Генератор случайных чисел Советский патент 1982 года по МПК G06F7/58 

ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании случайных процессов. Известен генератор случайных чисел, принцип действия которого основан на пересчете по модулю двух случайных по длительностям импульсов за фиксированный интервал времени tl . Недостатком этого генератора явля ется низкое качество выходной последовательности случайных чисел и огра ниченное быстродействие. Наиболее близким по технический сущности к изобретению является гене ратор случайных чисел, содержащий по следовательно соединенные генератор шума, пороговый элемент и два триггера 2. Однако этот генератор обладает ни КИМ быстродействием и низким качеством формируемых случайных чисел. Цель изобретения - увеличение быс родействия и повышение качества гене рируемой последовательности случайных чисел. Поставленная цель достигается тем, что генератор случайных чисел, содержащий последовательно-соединенные генератор шума, пороговый элемент, счетный Т-триггер и синхронизируемый К -триггер, введены анализатор числа импульсов, ключ, линия задержки и блок управления, первый и второй входы которого подключены к прямому и инверсному выходам синхронизируемого {19-триггера, третий и четвертый входы блока управления подключены к прямому и инверсному выходам 1) -триггера ключа соответственно, а выход блока управления является выходом генератора и через линию задержки соединен с D входом О-триггера, синхронизирующий вход которого подключен к выходу элемента И ключа, входы которого подключены соответственно к прямому и инверсному выходам анализатора числа импульсов, первый вход кото390рого подключен к выходу порогового элемента, а второйвход анализатора числа импульсов объединен со вторым входом ключа, с синхронизирующим входом синхронизируемого RS-триггера и является входом Опрос генератора. Кроме того, анализатор числа импульсов содержит последовательно соединенные тактируемые Й5-триггер и D-триггор, инверсный выход которого является инверсным выходом анализатора, первым входом которого является5-вход RS-триггера, R-вход которого объединен с синхронизирующим вхо дом С-триггера и является вторым вхо Дом и прямым выходом анализатора. Причем блоку управления содержит сумматор по модулю два и два элемента И, входы которых являются входами блока, а выходы соединены со входами сумматора по модулю два,выход которого является выходом блока. Блок-схема генератора приведена на чертеже. Генератор содержит последовательно соединенные генератор 1 шума, пороговый элемент 2, счетный Т-триггер 3, синхронизируемый RS-триггер 4 и блок управления 5. К выходу порогового элемента 2 последовательно подключены анализатор 6 числа импульсов и клю 7, вход которого через линию задержки 8 покдлючен К выходу блока 5 управления, содерш(его два элемента 9 И, выходы которых соединены со входами сумматора 10 по модулю два. Анализатор 6 числа импульсов содержит последовательно соединенные тактируемые RS-триггер 11 и D-триггер 12. Ключ содержит последовательно соединенные элемент 13 и D-триггер 1. Генератор случайных чисел работает следующим образом. Непрерывный случайный сигнал с выг хода генератора шума с помощью порогового элемента 2 преобразует ся в импульсы стандартной амплитуды, по случайной длительности определяемой ape-.j менем, в течение которого напряжение шума превышает величину порога срабатывания порогового элемента 2. Эти прямоугольные импульсы поступают на счетный вход Т-триггера, вызывая всякий раз смену его состояния на противоположное. Выходы счетного триггера соединены со входами синхронизмруемого RS-триггера, служащего для 1 периодического считывания информации, получаемой от Т-триггера. В итоге на выходе синхронизируемо-, го RS-триггера получаем последовательность случайных одноразрядных чисел, вероятность появления О и 1 в которой отличается от 0,5 на величину S. Погрешность сЗ соответствует наличию корреляционных связей между числами. Природа этих связей определяется конечным значением вероятности события, состоящего в непоявлении ни одного случайного импульса на входе счетного триггера 3. Для выявления этого события в устройстве введен анализатор б числа импульсов,, который после каждого такта-в случае неприхода ни одного случайного импульса выдает сигнал, открывающий клапан 7. Клапан пропускает случайные ;Числа с линии задержки 8 на блок управления. 5i работающее по алгоритму: в случае прихода на блок управления 1 выхода линии задержки 8 выход подключен к прямому выходу синхронизируемого триггера, а в случае прихода на О - к инверсному выходу синхронизируемого триггера. Если в течение тактового интервала будут поступать импульсы на счетчик 3, то анализатор 6 выдает сигнал, закрывающий ключ 7 и блок управления 5 пропускает на выход случайные числа, например, с прямого выхода синхронизируемого триггера 4. В результате последовательность случайных чисел на выходе практически равновероятна и приближается к ней по мере увеличения количества тактов в линии 8 задержки. Введение новых блоков и связей между ними позволяет повысить быстродействие и качество генерируемой последовательности случайных чисел. Формула изобретения 1. Генератор случайных чисел, содержащий последовательно соединенные генератор шума, пороговый элемент, счетный Т-триггер, и синхронизируемый К5-триГгер, отличающийс я тем, что, с целью увеличения его быстродействия и повышения качества генерируемой последовательности случайных чисел, он содержит анализатор числа импульсов, ключ, линию задержки и блок управления, первый и второй входы которого подключены к .прямому и инверсному выходам синхронизируемого RS-триггера , третий и четвертый входы - к прямому и инверс ному выходам В-триггера ключа соответственно, а выход блока управления является выходом генератора и через линию задержки соединен с Г входом D-триггера, синхронизирующий вход ко торого подключен к выходу элемента И ключа, входы которого подключены соответственно к прямому и инверс ному выходам анализатора числа импульсов, первый вход которого подключен к выходу порогового элемента, а второй вход - объединен со вторым . входом ключа, с синхронизирующим вхо дом синхронизируемого R9-триггера и является входом Опрос генератора. ° 2. Генератор поп. 1,отличaюuiийcя тем, чтс анализатор числа импульсов содержит последовательно соединенные тактируемые RSриггер и D-триггер, инверсный выод которого является инверсным выодом анализатора, первым входом коtpporo является 5 вход RS -триггера, R вход которого объединен с синхронизирующим входом D-триггера и является вторым входом и прямым выходом анализатора. 3. Генератор по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что блок управления содержит сумматор по модулю два и два элемента И, входы которых являются входами блока, а выходы соединены со входами сумматора по модулю два, выход которого является выходом блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР If , кл. G Об F 7/58, 1975. 2,Федоров Р.Ф. Стохастические преобразователи информации. Л., 1978, с. 29 (прототип).