная цель достигается

0 тем, что в генератор псевдослучайных чисел, содержащий первичный источник псевдослучаййого сигнала, выход которого соединен со счетным входом

5 счетчика, выхсщ которого соединен с информационным входом регистра памя:тя, управляющий вход которого подключен к выходу генератора тактовых jимпульсов и ко входу элемента задерж0 ки, выход которого соединен со входом сброс счетчика, введенн делитель, переключатель и управляемый генератор импульсов, выход которого соединен со входом первичного источника псевдослучайного сигнала, а вход управляемого генератора импульсов соединен с первым выходом переключателя, втррой выход которого соединен с первым входом делителя, второй вход которого соединен с выходом регистра памяти, выход элемента задержки соединен с третьим входом делителя, выход которого является выходом генератора.

На чертеже изображена блок-схема генератора.

Генератор содержит управляемый генератор 1 (периодических) импульсов, переключатель 2, первичный источник 3 псевдослучайного сигнала, счетчик 4, регистр 5 пгиляти, делитель б, элемент 7 задержки, генератор 8 тактовых импульсов.

Первый выход переключателя 2 через управляемый генератор 1(периодических) импульсов соединен со входом сдвига первичного источника

3псевдослучайногр сигнала, выход которого через счетчик 4 и регистр 5 памяти подключен ко входу делителя б, вход управления которого соединен со вторым выходом переключателя 2, а -вход запуска - со входом сброса счетчика 4 и выходом элемента 7 задержки, вход которого подключен к выходу генератора В и входу перезаписи регистра 5 памяти.

Принцип действия генератора заключается в пересчете импульсов псевдослучайной двоичной последовательностй в течение заданного интервала времени Т, а независимое правление моментами осуществляется одновременным переключением частоты управляемого генератора периодических импульсов и коэффициента деления делителя.

Генератор работает следукяцим образом.

При каждом срабатывании генератора 1 импульсов на выходе первичного источника псевдослучайного сигнала появляется очередной символ последовательности (единица или нуль). Источник 3 может быть выполн н на основе регистра сдвига с полусумматором в цепи обратной связи. В течение интервала времени Т счетчик 4 заполняется случайным количеством импульсов с выхода источника 3. Длительность интервала Т является фиксированной и определяется периодом работы генератора 8. Счетчик 4 сбрасывается в нуль каждым импульсом генератора 8. Непосредственно перед сбросом счетчика

4его содержимое переписывается в регистр 5, после чего осуществляется арифметическая операция деления на заданное число в делителе 6. Элемент 7 задержки служит для согласования режимов работы блоков 4-6 таким образрм, чтобы сначала осуществлялась перезапись содержимого счетчика 4 в регистр 5 (импульсов генератора 8), а затем сброс счетчика 4 и запуск делителя б (задержанным импульсом генератора 8)i При помощи переключателя 2 осуществляется одновременное изменение частоты генератора 1 и делителя -М в делителе б.

Известно,, что генератор псевдослучайной двоичной последовательности на основе сдвига дает последовательность бернуллиевого типа, т.е. число появления единичных символов в последовательности длиной в Е подчиняется Закону Еернулли

4«-N

Pg(N)CjP(l-P)

где Р - вероятность появления единицы.

Если за время Т осуществляется t тактов срабатывания генератора 1, то первые два момента (математическое ожидание Гм и дисперсия D|) случайного числа N, записанного в регистре 5, имеют вид

fN EP: D PP(1-P)

Делитель 6 осуществляет деление случайного числа N, записанного в регистре 5, на постоянный коэффициент М. При этом математическое.: . ожидание и дисперсия случайного числа N на выходе делителя б определяется как

ГМ |Р. D,|j;,P(l-P).

Одновременным переключением (при помощи переключателя 2) частоты генератора 1 и делителя М в делителе б таким образом, чтобы |f const.

осуществляется изменение дисперсии выходного числа N при его неизменном математическом ожидании. Переключение const позволяет изменять математическое ожидание

при неизменной дисперсии Df( .

Таким образом, через каждый период срабатывания генератора 8 на выходе устройства появляются случайные числа, с заданными математическим ожиданием и дисперсией, значения которых, могут независимо устанавливаться при помощи переключателя 2. Точность установки оментов обеспечивается цифровым представлением величин М и Е и фикированным значением вероятности Р.

Формула изобретения

Генератор псевдослучайных чисел, содержащий первичный источник псевдослучайного сигнала, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с ин формационным входом регистра памяти, управляющий вход которого под ключей к выходу генератора тактовых импульсов и ко входу элемента задержки, выход которого соединен со входом сброс счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности генератора, он содержит делитель, переключатель и управляемый генератор ;1мпульсов, выход которого соединен со входом ; первичного источника псевдослуч&йного сигнала, а вход управляемого

генератора имщльсов соединен с первым выходом переключателя, второй выход которого соединен с первым входом делителя, второй вход которого соединен с выходом регистра памяти, выход элемента задержки «Соединен с третьим входом делителя, выход ко торого является выходом генератора.

Источники информации, принятые во внимание тфи экспертизе

1.Яковлев В.В., Федоров Р.Ф. Стохастические вычислительные машины Л., Машиностроение, 1974, с. liS.

2.Авторское свидетельство СССР 556471, кл. G 07 С 15/00, 1976

(прототип).