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

Изобретение относится к вычислител ной технике и может быть использовано в качестве устройства для получения случайных чисел при решении задач методом Монте-Карло, для построения генераторов случайных процессов с заданными характеристиками, а также для генерирования случайных процессов с равномерным спектром, используемых для идентификации систем автоматического управления. Известен генератор псевдослучайных чисел, содержащий два регистра сдвига и группу сумматоров по модулю два 1). Недостатком этого генератора является сложность структурного построения, методика синтеза подобного генератора псевдослучайных чисел значительно затруднена . Кроме того, для построения генератора псевдослучай.ных чисел необходимо выбирать такие структуры исходных генераторов, у ко торых периоды являются взаимно простыми числами. Известен также параллельный генератор псевдослучайных чисел, который отличается максимальной величиной быстродействия и позволяет формировать многоразрядные псевдослучайные числа {2. Недостаток этого генератора заключается в сложности схем формирования сдвинутых последовательностей, определяемой числом входов сумматоров по модулю два. Каждый сумматор в среднем имеет т/2 входов. При этом затраты оборудования, необходимые для схем формирования сдвинутых последовательностей, в несколько раз превышают затраты, идущие на построение кольцевого регистра сдвига. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является генератор псевдослучайных чисел, содержащий т-разрядный регистр сдвига, два элемента И и элемент ИЛИ, которые реализуют операцию сложения по модулю два содержимого т-го и j-ro

разряда регистра сдвига. Номер j-ro разряда в зависимости от разрядности регистра сдвига m выбирается из таблицы УЗ .

Недостатком этого устройства является отличие вероятности появления нуля или единицы на его выходе от

0,5.

Цель изобретения - повышение точности генератора.

ПостзЕшенная цель достигается тем, что в генератор псевдослучайных чисел, содержащий т-разрядный регистр сдви.га, первый элемент И, к первому входу которого подключен инверсный

выход т-го разряда регистра сдвига RC, второй элемент И, к первому входу которого подключен прямой выход т-го разряп.г сдвига, элемент ИЛИ, выход которого подключен ко входу первого разряда регистра сдвига, дополнительно введены третий элемент И, четвертый элемент И и элемент ИЛИ-НЕ, причем ко. вторым входам первого и второго элементов И подключены инверсный и прямой выходы j-ro разряда регистра сдвига соответственно, а выходы первого и второго элементов И подключены к первому и второму входам элемента ИЛИ-НЕ, ко входам четвер того элемента И подключены инверснь1е выходы т-1 первых разрядов регистра сдвига, а-выход четвертого элемента И подключен к третьему входу элемента ИЛИ-НЕ и к первому входу третьего эле мента И, ко второму входу которого подключен инверсный выход т-го разряда регистра сдвига, выход элемента ,ИЛИ-НЕ подключен .к первому входу элемента ИЛИ, ко второму входу которого подключен выход третьего элемента И. На фиг. 1 приведена функциональная схема генератора; на фиг. 2 - последовательность состояний известного (а) и предлагаемого (б) генераторов при m 3 и j 1. Генератор состоит из регистра сдви га 1, первого, второго и третьего эле ментов И 2, 3 , четвертого элемента И 5 элемента ИЛИ-НЕ 6, и элемента ИЛИ 7- К первому входу первого элемента И 2 подключен инверсный выход т-го разряда регистра сдвига 1, к первому входу второго элемента И 3 подключен прямой выход т-го разряда регистра сдвига 1, а выход элемента ИЛИ 7 подключен ко входу первого разряда регистра сдвига 1. Ко вторым вхо дам первого и второго элемента И 2

и 3 подключены инверсный и прямой выходы j-ro разряда регистра сдвига 1 соответственно, а выходы первого и второго элементов И 2 и 3 подключены к первому и второму входам элемента ИЛИ-НЕ 6, ко входам четвертого элемента И 5 подключены инверсные выходы т-1 первых разрядов регистра сдвига 1 а его выход подключен к третьему входу элемента ИЛИ-НЕ 6 и первому входу третьего элемента И , ко второму входу которого подключен инверсный выход т-го разряда регистра сдвига 1, выход элемента ИЛИ-НЕ 6 подключен к первому входу элемента ИЛИ 7i а ко второму входу элемента ИЛИ 7 подключен выход третьего элемента И 4.

Генератор работает следующим образом,

В исходном состоянии регистр сдвига содержимое k-ro разряда может принимать значение нуля или единицы. В отличие от известных генераторов в данном генераторе в первоначальный момент в разрядах регистра 1 может находиться нулевой код. В зависимости от начального кода на выходе комбинационной части, т.е. на выходе элемента ИЛИ 7, формируется символ, нулю или единице. По приходу тактового импульса содержимое регистра сдвиги 1 сдвигается на один разряд вправо, а в первый разряд записывается символ, сформированный на выходе элемента ИЛИ 7. При значениях содержимого первых т-1 разрядов регистра сдвига 1, отличных от нуля, элементы 2, 3, 6 и 7 реализуют операцию суммирования по модулю два содержимого j-ro и т-го разрядов регистров сдвига, В этом случае генерируется М-последовательность, как и в известном. Далее, при появлении в первых т-1 разрядах регистра 1 нулевой ког.бинации на выходе элемента 5 появляется единич- ный уровень, который обеспечивает появление на входе первого разряда регистра сдвига 1 нуля. При поступлении очередного тактового импульса в регистре сдвига 1 находятся нулевые значения во всех разрядах. Появление нуля в т-ом разряде обеспечивает появление единицы на выходе элемента , которая через элемент 7 поступает на вход первого разряда регистра сдвига 1. Очередной тактовый импульс обеспечивает появление в регистре сдвига 1 комбинации 100...О, т.е. нулей во всех разрядах, кроме