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

(54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ

Изобретение относится к вычислитель ной технике и может быть использовано при моделировании случайных . величин. Известен генератор случайных чисе с равновероятньи распределением двоичных нулей и единиц, в котором разряды случайного числа формируются последовательно и который содержит источник шума, формирователь случайных импульсов, сдвиговый регистр и генератор тактовых импульсов l. Однако этот генератор имеет откл нения вероятностей сигналов от вели ны 0,5. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является ген ратор случайных чисел, в котором сигнсшы от источника шума поступают на формирователь случайных импульсо состоящий из элемеитов двоичной логики (вентилей, одноразрядных счет4iiKOB, и далее случайные импульсы поступают в сдвиговый регистр, в котором формируется случайное число 2. Недостаток известного генератора, построенного на элементги двоичной логики, заклюаается в тс. Что при отказах элементов ГСЧ вмес то случайного числа начинает на своем выходе формировать фиксированные числа одного из трех видов: 0000..., 1111..., 1010..., т.е. на выходе ГСЧ отсутствует случайная знакоперемена. Цель изобретения - повышение точности генератора. Поставленная цель достигается тем, что в генератор случайных чисел, содержащий источник шума, выход которого соединен с первым входом формирователя случайных импульсов, второй вход которого подключен к первому выходу генератора тактсзых импульсов и объединен с входом Сдвиг регистра сдвига, выходы которого являются информационными выходами генератора, введены элемент , НЕ и элемент И, выход которого является выходом Контроль генератора, а входы элемента И подключены соответственно ко второму выходу генератора тактовых импульсов, к выходу формирователя с тучайных импульсов и к одному из четных выходов регистра сдвига, информационный вход которого через элемент НЕ..подк.шочен к выходу формирователя случайных импульсов.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого генератора случайных чисел на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Генератор содержит источник 1 шума, выход которого соединен с первым входом формирователя 2 случайных импульсов, подключенного выходом через элемент НЕ 3 ко входу регистра 4 сдвига, Другой вход последнего соединен со входами формирователя 2 и генератора 5 тактовых импульсов, выход которого подключен ко входу элементами 6. Другие входы элемента И6 соединены с выходами формирователя 2 и регистра 4 сдвига соответственно.

Генератор работает следующим образом.

При исправной работе фиг.2а шумовое напряжение от источника 1 шума поступает на формирователь 2 случайных импульсов. В момент поступления тактового импульса формирователь 2 формирует нуль или единицу, в зависимости от того четное или нечетное количество выбросов шумового напряже НИН поступило на его вход в промежуток времени между двумя тактовыми импульсами. При этом вероятность появления единиц и нулей на выходе формирователя равна 0,5. Случайные импульсы с его выхода через элемент НЕ 3 подаются в регистр 4 для образования случайного числа.

С выхода одного из четных разрядов регистра 4 и выхода формирователя импульсы подаются на входы элемен та И б. Поскольку вероятность появления импульсов на выходе формирователя и на выходах регистра 4 равна 0,5, то на выходе элемента И 6 с верятностью Р-О,5- 0,5-0,25 появляются импульсы, которые и являются признаком наличия случайной энакоперемены на выходе ГСЧ. Далее эти импульсы используются в целях контроля генератора,

Неисправная работа генератора, когда на выходе формирователя происходит формирование детерминированных последовательностей вида 000,.., или 1111..., или 10101010... приведена на фиг. 26. для последовательности вида 101010... . Поскольку сигналы на выходах четных разрядов .регистра 4 представляет собой инверсию сигналов, поступающих с выхода формирователя, совпадения единиц на входах элемента И 6 не происходит и на его выходе импульсы отсутствуют, что является признаком неисправности генератора. Аналогично работает генератор при неисправностях, приводящих к формированию на выходе формирователя детерминированных последовательностей вида 111... или 000... .

Фосмула изобоетения Генератор случайных чисел, содержащий источник шума, выход которого соединен с первьм входом формирователя случайных импульсов, второй вход которого подключен к первому выходу генератора тактовых импульсов и объединен с входом Сдвиг регистра сдвига, выходы которого являются информационными выходами

от личающийгенератора,

с я тем, что, с целью повышения точности, он содержит элемент НЕ и элемент И, выход которого является выходом Контроль генератора, а входы элемента И подключены соответственно ко второму выходу генератора тактовых импульсов, к выходу формирователя случайных импульсов и к одному из четных выходов регистра сдвига, информационный вход которого через элемент НЕ подключен к выходу формирователя случайных импульсов.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

в цифровых вычислительных машинах. Л., изд. ЛВИКА им. Можайского, 1965, с. 47 (прототип).

а

вьпоЗ

ЛЛЛJlAJLLл JUЫL J J ЛлJUJJlAlл otefibi 1

Фм1