Генератор случайных чисел Советский патент 1983 года по МПК H03K3/84 

(54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использоаано в стохастических счетно-решаищих и вычислительных устройствах. Известен генератор случайных чисе содержащий датчик случайных чисел, з поминакщее устройство, элементы срав нения, регистры, элементы И, элёменты ИЛИ, счетчики, блок управлениям Однако генератор позволяет получить корреляционную- функцию, отличную от дельта-функции, но не позволяет получить случайные числа с управляеъюй автокорреляционной функцие Наиболее.близким по технической сущности к изобретению является гене ратор случайных чисел содержащий датчики случайных чисел, запоминающее устройство, элементы, сравнг ния, регистры, элементы И, элементы ИЛИ, счетчики, блок управления, позволякщий получить случайные последовательности с определенной автокорреляционной функцией без изменений закона распределения вероятностей 2 Недостатком генератора яйляетея т что обладает малой точностью формирования и ограниченными функциональными возможностями. . Целью изобретения является по1аышение точности и расширение функциональных возможностей путём-генерирования случайных чисел с управляемой автокорреляционной функцией. Поставленная цель достигается тем, что генератор случайных чисел, содержащий датчик случайных чисел, два блока регистров, блок эли ентов сзравнения, запсминаищее устройство и блок управления, выходы которого соответственно подключены к управляющим входам датчика случайных чисел, двух блоков регистров и блока элементов сравнения, первая группа входов которого соединена с разрядными выходами первого блока регистров, введены устройство ввода, многоканальный коррело;; метр и ари етическсте устройство, .выходы которого подключены к первой группе входов запоминающего устройства, вторая группа входов которого подключена к выходам датчика случайных, чисел, в выходы Запоминающего устройства подключены к раз1 ядным входам второго блока регистров, выходы которого соединены непосредственно с первой группой входов арифметического устройству и через много канальный коррелометр - с второй

группой входов блока элементов сравнения , первая группа входов и выходы которого подключены соответственно к второй и третьей группам, входов арифметического устройства, причем дополнительные выходы блока управления соединены с управляющими входами запоминающего устройства, арифметического устройства, многоканального коррелометра и устройства ввода, выходы которого подключены к входам первого блока регистров.

На чертеже представлена функциональная схема генератора случайных чисел.

Генератор содерхшт датчик 1 случайных чисел, блок 2 управления, запоминающее устройство 3, которое построено на принципе ассоциативной памяти, блоки 4 и 5 регистров, многоканальный коррелометр б, блок 7 элементов сравнения, устройство 8 ввода, арифметическое устройство 9. На чертеже также показаны шины.10, на которые поступают значечия автокорреляционной функции, и выходные шины 11.

Блок 2 управления предназначен для управления процессом генерирования случайных чисел в датчике 1 случайных чи ::;ел, выборкой и записью чисел в запоминающее устройство 3 , записью и сдвигом чисел в блоке 4 регистров, записью заданных коэффициентов автокорреляции в блок 5 регистров, а также для управления обработкой сигналов, поступающих в арифметическое устройство 9.

Запоминающее у&тройство 3 предназначено для Записи, хранения 1,уп-разрядных чисел, а также выборки по К-разрядным признакам опроса одного из них. Поисковая К-разрядная часть каждого числа, записанного в запоминающее устройство 3, является одновременно К-старшими раз рядами .умразрядных чисел.

Запоминающее устройство 3- работает в режиме поиска ближайшего числа.

Блок 4 регистров предназначен для хранения (.41) последовательно выбираемых из запоминающего устройства 3 W- разрядных чисел и представляет собой УМ сдвиговых регистров каждый длиной .4 1) разряд. Шлходы (.4 1) разряда каждого сдвигового регистра являются выходом генератора.

Блок 5 регистров предназначен для хранения С чисел, каждое из которых. соответствует Задаваемым коэффициентам автокорреляции.

Многоканальный коррелометр б предназначен для измерения коэффициентов автокорреляции последовательности чисел, выбираемых из запоминающего устройства 3.

Блок 7 элементов сравнения срав- . нивает измеренные коэффициенты автокорреляции с заданными.

Устройство 8 ввода предназначено для записи в блок 5 регистров заданных коэффициентов автокорреляции.

Арифметическое устройство 9 реализует алгоритм экстраполирования стационарных случайных процессов согласно заданной автокорреляционной функции с сохранением одномерного закона распределения исходного случайного процесса. , Генератор работает следующим образом. .

С датчика 1 исходная случайная последовательность поступает в запоминающее устройство 3, заполняет его и блок.4 регистров. Сдвинутые по времени значения последовательности X с блока 4 поступа1эт на входы многоканального коррелометра б, который выходит на режим измерения текущих значений к; / KjJC ,,.., Kg. В блоке 7 происходит сравнение значений К , К ,.,.,К и K... , К , поступающих соответственно с блоков 5 и 6 и формирование разностных сигналов Дд , А, ,,, Леи Zp, ,2 г .- .Арифметическое устройство 9, используя значения предистории х , х., ..) xg, (хбХ) от блока 4, зад:1нные значения автокорреляционной функции от блока 5 с учетом разностных сигналов от блока 7 формирует последовательность сигналов опроса X соторые поступают в свою Очередь па в;1од признаков опроса запоминакицего устройства З.На выходе которого появляются числа выходной последовательности ,каждое из которых есть число исходной последовательности от датчика 1 и минимально отличается от соответствующего числа последовательности X.

Благодаря такой организации работы блоков устройства значения автокорреляционной функции выходной последовательности X Кр, К, ц , , Kg практически не отличается от значений Кр, К, .,, , Kg.

Контур обратной связи запоминающего устройства 3 и блока 4, образованный коррелометром 6, блоком 7 и арифметическим устройством 9, позволяет осуществить принцип автоматического регулирования. Для этого необходимо так использовать разностные сигналы АО, Д, .уЛ , чтобы э-та обратная связь была отрицательной.

Таким образом, предлагаемый генератор позволяет сформировать любые наперед заданные функции автокорреляции (которые могут существовать для данного закона распределения) и мо5кет формировать не только стационарные .случайные последовательности с определенно заданной автокорреляцирнной функцией, но и нестационарные по автокорреляции случайные последовательности. Формула изобретения Генератор случайных чисел, содержащий датчик сл гчайных чисел, два бяо1са регистров, блок элементов сравнения, запоминающее устройство и блок управления, виходы которого соответственно подключены к управляющим входам датчика случайных чисел, двух блоков регистров и блока элементов сравнения, первая группа входов которого соединена с разрядными выходами первого блока регистров, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения Функциона льных возможностей, в него введены устройство ввода, многоканальный кор релометр и арифметическое устройство, выходы которого подключены к первой группе входов запоминающего устройства, вторая группа входов которого подключена к выходам датчика случайных чисел, а выходы запоминающего

: fi

устройства: подключены к разрядным входгм второго блока регистров,выхо-. ды которого соединены непосредственно с первой группой входов арифметического устройства,и через многоканальный коррелометр - с второй группой входов блока элементов сравнения, первая группа входов и выходы которого подключены соответственно к второй и третьей группамвходов арифметического устройства,причем дополнительные выходы блока управления соединены с управляющими входами эапоминакхчего устройства,арифметического устройства,многоканального коррелометра и . . устройства ввода,выходы которого . ключены к входам первого блока регистров . Источники информации, принятые во виимание при экспертизе 1.Авторскоесвидетельство СССР 370601, кл. G 06 F 1/02. 2.Авторское свидетельство СССР 516042, кл. G 06 F 15/96.