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

(54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ

1

Йэобретенле относится к вычиспитеп ной технике в может быть использовано при статическом моделировашш на ЭВМ.

Известен генератор случайных чисел, содержавши регистр сдвига с полусумматорс в цепи обратной связи, формирующий псевдослучайную числовую последовательность с частотой сдвига в решет 1 ре, задаваемой генератором опорной частоты. Выход генератора подютючен также к входу счетчика, ш выходе которого формируются далпупьсы, разрешающие запись в один вз разрядов регистра рдвига случайны равновероятных двоичных акфр, поступающих с выхода физт ческого генератора случайных двоичных 1ш}ф, содержащего схему выравгашания вероятностей 1 и O.l.

Недостатком известного генератора является последовательный принцип действия, ограничивающий быстродействие устройства, существенное влияние на статистические характеристики выходной случайной последовательности статистических

харшстеристик генератора случайных цифр, нестабильность которых приводит к необходимости периодическсч-о контроля и настройки в процессе эксплуатации.

Наиболее близким техническим ре шением к данному изобретению является генератор псевдослучайных чисел, содержащий два регистра сдвига с полусумматорами в цепях обратной связи, каждый из которых генерирует псевдс случайную последовательность со своим периодсйл. Псевдослучайные двоичные числа формтфуются на выходах полусумматоров, входы которых подключены к отдельным разрядам обоих регистров сдвига. Этот генератор является х-енератором параллельного действия, что обеопечивает предельно высокое быстроде{ ствие получения случайных чисел, ограниченное сверху лишь величиной задержки одного сдвша кода в регистрах. При спользовании 155-й серии элементов быстродействие может достизгать Ю чисел/с 12. 39 Недостатком прототшш является неслучайная природа попучения двоичной последовательности в регистрах, что обусловливает наличие периода генерируе мой последовательности чисел. Недостат ки снижают точность стохастических вычислений и не позволяют использование генераторов этого класса при решении ряда задач. Цель тюобретения - повышение точноо ти генератора за счет устранения периодичности генерируемой случайной послед вательности и линейных зависимостей межцу разрядами этой после довательности. Для достиже1шя поставленной цели в известный генератор: случайных -чисел, содержащий две группы по К регистров сдвига, два сумматора по модулю два, группу сумматоров по модулю два, введены группа коммутаторов и генератор случайных импульсов, выход которого соединен с управляющими входами всех коммутаторов группы, первый и второй входы каждого -1-ого (-1 1, 2, ..., К-1 коммутатора группы подключены соответственно, к выходам j -ых ( J 1, 2,..,К) регистров сдвига первой и второй групп, первый и второй выходы каждого /i -го коммутатора группы подключены, cooivветственно, к входам { -1 +1 )-ых регистров сдвига первой и второй групп, выходы первого и второго сумматоров по модулю два соединены соответственно с входами первых регистров сдвига первой и второй групп, первые и вторые входы первого и второго сумматоров по мо дузпо два соединены соответственно с выхо дами If -X и последних регистров сдвига пе вой и второй групп, первый и второй входы каждого сумматора по модулю два группы подключены к выходам соответствующих репйстров первой и второй групп, выходы сумматоров по модулю два группы .являются выходами генератора. На чертеже представлена схема генератора. Он состоит из двух регистров 1 и 2 сдвига с сумматорами 3 и 4 по модулю два в цепях обратной связи и группой 5, сумматоров по модулю два формирования выходной случайной последовательности. входы которых подключены к отдельным разрядам обоих регистров, разбитых на секции произвольной разрядности, между которыми включена группа 6 коммутаторов, к управляющим входам которых подключен Генератор 7 случайных импуль сов. 24 Генератор работает следующим образом. По сигналу опроса осуществляется считывание числа с выходом сумматоров по модулю два формирования выходной . случайной последовательности и сдвиг кодов в регистрах сдвига. Первый коммутатор, в зависимости от сигнала на упра&.ляющем входе, осуществляет передачу в регистрах при сдвиге либо прямо, т, е. . ;из { -1 )-го разряда регистра 1 в 1-й разряд того же регистра и из ( -1 )-го разряда регистра 2 в -и рвз ряд того же регистра, либо перекрестно, т. е. из ( )-ro разряда регистра 1 в j -и разряд регистра 2 и из ( /-1 )го разряда 2 в t -и разряд, регистра 1. Аналогично работают 2, 3 ... К-й коммутаторы. На управляющие входы коммутаторов поступают сигналы от генератора случайных импульсов, использующего физический случайный процесс. Таким об1эазом, прямая и перекрестная передачи кодов в регистрах сдвига чередуются случайным образом. Благодаря тему, что физический генератор внесен в цепь управления коммутаторами, статистические характеристики генерируемых им случайных двоичных 1тфр практически не оказывают влияния на статистические характеристики выхооной случайной последователь ности Таким образом, разбиение регистров на секции и включение между ними коммутаторов, переключаемых случайным образом, обеспечивают устранение периодичности к шшейных зависимостей в выходной случайной последовательности, что повышает точность стохастических вычислений. Формула изобретения Генератор случайных чисел, соДержа г; щий две группы по К регистров сдвига, два сумматора по модулю два, грузшу сумматоров по модулю два, отличающийся тем, что, с целью повышения точности генератора, он содержит группу коммутаторов и генератор случайных т 1мпульсов, выход которого соединен с управляюпшми входами всех коммутаторов группы, первый и второй входы каждого J -го ( , 2,...., k-1 ) коммутатора группы подключены соответственно к выходам -ых( , 2...К) регистров сдвига первой и второй групп, первый и второй

выходы каждого /j -го коммутатора грушты подключены соответстведао к : входам ( j-H)x регистров сдвига пер вой и второй групп, выходы первого и второго сумматоров по модуто два соединены соответственно с входами пер вых регистров сдвига первой и второй групп. Первые и вторые входы первого и второго сумматоров по модулю два соединены соответственно с выходами i -X и последних регистров сдвига и второй группы, первый и второй входь каждого сумматора по модулю

Hfoi

nJUl |-|Тг I-I7Jдва группы подключены к выходам соорветствуюкшх решстров сдвига первой, второй групп, выходы сумматоров по мо дулю два группы являются выходами генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

J ТГТЛП- ,