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

Изобретение относится к области специализированной вычислительной техники, в частности к вычислительны сч,стемам с вероятностным представлением информации, и может быть исполь зовано в устройствах обработки параметров случайных процессов в качеств машинных переменных в ЭВМ четвертого поколения, выполненных на больших интегральных схемах. Известен генератор случайных импульсов, содержащий генератор импульсов, источник шума, подключенный ко входу счетчика, выходы которого соединены с дешифратором, коммутатор управляющий вход которого соединен с выходом дешифратора, а выходы - с входами установки счетчика, и управляемый счётчик, счетный вход которог соединен с выходом источника шума, управляющий вход - с выходом генератора импульсов, а выходы подключены к входам коммутатора 1}. Известное устройство обеспечивает стабильность закона распределения параметров выходных импульсов, однако, принцип стабилизации-интенсивности выходных импульсов и нем основан на автоматическом уменьшении .интенсивности до некоторого минималь iHoro значения, что неизбежно приводит к уменьшению быстродействия устройства. Кроме того, известное устройство не обеспечивает равновероятного Закона распределения. Известен генератор случайных чисел, содержащий последовательно соединенные источник шума, видеоусилитель и запоминающее устройство (ЗУ), последовательно соединенные формирователь кодов и формирователь импульсов, а также генератор стробирующих импульсов и усилитель мощности 2. Однако известный генератор имеет низкое быстродействие и не обеспечивает равновероятностного закона распределения. Цель изобретения - повышение быстродействия при обеспечении равновероятностного закона распределения. Для этого в генератор случайных чисел, содержащий последовательно соединенные источник шума, видеоусилитель и ЗУ, последовательно соединенные формирователь кодов и формирователь импульсов, а также генератор стробирующих импульсов и усилитель мощности, между выходом генератора стробируквдих имШульсов и входом коррекции видеоусилителя введены последовательно соединенные элемент И, информационный вход которого подключен к выходу ЗУ и входу усилителя мощности, счетчик единиц,регистр коррекции и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) Выход формирователя импульсов ключей к входам начальной установки 1фОрмирователя кодов и счетчика едиНиц и информационному входу регистра коррекции, а выход генератора стробирующих импульсов соединен с счетным входом формирователя кодов и та товым входом ЗУ. На фиг. 1 приведена структурная схема генератора случайных чисел; на фиг. 2 - эпюры, поясняющие его работу. о Генератор случайных чисел содержит источник 1 шума, видеоусилитель 2, ЗУ 3, формирователь 4 кодов, фор мирователь 5 импульсов, генератор б стробирующих импульсов, элемент И 7 счетчик 8 единиц, регистр 9 коррекции, ЦАП 10 и усилитель 11 мощности Генератор случайных чисел .работает следующим образом. Напряжение шума, вырабатываемое источником шума 1 и усиливаемое видеоусилителем 2, подается на ЗУ 3 (С-триггер с определенным порогом срабатывания). На тактовый вход ЗУ с выхода генератора стробирующих импульсов 6 поступают импульсы (см. фиг. 2 t „По .отрицательному фронту стробирующих импульсов в ЗУ записывается логическая напряжение шума, поступившее в этот момент, превьошало пороговое значение) или логический О (если напряжение шума было меньше порогового напряжения (см. фиг. 2,6). Двоичная информация с выхода ЗУ 3 через усилитель мощности 11 поступает на выход генератора случайных чисел. Одновременно двоичная информация с выхода ЗУ 3. поступает на информационный вход элемента .И 7. При этом на тактовый вход элемента И 7 с выхода генератора 6 поступают стробирующие импульсы. Ца выходе элемента И 7 стробирующий импульс появляется в том случае, если в этот момент в ЗУ 3 записана логичес кая Ч (см. фиг. 2,-6 ),С выхода элемента И 7 импульсы подаются на счетчик 8, содержимое которого увеличивается на с приходом импу са с элемента И 7, изменяясь в пределах от О до N/2, (см. фиг. 2 г). Одновременно стробирующий импульс с генератора 6 подается на формирователь 4 кодов, представляющий собо счетчик емкостью N . Содержимое фор мирователя 4 кодов увеличивается на 1 с приходом каждого стробирующего импульса, изменяясь от О до Ы (см. фиг. Зе ). В начальный момент времени содержимое счетчика 8 и формирователя 4 равно нулю. В процессе работы их содержимое увеличивается. После прохождения N.стробирующих импульсов формирователь 4 будет содержать число N, т.е. во всех разрядах его будут логические , (см. фиг, 2i ).. Счетчик 8 к моменту времени -fe может быть либо заполненным, либо незаполненным. С некоторой достоверностью заполнение счетчика 8 к моменту времени Ь будет означать превышение вероятности появления логической 1 на выходе генератора случайных чисел над вероятностью появления логического О, т.е. Р 7 РО и наоборот незаполнение счетчика 8 будет означать, что Р PQ . Сигнал о заполнении формирователя 4 (см. фиг.2 ж.) подается на входы начальной установки формирователя 4 и счетчика 8 и на управляющий вход регистра 9. Одновременно с выхода счетчика 8 на информационный вход регистра 9 подается сигнал о заполнении счетчика 8 (см. фиг. 2 е.) . По заднему фронту импульса коррекции содержимое счетчика 8 и формирователя 4 устанавлц-. вается равным О (см. фиг. 22 ) д , д , Импульс коррекции, поступающий на управляющий вход регистра 9, с формирователя 5, изменяет содержимое регистра 9 в зависимости от сигнала, поступающего.со счетчика 8 Если счетчик 8 к моменту прихода импульса коррекции был заполнен, т.е. Р PQ, то содержимое регистра 9 уменьшится на , а если не заполнен, т.е. Р PQ то увеличится на (см. фиг. 2 и). Соответственно увеличится или уменьшится напряжение на выходе ЦАП 10-, преобразующего код, содержащийся в регистре 9, в напряжение коррекции, которое с выхода ЦАП 10 (см.фиг. 2К ). поступает на вход коррекции видеоусилителя 2, изменяя величину среднего значения шумового сигнала на выходе видеоусилителя 2 в сторону уменьшения, если Р -7 PQ, или в сторону увеличения, если Р Pp. Таким образом, в конце цикла коррекции, определяемого временем заполнения формирователя 4 автоматически корректируется величина отклонения от равновероятности выходных кодов генератора случайных чисел. После возвращения формирователя 4 и счетчика 8 в исходное состояние (см. фиг. 2tq,) цикл коррекции повторяется в той же последовательности. Предлагае1 шй генератор случайных чисел обладает высоким быстродействием и обеспечивает равновероятностный закон распределения.

Формула изобретения

Генератор случайных чисел, содержащий последовательно соединенные источник шума, видеоусилитель и запоминающее устройство, последова-. тельно соединенные формирователь кодов и формирователь импульсов, а также генератор стробирующих импульсов и усилитель мощности, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия при обеспечении равновероятного закона распределения, между выходом генератора стробирующих импульсов и входом коррекции видеоусилителя введены последовательно соединенные элемент И, информационный вход которого подключен к выходу запоминающего устройства и

1ВХОДУ усилителя мощности, счетчик единиц, регистр коррекции и цифроаналоговый преобразователь, при это выход формирователя илптульсов подключен к входам начальной установки формирователя кодов и счетчика единиц к информационному входу регистр коррекции, а выход генератора стробирующих «мпульсов соединен с счетным входом формирователя кодов и тактовым входом запоминающего устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 502489, кл. Н 03 В 29/00, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР 518859, кл. Н 03 В 29/ОС, 1974 (прототип).

fO

f

л/г

ff

2

ArJVUVlfUi| AAAA.

DaaQDoacriiTrii

/

ж

it

tf 2

фуе.г