Генератор случайных чисел Советский патент 1981 года по МПК G06F7/58 G07C15/00 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для получения случайных чисел, имеющих бета-распределение с целочисленными параметрами. Известно устройство для получения случайных чисел с произвольными зако нами распределения, содержащее генераторы равномерно распределенных слу чайных чисел, запоминающие устройства для хранения граничных точек интервалов и значений функций распреде ления, а также логические злементы I. Недостатки этого устройства большой объем аппаратуры для обеспе чения универсальности, т.е. получения случайных чисел с произвольными законами распределения, малая точность воспроизведения заданной функ ции распределения; зависимость точности воспроизведения функции распр деления случайной величины от объем аппаратуры, т.е. высокая точность требует наличия большого объема пам ти запоминающих устройств; низкая скорость работы устройства. Наиболее близок к предлагаемому генератор случайных чисел с заданны ми законами распределения, имеющий относительно небольшой объем аппаратуры и состоящий из запоминающего устройства, выполненного на регистрах, и датчика, генерирующего адреса возбуждаемых регистров в запоминающем устройстве 2 J. Существенным недостатком этого устройства является невысокая точность , так как в устройстве используется способ аппроксимации заданной функции ступенчатыми функциями распределения. Цель изобретения - повыиение точности генератора. Поставленная цель достигается тем, что в известный генератор случайных чисел, содержащий датчик равномерно 1 аспределенных случайных чисел,введены .блок упорядочения чисел, группа входов которого соединена с группой входов датчика равномерно распределенных случайных чисел соответственно, а выход блок.а упорядочения чисел является выходом генератора. Кроме того, блок упорядочения чич сел содержит ксяймутатор, блок сравнения и блок памяти, группа входов которого является группой входов блока, выходом которого является первый выход блока памяти, второй выход которого соединен с первым входом блока сравнения, выход которого соединен с первым входом блока памяти,вто рой вход которого соединен с первым выходом коммутатора, второй выход ко торого соединен со вторым входом бло ка сравнения. На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 схема блока упорядочения чисел. Датчик 1 случайных чисел имеет п выходов, которые соединены с п входа ми блока 2 упорядочения чисел, являющихся т-ой порядковой статистикой, выходы 3 и входы 4 блока 2 упорядоче ния чисел. Последний содержит блок 5 памяти на регистрах, блок 6 сравнеимя чисел и коммутатор 7. С каждым тактовым импульсом на регистры блока 5 памяти поступает п случайных чисел Коммутатор 7 и блок б сравнения чисел предназначены для упорядочения этих случайных чисел в блоке 5 памяти по возрастанию. Если числа упорядочены по возрастанию, то число на регистре блока 5 памяти и будет т-ой порядковой статистикой. Устройство работает следующим образом. С каждьом тактовым импульсом (ТИ) датчик 1 по п выходам выдает п независимых равномерно распределе ных в интервале 0-1 случайных чисел Блок 2 выдачи чисел выбирает из них т-ую порядковую статистику и подает ее на выход 3. Так как плотность распределения вероятностей т-порядковой статистики из чисел с равномерным распредел нием в интервале 0-1 имеет вид U)vicT х -И-х)Л то, подключая р&зличное число из п выходов датчика 1 к входам блока 2 упорядочения чисел и настраивая в соответствии с принятым алгоритмом блок 2 по входу 4 на различное m, на выходе 3 блока 2 получают случайные числа, подчиненные различным распределениям из класса бета-распределения с целочисленными параметрами. Упорядочение чисел по возрастанию производится следующим образом. Цикл № 1. Последовательно, начина с регистра 1, производится сравне ние содержимого регистров № i и (i+1). Здесь i меняется от 1 до п . Пои каяйом сравнении, если содер жимое регистра № 1 больше содержимо го регистра № ( i 1) , io в регистр f) i засылается содержимое регистра № ( i -1- 1 ) . а в регистр (i + J ) - срде жимбё1регистра i ,т.е.числа в регистрах № i И ( +1) меняются местами Цикл № 2 и далее. После первого цикла сравнения содержимого регистров № i и №(i + 1Г процесс повторяется до тех пор, пока при очередном цикле сравнения не выявится, что содержимое регистра № i больше содержимого регистра №(i + 1)(). В этом случае значения случайных чисел в блоке 5 памяти будут упорядоченными по возрастанию. После зтого коммутатор вьщает число с регистра № m , являющееся т-ой порядковой статистической, на выход 3. Использование генератора позволяет генерировать случайные числа,имеющие точную заданную функцию распределения, принадлежащую к классу бета-распределений. Кроме того, генератор выполнен с малыми аппаратурными затратами и обладает высокой скоростью работы: каждое число выдается за один тактовый импульс датчика случайньп4 чисел.Это в свою очередь,увеличивает сферу применения устройства и устраняет необходимость разработ-. ки ряда устройств для получения случайных чисел, закойы распределения которых являются подклассами бетараспределения . Формула изобретения 1.Генератор случайных чисел,содержащий датчик равномерно распределенных случайных чисел, отличающийся тем, что, с целью повышения точности генератора, в него введены блок упорядочения чисел, rpynnja входов которого соединена с группой входов датчика равномерно распределенных случайных чисел соответственно, а блока упорядочения чисел является выходом генератора . 2.Генератор по п. 1, о и чающийся тем, что блок упсГрядочения чисел содержит коммутатор, блок сравнения и блок памяти, группа входов которого является группой входов блока, выходом которого является первый выход блока памяти, втйрой выход которого соединен с первым входом блока сравнения, выход которого соединен с первым входом блока памяти, второй вход которого соединен с первым выходом коммутатора, второй выход которого соединен со вторым входом блока сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Гладкий B.C. Вероятные вычислительные модели. М., Наука, 1973, с. 81. 2.То же, с. 76 (прототип).