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

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может &лть использовано при моделированииимпульсных случайных процессов с заг данными статистическими характеристиками .

Известен генератор равномерно распределенных псевдослучайных чисел, содержагций сдвиговый регистр с полусумматорами в цепи обратной связи 1,

К недостаткам этого устройства относится невозможность независимого управления первыми двумя моментами генерируемой последовательности равномерно распределенных двоичных чисел.

Известен также управляемый генератор случайных чисел, содержащий последовательно соединенные источник случайных пуассоновских импульсов, блок формирования, двухвходовой элемент И, счетчик, регистр пгиляти, дешифратор, матричный переключатель и блок управления, соединенный с распределителем импульсов, два выхода которого подключены к входам c6pocei, счетчика и регистра памяти соответственно, а два других - к элементу памяти , выход которого соединен с ВТОРЫМ входом элемента И .

Недостатками этого устройства являются сложность и сравнительно невысокая точность установки заданных статистических характеристик генерируемых случайных чисел как вследствие наличия пуассоновского генератора, обладающего, как правило, нестабильной интенсивностю выходного потока импульсов, так и вследствие

10 погрешности, вносимой матричным переключателем законов распределения, аппроксимирующим последние с определенной степенью точности.

Наиболее близким техническим ре15шением к изобретению является генератор случайных чисел, содержащий 1 генератор равномерно распределенных случайных чисел, генератор тактов, вентили, цифровую схему сравнения,

50 выход которой со единен с ее входом через линии задержки, двоичный счетчик, дешифратор и запоминающее устройство 3 .

Недостатком этого устройства яв25ляется его сложность и невозможность точной установки заданных значений моментов генерируемой последовательности чисел вследствие аппроксимации функции распределения конечным чис30лом равномерных интервалов.

Цель изобретения - повышение точ;ности независимой установки первых двух моментов генерируемых псевдослучайных чисел и упрощение устройства.

Для достижения поставленной цели в генератор псевдослучайных чисел, содержаии1й генератор М-последовательности, дешифратор, выходы которого соединены с адресными входами блока памяти, введены группа ключей, сумматор и два переключателя , выходы которых соединены с входами дешифратор а, выходы генератора М-последовательности соединены с первыми информационными входами ключей группы, вторые информационные входы которых подключены к выходу источника постоанного напряжения, первая группа выходов блока памяти соединена с управляющими входами ключей группы, выходы которых соединены с первой группой входов сумматора, вторая группа входов которого соединена с второй группой выходов блока памяти, выходы сумматора являются группой, выходов генератора.

На чертеже представлена схема генератора.

Генератор содержит генератор 1Мпоследовательности, группу ключей 2i-j , сумматор 3, источник 4 постоянного напряжения, блок 5 памяти , дешифратор б, и переключатель 7 и 8.

Генератор работает следующим образом.

В зависимости от положения переключателей 7 и 8 с помощью дешифратора б на управляющие входы ключей 2-1...2-N подаются потенциалы с первой группы выходов блока 5 памяти, подключающие 6 млада1их разрядов генератора 1 М-последовательности к соответствующим первым входам сумматора 3. На старшие разряды первых входов сумматора 3 при этом подаются потенциалы, соответствующие нулю для данной серии применяемых микросхем. На вторые входы сумматора 3 подается постоянное двоичное число со второй группы выходов блока 5 памяти. Величина этого числа зависит от положения переключателей 7 и 8. Потенциалы шин первой и второй групп выходов блока 5 памяти определяются положениями переключателей 8. Последние через дешифратор б управляют входами блока 5 памяти таким образом, чтобы вызвать на его выходах такую-комбинацию единиц и нулей, которая соответствует заданным значениям математического ожидания и дисперсии генерируемыхустройством псевдослучайных равномерно распределенных двоичных чисел.

При кёцвдом такте срабатывания генератора 1 на вход сумматора 3 посту павт случайное число М, равномерно

распределенное, в диапазоне (0,), где 6- число младших разрядов, подключенных при помощи управляемых ключей 2-1...2-N к первым входам сум-. |матора 3. На вторые входы сумматора 3

подается постоянное число А со второй группы выходов запоминающего устройства 5.

Таким образом, случайное число Z, генерируемое в каждом такте срабатывания устройства, может быть представлено в виде

.Z М + А.

Математическое ожидание (первый момент) числа Z

fZ А,

а его дисперсия (второй момент)

:,Ъ.

Для 6-разрядного равномерно распределенного числа М математическое ожидание и дисперсия имеют вид

, . тч . Ci«M)

-, Лм- Тогда

D-i

i 1i

Изменяя состояние второй группы выходов блока памяти 5 при понФэщи,

например, переключателя 7, можно изменять значение двоичного числа Аи, следовательно, значение первого момента случайного числа Z без изменения его дисперсии. Осуществляя одновременное (при помощи переключателя 8) изменение состояния первой и второй групп выходов блока Пс1мяти 5 таким образом, чтобы

8,

- --1-A COM 5t,

можно изменять дисперсию D, без изме11ения математического ожидания Z,

Требуемые значения чисел А и количества разрядов t для заданных величин Z и1) хранятся в памяти блока 5памяти, откуда они извлекаются при появленйи соответствующих сигналов на выходе дешифратора б положения переключателей 7 и 8,

Таким образом, на выходе устройства будет генеркрозаться последовательность псевдослучайных двоичных

чисел, равномерно распределенных в интервале (А; А) , математическое ожидание и дисперсия которых независимо и с высокой степенью точности могут устанавливаться при помощи переключателей 7 и 8,

Формула изобретения

Генератор псевдослучайных чисел, 65 содержащий генератор М-последовательности, дешифратор, выходы которого соединены с адресными входами блока памяти, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он содержит группу ключей, сумматор и два переключателя, выходы которых соединены с входами доишф Ратора, выходы генератора М-после, дoвateльнocти соединены с пераш и информационными входами ключей группы, вторые информационные входы ко . торых подключены к выходу источника постоянного напряжения, первая .группа выходов блока памяти соединена о управляющими входами ключей

группы, выходы которых соединены с первой группой входов сумматора, вторая группа входов которого-, соединена с второй группой выходов блока памяти, выходы сумматора являются группой выходов генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Яковлев В.В., Федоров Р.Ф., Стохастические вычислительные маши;ны, Л., Мсштностроение, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР 556471, кл. 006Р 7/58.

3.Авторское свидетельство СССР 260969, кл. G06F 7/58.(прототип).

Ч