Патент ссср 354548
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
354548
Со1оо Соеетоки
Социалисте«еск1 к
Республик
Зависимое от авт, свидетельства №
Заявлено 25.1.1971 (№ 1616776/18-24) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 09.Х.1972. Бюллетень № 30
Дата опубликования описания 9.Х1.1972
M. 1(л. Н 03k 5/08
G 06f 1/02
Комитет по дел: л изоб1тетении и отк лии при Соеете Минно осе
СССР
УД1 621.374,35(088.8) Автор изобретения
Г. П, Хамитов
Заявитель
Иркутский политехнический институт
УПРАВЛЯЕМЫЙ ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ
Изобретение относится к области вычислительной техники и может быпгь использовано при статистическом моделироваш1и на вычислительных машинах.
Известные генераторы случайных чисел с регулируемыми законами распределения вероятностей, предназначенные для работы в комплексе с цифровыми устройствами, сложны в реализации.
Цель изобретения — создание простого и удобного в эксплуатации устройства, позволяющего моделировать широктш класс случайных функций при помощи последовательностей чисел с распределением вероятностей, близким к распределению Ьернулли.
Это достигается тем, гто предлагаемый генератор содержит схему независимых испытаний, которая используется совместно с датчиком равновероятных случайных чисел.
На чертеже представлена блок-схема предложенного устройства.
Схема для реализации независимых испытаний состоит из последовательно соединенных управляемого генератора 1 обобщенного телеграфного сигнала, клапана 2 на трп входа и т-разрядного двоичного счетчика 8. Схсма независимых испытаний дополнена необходимыми управляютцими элементами: ждущим мультивибратором 4, линией 5 задержки, тактовым генератором 6 и узлом 7 копирования, Датчик равновероятпых случайных чисел содержит источник псевдослучайной последовательности чисел максимальной длины, состоящий из сдвигов и-разрядного регистра 8 сдвига с узлом 9 обратной связи (сумматор по модулю два), логическую схему 10 запрета, стохастпческую линию 11 задержки, тактовый генератор 6 и узел 7 копирования.
Узел 7 служит выходным узлом всего устрой10 ства и представляет собой (ттт+и)-разр>1дный
6J1oK IcoH ьюнктивных логических cxcill.
Устройство работает следующим образом.
Импульс 12 опроса при отсутствии импульса запрета с выхода ждущего мультнвпбра15 тора 4 через логическую схему 10 запрета Ноступает на вход стохастической линии 11 задержки. Линия 11 задержки, формирующая выходной сигнал через некоторьш случа1шый промежуток времени (например, равномерно
20 распределенный в некотором интервале времени длиною А), синхронпзируется тактовым генератором 6 с тем, чтобы выходной сигнал линии 11 задержки поступал на узел 7 копирования в моменты времени, когда псрс25 ходные процессы в регистре 8 завершились.
По сигналу с выхода линии II задержки прн помоlтти 6JIOK3 (у3JIII) 7 I(OH blOHI Этот же сигнал с выхода лин1ш 11 задерж354548 20 )5 60 кн поступает через детерминированно работающую линию 5 задержки на входы ждущего мультивибратора 4, запуская его, и счетчика 8, устанавливая его в нулевое состояние. Введение в схему линии 5 задержки объясняется необходимостью разделить во времени процессы считывания содержимого счетчика 8 и установки его в нуль. ждущий мультивнбратор 4 вырабатывает управляющий импульс длительностью, достаточной для прохождения двух импульсов с выхода тактового гсператора 6 на один пз трех входов клапана 2. Этот импульс с вы: ода мультивибратора 4 блокирует прохо>кдение «не во время пришедших» импульсов 12 опроса через схему 10 и отпирает клапан 2 по одному из трех входов. На последний из трех входов клапана 2 воздействует управляемый генератор 1 обобщенного телеграфного сигнала. Вероятность единичного состояния генератора 1, которая регулируется в широких пределй;, оп1>едРй ет вероятность прохождения тактовыми им >ульсов с выхода гснератора 6 через кларц4 2 на вход счетчика 8. В результате в счетчик 8 по окончании последовательности импуЛьсов с выхода тактового генератора 6, совпавших по времени с сигналом с выхода мультивибратора 4, формируется случайное число с заданным одномерным законом распределения вероятностей. Еестественно, быстродействие генератора 6 должно соответствовать частоте импульсов с выхода тактового генератора 1: промежуток времени между смежнымн тактовыми импульсами должен превосходить время êîðреляции бинарного процесса с выхода генсратора 1. Сдвиговый регистр 8 и структуру узла 9 обратной связи выбирают таким образом, чтобы в сдвиговом»-разрядном регистре 8 образовывалась периодическая псевдослучайная равномерно распределенная последовательность максимальной длины с периодом 2" — . С приходом очередного импульса 12 опроса импульс на выходе стохастической линии 11 задержки появляется через случайный промежуток времени н вызывает передачу содержимого регистра В на выxoäíûå шины 18. Таким образом, информация сдвнгового регистра 8 постоянно обновляется, а опрос ведется через случайные промежутки времени. В случае статистической независимости потоков импульсов с выхода тактового генератора 6 и выхода линии 11 задержки обеспечивается тождественность законов распределения чисел, проходящих последовательно через регистр 8 и шины 18. Для исключения неопределенной ситуации, которая может возникнуть при копировании содержимого регистра 8, когда информация в регистре сдвигается на один разряд вправо, а в .крайний левый разряд записывается двоичная цифра с выхода узла 9 обратной связи, применена синхронизация стохастической линии 11 задержки импульсами генератора 6. Генератор 6 синхронизирует линию 11 задержки, чтобы обеспечить появление импульса на выходе последней до или после очередного импульса тактового генератора 6. Информация сдвигового регистра 8 обновляется с частотой импульсов генератора 6. Описываемое устройство с приемлемой на практике точностью позволяет моделировать широкий класс последовательностей с распределениями 1 аусса, Пуассона, Релея, Вейбулла и т. д., а также путем выделения последних и разрядов генерируемых чисел получить равномерно распределенные последовательности, из которых применением известных алгоритмов могут быть сколь угодно точно получены последовательности с любыми одномерными законами распределения вероятностей. Совмещение в описываемом устройстве двух принципов получения случайных чисел— схемы независимых испытаний для формирования старших т разрядов чисел и быстродействующей схемы для формирования и младших разрядов чисел — позволяет сущсственно повысить скорость генерирования случайных чисел. Предмет изобретения Управляемый генератор случайных чисел, содержащий генератор обобщенного тслсграфного сигнала, соединенный через клапан с двоичным счетчиком, ждущий мультивибратор, подключенный ко второму входу клапана, линию задержки, соединенную со входом ждущего мультивибратора и входом двоичного счетчика, регистр сдвига с цепью обратной связи, тактовый генератор, выход которого подключен ко входам клапана и регистра сдвига, и логическую схему запрета, входы которой подключены к ждущему мультивнбратору и источнику импульсов опроса, огличаюи ийся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональных возможностей, он дополнительно содержит (m+n)-разрядный блок конъюнктивных логических схем и стохастическую линию задержки, при этом т старших разрядов блока конъюнктивных логических схем соединены с выходами двоичного счетчика, и младших разрядов соединены с выходами регистра сдвига, а управляющие входы всех разрядов соединены с выходом стохастической линии задержки, подключенной к тактовому генератору и логической схеме запрета. 354548 Редактор А. Батыгина За ка з 3585 17 Изд. № 1470 Тираж 406 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 Составитель В. Быков Текред А. Камышникова Корректоры: Л. Корогод и M Коробова
