Генератор случайных двоичных чисел
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении простых по устройству датчиков случайных чисел с с заданным распределением. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей генератора за счет получения заданного распреде- ;ления. В результате использования неравновероятных состояний счетчика, работающего в режиме пересчета импульсов нестационарного случайного потока , обеспечивается возможность управления процессом прохождения счетчиком своих дискретных состояний при отсутствии последствия, благодаря чему генератор при малом объеме электронного оборудования обеспечивает формирование последовательности независимых случайных двоичных чисел с с заданным распределением. Генератор б содержит датчик 1 пуассоновского потока импульсов, элемент 2 запрета, Vr преобразователь 3 код - интенсивность случайного потока импульсов, блок 4 памяти, триггер 5, счетчик 6, элемент И 7, группу 8 элементов И. 2 ил. i--j ел .4 00 ел
СОН:)З СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 G 06 Р 7/58
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (21) 3726242/24-24 (22) 09.04.84 (46) 07.12.86. Бюп. У 45 (72) А.С.Анишин (53) 681.325 (088.8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (56) Авторское свидетельство СССР
У 213424, кл. G 06 F 7/58, 1966.
Авторское свидетельство СССР У 189225, кл. С 06 F 7/58, 1965.
Авторское свидетельство СССР
В 1062697 ° кл. G 06 F 7/58, 1982.
Авторское свидетельство СССР
В 1037250, кл. G 06 F 7/58, 1962. (54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ДВОИЧНЫХ
ЧИСЕЛ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении простых по устройству датчиков случайных чисел с с заданным распределением. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей генератора за счет получения заданного распределения. В результате использования неравновероятных состояний счетчика, работающего в режиме пересчета импульсов нестационарного случайного потока, обеспечивается воэможность управления процессом прохождения счетчиком своих дискретных состояний при
-отсутствии последствия, благодаря чему генератор при малом объеме электронного оборудования обеспечивает формирование последовательности независимых случайных двоичных чисел с заданным распределением. Генератор содержит датчик 1 пуассоновского потока импульсов, элемент 2 запрета, преобразователь 3 код — интенсивность случайного потока импульсов, блок 4 памяти, триггер 5, счетчик 6, элемент
И 7, группу 8 элементов И. 2 ил.
75435 2 разной относительной скоростью. Граф состояний счетчика 6 приведен на фиг.2.
Для настройки генератора на требуемый закон распределения вероятностей
P n=O N-1 необходимо решать извести» ную систему уравнения
15
25
35
3„=Х„ 2™.9. (1)
В момент появления на выходе преобразователя 3 импульса состояние счетчика 6 возрастает на единицу (n+
+1). Это приводит к смене управляю- 45 щего кода Х », на код Х„„, хранящийся в блоке 4 памяти по адресу (n+1).
Случайный поток импульсов с интенсивностью (2) 50 будет присутствовать на входе счетчика 6 до момента появления следующего импульса на выходе преобразователя 3.
Далее процесс работы генератора повторяется. . S5! 12
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении простых по устройству датчиков случайных чисел с заданным распределением.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей генератора за счет получения заданного распределения.
На фиг.1 приведена структурная схема генератора; на фиг.2 — граф дискретных состояний счетчика.
Генератор случайных чисел содержит датчик 1 пуассоновского потока импульсов, элемент запрета 2, преобразователь 3 код - интенсивность случайного потока импульсов, блок 4 памяти, триггер 5, счетчик 6, элемент
И 7, группу 8 элементов И.
Линейный преобразователь 3 код— интенсивность может быть выполнен по схеме технического решения (4).
Генератор работает следующим образом.
Пусть в начальный момент времени счетчик 6 находится в состоянии и.
Тогда на управляющем входе преобразователя 3 код — интенсивность установится код Х„, хранящийся в блоке 4 памяти по адресу и.
Преобразователь 3 код — интенсивность выполняет роль управляемого вентиля, который с вероятностью Р„ =
-Th
=Х„ 2, заданной с помощью двоичного кода ОХ„<2 -1, прореживает поток импульсовдатчика 1 с интенсивностью Я .
Поэтому в начальный момент мгновенная плотность (интенсивность) потока импульсов на входе счетчика 6 составит
В результате этого обеспечивается последовательное прохождение счетчиком 6 своих дискретных состояний с
/ 1 1 1 — -+ — -+ +- —— н-,о (3)
1 о
Р =-- - - P n=1 N-1 о» И, +, относительно
Система (3) уравнений имеет бесчисленное множество решений, так как î< отношение — » 1 п М-1 могут быть
А,ll+ 3 заданы при различных абсолютных значениях интенсивностей переходов. Для обеспечения максимального быстродействия (производительности) генератора при формировании последовательности независимых случайных чисел поступим следующим образом.
Найдем минимальное значение мин ††---11„) =Р . Присвоим интенсивноспало,Я-1 ти выхода из состояния ff =M наибольшее значение, которое обеспечивает преобразователь.3 код — интенсивность (4)
Тогда с учетом (3) и (4) интенсивности других переходов составят
Р» n,n« = h„=h» n=O»N-1 ° (5) и
В силу цикличности процесса n(f-.) и ц = н-1,о ° Иэ соотношения (5)
I учетом (1) находят набор значений управляющих кодов Х, п=О,N-1, которые обеспечивают требуемый закон распределения вероятностей P» n=O,N-1 мим { Р„ л
Х п (6)
1 Рп
Значения кодов Х„заносят в блок 4 памяти по адресам n=O,N-1 соответственно.
Импульсы опроса генератора поступают на.инверсный вход элемента запрета, отключают датчик 1 и одновременно опрашивают с помощью группы 8 элементов И текущее состояние счетчика 6.
При формировании случайных чисел с симметричным законом распределения воспроизводят одну ветвь распределения. Симметрирование чисел осуществ,I ляется умножением их на +1 с вероят3 1275435 ностями P (+1) =Р (-1) =0,5, т. е. введе- п кием знака числа. Последний задается е равновероятными состояниями триггера р
5, опрашиваемыми импульсами опроса с r помощью элемента И 7 ° 5 И, В предлагаемом генераторе средние вь продолжительности пребывания счетчика 6 в каждом состоянии соотносятся в как величины управляющих, кодов Хп. ве
По этой причине распределение вероят- 10 ря ностей Р„ случайных чисел не зависит вх от интенсивности 9 датчика 1, что ме обеспечивает высокую точность работы в генератора при возможном дрейфе ин- эл тенсивности датчика 1 ° 15 и
Т =(3-4)-.
N д %
При N=1 6 точках (узлах) аппроксимации закона распределение случайных
5 чисел в ф =10 имп/с интервал опроса составляет 500 мкс.
Ли-р, N-1
Риг. 2
Составитель И.Столяров
Редактор В.Иванова Техред В.Кадар Корректор А.Тяско
Заказ 6562/41 Тираж 671 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-)5, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Быстродействие предлагаемого генератора как наименьший интервал Т опроса при формировании независимых случайных чисел в незначительной мере20 зависит от формы воспроизводимого закона и может быть оценено величиной
Формула изобретения 30
Генератор случайных двоичных чисел, содержащий датчик пуассоновского отока импульсов, выход которого содинен с прямым входом элемента запета триггер, единичный выход котороо соединен с первым входом элемента выход которого является знаковым ходом генератора, счетчик, выходы азрядов которого соединены с первыми ходами элементов И группы соответстнно, выходы которых являются раздными выходами генератора, вторые оды элементов И группы объединены жду собой и подключены к второму ходу элемента И, к инверсному входу емента запрета и является входом
Опроса" генератора, о т л и ч .а ю— шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей ге. нератора за счет получения заданного распределения, он содержит линейный преобразователь код — интенсивность случайного потока импульсов и блок памяти, выход элемента запрета соединен со счетным входом триггера и информационным входом преобразователя код — интенсивность случайного потока импульсов, выход которого соединен со счетным входом счеТчика, выходы разрядов счетчика соединены с соответствующими разрядами адресного входа блока памяти, выход которого соединен с управляющим входом преобразователя код — интенсивность случайного потока импульсов.
