Генератор случайных чисел

1684793 ленных случайных чисел 8, триггер 9, второй счетчик 10, регистр 11, блок синхронизации ,2, элемент ИЛИ 13, элемент задержки 14, формиронэтель импульсов 15, К групп элементов И 16, коммутатор 17, первую 18 и вторую 19 группы элементов ИЛИ, второй датчик равномерно распределенных случайных чисел 20, вторую схему сравнения

21, первую 22 и вторую 23 дополнительные группы элементов И, выход генератора 24. (енерэтор работает следующим образом.

Предварительно на первой группе выходов блокэ синхронизации 12 устанавливается код, соответствующий параметру а; на двух выходах третьей группы выходов этогго блока (например, на i-м и j-M, i = 1, К, J ==1, К, I+j) появляются единичные сигналы, указывающие смесь каких распределений из общего числа К возможных распределений будет формироваться; на одном иэ I-го и

j-ro ныходов, например íà i-м, появляется единичный сигнал, указывающий какое из распределений (o данном случае I-e) является основным распределением F>< (x), а какое (н данном случае J-e) является зэсоря ощим распределением Fxi(x).

Формирование случайных чисел, подчингпощихся л юбому из К возможных функций распределения вероятностей, осуществляется " помощьн одного и того же метода, основанного на преобразовании равномер«о распределенных случайных чисел Z в случайные числа с заданным интегральным законом распределения вероятностей Fxi(x)

I =- 1, К в соответствии с формулой

Fx)(xn) = Zn (2)

Числа с заданным законом распределения образуются нэ разрядных выходах счетчика 5. Принцип реализации преобразования (2) базируется на вариации частоты импульсов на входе счетчика 5, При этом воспроизводимая нелинейная зависимость аппроксимируется кусочно-линейной функцией, а каждый линейный участок — кусочно-ступенчатой функцией.

Делитель частоты 4 с переменным коэффМциентом деления обеспечивает необходимую частоту для каждого участка ломаной пинии. Значения, получаемые на выходе счетчика 5. сравниваются схемой сравнения

7 со значением случайного числа Z на выходе датчика 8. В момент их равенства в счетчика 10 оказывается записанным число хп с заданным законом распределения вероятностей. Требуемые функции распределения задаются соответствующим соединением полного дешифратора 6, элементов И. входящих н одну из К групп элементов И 16 и управляющих выбором одного из К возможных распределений, коммутатора 17, первой группы элементов ИЛИ

18. Настройка генератора на формиро5 вание определенных: рзаконов распределения Г„ (х); I =- 1, К осуществляется коммутатором 17, куда по управляющему входу, являющемуся входом задания коэффициентов линейной аппроксимации интегральной функции распределения, записываются кодовые комбинации, определяющие требуемые коэффициенты деления делителя частогы 4.

При начальном запуске генератора подается запускающий сигнал "Пуск", открывающий ключ 2, и сигнал "Сброс", устанавливающий в исходное (нулевое) состояние делитель частоты 4, первый счетчик

5, регистр 11 и — через элемент ИЛИ 13 второй счетчик 10 и триггер 9 (н единичное состояние), Кроме того, осуществляется первоначальный запуск первого 8 и второго

20 датчиков равномерно распределенных случайных чисел (цепи первоначального за25 пуска не показаны).

Случайное число У, образовавшееся на выходе второго датчика 20, сравнивается со значением параметра а. Если Y а, то на выходе второй схемы сравнения 21 поянля30 ется сигнал, который открывает I-й элемент

И первой дополнительной группы 22; в результате единичный сигнал появляется на выходе I-ro элемента ИЛИ второй группы 19, который подается на вторые входы элементов И i-й группы 16, Тем самым схема подготавливается к генерации очередного случайного числа, с функцией распределения Гх(х), являющейся ocH,":âíoé в смешанном распределении (1). Если же (< а, то сигнал на выходе схемы сравнения 21 не появляется и поэтому по своему первому инверсному входу открывается j-й элемент И второй дополнительной группы 23; в результате единичный сигнал возникает на выходе J-го элемента ИЛИ второй группы 19, который подается нэ вторые входы элементов И j-й группы

1G. Тем самым схема подготавливается к генерации очередного случайного

50 числа с функцией распределения F>I(x). являющейся засоряющей в смешанном распределении (1). В обоих случаях формирование очередного случайного числа осуществляется аналогичным образом, 55 Импульсы с генератора тактовых импульсов 1 через открытые ключи 2 и 3 поступают на делитель частоты 4 и второй счетчик 10, Выходные импульсы делителя частоты 4 начинают поступать на вход

1(14793 первого счетчика 5. По цепи 05pQT(lol, связи через дешифратор б, нключе(ну(о группу (I þ или j ko) элементов И 16, коммутатор 17 и элементы ИЛИ пернои группы 18 производится управление коэффициентом деления делителя частоты 4, обеспечивающим необходимую частоту для каждого участка аппроксимированной зависимости. В момент времени, когда число на разряд((ых rtt ходах счетчика 5 становится равным случайному числу на выходе первого датчика 8 равномерно распределенных случайных чисел, с выхода первой схемы сравнения поступает импульс, перебрасынающий триггер 9 н ityrtettoe состояние. В результате закрывается ключ 3; число, оказавшееся в этот момент записанным но втором счетчике 10, является искомым числом хт, и фиксируется в нем. После переполнения первого счетчика 5 сигнал с выхода переполнения осуществляет очередной запуск второго счетчика 20 и поступает на вход формирователя импульсов 15. Выход((ой импульс с формирователя 15 переписывает число с выходов второго счетчика 10 н регистр 11. В результате полученное число хп поступает на выход генератора

24. Одновременно импульс выхода формирователя 15, задержанный эле(лентом задержки 14 на время установки числа в регистре 11, осуществляет очередной запуск первого датчика 8; одновременно он проходит через элемент ИЛИ 13, производя сброс второго счетчика 10 н нулевое состояние и перевод триггера 9 в e+t ничное состояние. В результате начинается формирование очередного случайного числа, Поскольку с вероятностью г каждое генерируемое случайное число подчиняется функции распределения Fxf,(х) а с вероятностью (I - а )-распределению Fxi(х), на выходе генератора образуется последовательность независимых случайных чисел, подчиняющихся смешаннол у распоеделению (1), Формула изобретения

Генератор случайных чисел, содержащий генератор тактовых импульсов, первый и второй ключи, делитель частоты, первый и второй счетчики, регистр, первую группу элементов ИЛИ, коммутатор, первый датчик равномерно распределенных случайных чисел, первую схему сравнения, дешифратор, элемент задержки. элемент ИЛИ, формирователь импульсов, триггер, К групп элементов И (К вЂ” число задаваемых законов распределения веро5

sIrrIОстей) и бло1, с1(нхр: Iизэц,: причем eыХОД Г;IIPPa(OP3 T3hiuVI.IX .(<Г(У(((;ОН ОЕДИ1Ie.t С И((фОРМаЦИ..Н: ЫМ ."-хо,:,С(hk;te, ГО

КЛЮ (а, У(IРавт(ЯЮ t !t!t 1;хз/! 1 О(ОРОто СОЕ 1!ttIf,"«co входом Пуск гc! .Itp t op:з, ." выход— со с ет((ым нходол". дели(ел час(оты и с

Иllôoj>11<ЗЦИОIIÍÛÌ (1ХОДОht tt; O ÝO(О 1 .(IIO -(а, уl!раl!ляю!I(ий вxод которого Оt:,>Iинеt(с едини lttkttk выходом триггс ра, едини:(ный вход которсчо соед111 еkl с установо tk..ым входом первого счетчика и подхлюче(1 к выходу элемента ИЛИ, выход второго ключа соединен со счетным входом первого счетчика, разрядные выходы которого соединены с инфoрмациоl ми входами ра рядов регистра, разряд (ые выходы которого явля(отся выходом ге1(ера(ора, ны .оды элементов И каждой J-й группы Ij =- 1, К) соединены с J-й группой информационных входов коммутатора, упранляюгций вход которого является входом задания коэффициентов линейной аппрок.имэции интегральной функции распределения вероятностей, каждая j-ая группа выходов коммутатора соединена с входами j-ro элемента ИЛИ первой группь(, вь:ходы элементов ИЛИ первой группы соединены с разрядными входами делителя часто гы. выход которого соединен со счет((ым входом второго сче-.— чика, выход переполнения;оторого соединен с входом формирователя импульсов, выход которого соединен с синхронизирующим входом регистра и вхэдом элемента задержки, выход которого соедине(с вторым входом элемента ИЛИ tt со входом запуска пергого датчика равномерно распределенных случайkk!х чисел, разрядные выходы которого соединены с первой группой входов схемы сравнения, вторая группа входов которой соединена с разрядными выходами второго счетчика и с входами дешифратора, выходы которого соединены с первыми входами элементов

И j é группы 0 = 1, K), выход "Равно" схемы сравнения соединен с нулевым входом триггера, вход "Сброс генератора соединен со входами начальной установки делителя частоты, регистра, второго счетчика и вторым входом элемен ra ИЛИ, о (л и ч а юшийся тем, !(o, с целью расширения функциональных возму:-".ностей за счет обеспечения генерации чисел со смешанными расо(ределениями норов t (остей, в него введены второй датчик равномерно распределенных случайных чисел. вторая схема сравнения, вторая группа из К элементов ИЛИ и дне дополнительные группы из К элементов И, выходы кажд- ro 1-го элемента которых (j —. 1, К) соеди((е;ы со входами.j-го элемента ИЛИ второи rpyrt1684793

Составитель Г.Филаретов

Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко

Редактор Н,Каменская

Заказ 3500 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 пы, а выходы этого элемента ИЛИ -- со вторыми входами элементов И J-й группы, вход запуска второго датчика равномерно распределенных случайных чисел соединен с выходом переполнения второго счетчика, а разрядные выходы второго датчика — с первым разрядным входом второй схемы сравнения, второй разрядный вход которой соединен с первой группой выходов блока синхронизации, а выход — с первыми и рямыми входами элементов И первой дополнительной группы и первыми инверсными входами элементов И второй дополнительнной группы, J-й выход (J =- 1, ) второй группы выходов блока синхронизации соединен со вторым прямым входом J-го

5 элемента И первой дополнительной группы и вторым инверсным входом J-го элемента И второй дополнительной группы, J-й выход(J = 1; К) третьей группы выходов блока синхронизации соединен

10 с третьим прямым входом J-ro элемента

И первой дополнительной группы и первым прямым входом )-го элемента И второй дополнительной группы,