Генератор случайных двоичных последовательностей импульсов Советский патент 1982 года по МПК G06F7/58 

(5) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ДВОИЧНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ИМПУЛЬСОВ

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для создания стахостических вычислительных машин и моделей при моделировании случайных процессов и для построения датчиков случайных чисел.

Известен генератор случайных последовательностей, позволяющий получать случайные последовательности , с заданной вероятностью появления символов в последовательности и содержащий генератор равномерно распределенных случайных чисел, блок синхронизации, преобразователь вероятностей, регистр кода 1.

Недостатком этого генератора является невысокая точность.

Наиболее близким к предлагаемому является генератор случайных двоичных последовательностей импульсов, содержащий последовательно соединенные преобразователи вероятностей, каждый из которых содержит элемент И,

ВЫХОД которого через элемент НЕ и элемент задержки соединен со своим первым входом, второй вход которого соединен с соответствующим входом источника равномерно распределенных случайных чисел 2.

Однако этот генератор обладает избыточностью аппаратурного решения для задания вероятностей выходных импульсов. Недостатком является так10же применение значительного числа источников шумового напряжения для получения заданной точности воспроизведения функций, что затрудняет его использование.

IS

Цель изобретения - упрощение генератора за счет комбинирования преобразователей вероятностей в двоичном коде при задании вероятностей выходных импульсов.

20

Для достижения поставленной цели в известный генератор случайных двоичных последовательностей импуль сов, содержащий источник равномерно 39 распределенных случайных чисел, группу преобразователей вероятностей, каждый из которых содержит элемент И, выход которого является выходом преобразователя и через эле мент 1Е и элемент задержки соединен со своим первым входом, второй вход элемента И является входом преобразователя, введены группа элементов и группа переключателей, входы кото рых соединены с выходами соответствующих элементов И группы, первые входы которых соединены с соответст вующими выходами источника равномер но распределенных случайных чисел, Г1ервый выход которого соединен со входом первого переключателя группы вторые входы элементов И группы сое динены с выходами соответствующих преобразователей вероятностей группы и с первыми выходами cooTseiCTвующих переключателей группы, вторые- выходы которых соединены со входами соответствующих преобразова телей вероятностей группы. На чертеже изображена схема гене ратора . Генератор случайных двоичных последовательностей состоит из п преобразователей вероятностей 1, в сое тав каждого из которых входит элемент И 2, выход которого подключен к выходу 3 и к входу элемента НЕ k, выход которого по цепи обратной свя зи через элемент задержки 5 подсоединен к одному входу элемента И 2. Второй вход элемента И 2 соединен с входом 6. Вход 6 первого преобразователя 1 соединен через нормально замкнутые контакты переключателя 7 с выходом vfcтoчникa равномерно распределенных случайных чисел 8, а входы 6 всех остальных (п-1) преобразователей связаны через нормально замкнутые контакты переключателей 7 с выходами элементов И 9) вторые входы которых подключены к выходам источника 8. Выход каждого элемента И 9 через нормально разомкнутые контакты переключателя 7 связан с выходом соответствующего преобразователя 1, кроме первого. Работу генератора случайных двоичных последовательностей рассмотрим на примере, для случая, когда необходимо сформировать последоеательность с вероятностью появления единицы ттг . Число в дво4ичной форме можно записать следующим образом: 110010110. Представим число в виде ,-2+0.(-2 + 1 +1 -241.2 Vo-2° ((((((( (2+1 ) 2+0) 2+0)Х х2+1)л2+0)- 2+1)- 2+1). 2+0) 2 Источник 8 генерирует последовательность двоичных сигналов с вероятностью появления единицы на выПри нормально замкнутых ходе -у контактах переключателя 7 на входе первого преобразователя 1 вероятность появления единицы -rj , а на 1 выходе з-ч , так как каждый преобразователь 1 осуществляет преобразование вероятности входных сигналов, равной 1/т в вероятность Действительно,предположим, что на вход 6 преобразователя 1 и соответственно на один вход элемента И 2 поступает сигнал, принимающий значение 1, с вероятностью Р .-.-. а вероятность появления единичногосигнала на выходе элемента И 2 обозначим у. Тогда вероятность пбявления единичного сигнала на выходе элемента НЕ равна 1-. После прохождения через элемент задержки 5 сигнал с некоторой фиксированной задержкой поступает на второй вход элемента И 2, и, соответственно, вероятность появления единичного сигнала на выходе элемента И 2 определяется как произведение вероятностей появления единичных сигналов на каждом входе элемента И 2 у (1-у). Отсюда видно, что вероятность, появления сигнала на выходе элемента И 2 равна у -- На выходе перт+1вого элемента И 9 вероятность равна 1 .. u..ju,,........ , На следующем этапе, как видно из скобочного представления числа 40б, вероятность должна быть ro+iVy+o второй преобразователь 1 отключается (контакты переклюЧателя 7. находятся в нормально разомкнутом положении). На выходе второго элемента И 9 вероятность ТГ2+П +0) ° обы получить вероятность -.-. (фактически составить ее прежней) необходимо отключить третий преобразователь 1. На выходе третьего элемента И 9 вероятность равна.. На выходе четвертого преобразователя 1 вероятность равна . , На выходе четвертого элемента И 9 вероятность равна (ТГ (2+ i)2+ga+52+i72 Пятый преобразователь 1 необходимо отключить, так как вероятность сигнала при прохождении через пятый преобразователь 1 не изменяется.На вы ходе пятого элемента И 9 вероятность На выхоТ(ТГ(2+О 2+0) 2+0) 2+1)24-0)2 де шестого преобразователя 1 вероят1ность равна (((((2 + 1)2+0)2+0)2+1)2+0)2+ На выходе шестого элемента 1 ятность (Т (Ц (.2+1)2+0)2+0) 2+1)2+0)2+1) На выходе седьмого преобразователя 1 вероятность1 (((( ((+1))2+1)2+0)2+1 )1+1 На выходе седьмого элемента И 9 вероя 1 ностьrUU(P+1)2+0)2+0)2+1)2.+0)2+i;Z+1 ) / Восьмой преобразователь 1 необходимо отключить (установить контакты переключателя 7 в нормально разомкнутое положение). На выходе последнего, восьмого элемента И 9 вероятность появления единины равн 1 ((((((((2+1)2+0)2+0)2+1)2+0)2+1)2+1)2+ 2Чо 2%1 2 1-2%01 TToF Для реализации вероятности - потребуется восемь преобразователей 1 и восемь элементов И 9, т.е. всего 1б элементов. Дпя реализации вероятности путем последовательного включения преобразователей 1, как это выполняется в известном устройстве потребуется Qk таких блока. Вообще для .:..... реализации вероятности -гг- в известном устройстве используется N-2 блоков, В предлагаемом устройстве число элементов, необходимых для реализации вероятности --- равно 2 1ogpN, т,е„ по аппаратурным затратам предлагаемое устройство намного проще известного. Формула изобретения Генератор случайных двоичных последовательностей импульсов, содержащий источник равномерно распределенных случайных числе, группу преобразователей вероятностей, каждый из которых содержит элемент И, выход которого является выходом преобразователя и через элемент НЕ и элемент задержки соединен со своим первым входом, второй вход элемента И является входом преобразоваЧТО, с целью упрощения генератора, он содержит группу элементов И и группу переключателей, входы которых соединены с выходами соответствукхцих элементов И группы, первые входы которых соединены с соответствующими выходами источника равномерно распределенных случайных чисел, первый выход которого соединен со входом первого переключателя группы, вторые входы элементов И группы соединены с выходами соответствующих преобразователей вероятностей группы и с первыми выходами соответствующих переключателей группы , вторые выходы которых соединены со входами соответствующих преобразователей вероятностей группы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР W 533956, кл. G Об F 1/02, 1972. 2,ArchTwum Automatyk I Telemechaniki.T. )1X, Zeszyt, 1, 197, c. 125 (прототип).