Генератор псевдослучайных последовательностей

 

1. ГЕНЕРАТОР ПСЕВДОСЛУЧАЙНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ, содеркащий элемент задержки, первый элемент НЕ, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с входом первого элемента НЕ и с информационным входом первого регистра сдвига, вход Сдвиг которого является тактовым входом генератора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора путем получения трехуровневых сигналов, он содержит второй элемент НЕ, второй элемент ИЛИ-НЕ, второй регистр сдвига, коммутатор , преобразователь двоичного кода в троичный и сумглатора по модулю три, первый и второй виходы которого соединены соответственно с входами первого, и второго элементов НЕ, тактовыйвход генератора подключен к входу Сдвиг второго регистра сдвига и к входу элемента задержки, выход которого соединен с входом Считывание сумматора по модулю три, а также с вторым входом первого элемента ИЛИ-НЕ и с первым входом второго элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с входом кош татора и с входом второго элемента НЕ, выход которого соединен с вторыгл входом второго элемента Ю1И-НЕ, первый и второй выходы коммутатора соединены соответственно с первым и вторым входами преобразователя двоичного кода в троичный, выход которого является выходом генератора, прямые и инверсные выхода всех разрядов первого регистра сдвига соединены с первой группой входов когФ1утатора соответственно, третий выход которого соединен с информационным входом второго регистра сдвига, прямые и инверсные выходы всех разрядов которого соединены с второй группой входов коммутатора соответственно , группа выходов которого сое (Л динена с группой информационных входов сумматора по модулю три соответственно . 2. Генератор поп.1, отличающийся тем, что сумматор по модулю три содержит восемь элементов И-НЕ, выход первого элемента И-НЕ является первым выходом сумматора , выходы второго, третьего и четвертого элементов И-НЕ соединены соСП ответственно с перйым, вторым и о третьим входами первого элемента И-НЕ, выход пятого элемента И-НЕ является, вторым выходом сумматора, 00 выходы шестого, седьмого и восьмого элементов И-НЕ соединены соот-vi ветственно с первым, вторым и третьим входами пятого элемента И-НЕ, четвертый вход которого объединен с четвертым входом первого элемента И-НЕ и является входом Считывание сум1-1аторов, информационную .группу входов которого образуют первые и вторые входы второго и шестого элементов И-НЕ, а также первые, вторые и третьи входы третьего , четвертого, седьмого и вось- . МО го элементов И-НЕ.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(59 G 06 Г 7/58, „

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

g

> (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3385727/18-24 (22) 28,01.82 (46) 23.11.83. Бюл. Р 43 (72) D.М. Гусев, В.A. Семеран, P.Ó. Даминов, М.К. Гизатулин и О.Е. Данилин (71) Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (53) 681. 325 (088. 8) (56) 1. Яковлев В.В., Федоров Р.Ф., Стохастические вычислительные машины. Л., машиностроение, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 796834, кл. G 06 F 7/58, 1979 (прототип). (54) (57) 1, ГЕНЕРАТОР ПСЕВДОСЛУЧАЙНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕИ, содержащий элемент задержки, первый элемент НЕ, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с входом первого элемента НЕ и с информационным входом первого регистра сдвига, вход "Сдвиг" которого является тактовым входом генератора, о т л и— ч а ю ш и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора путем получения трехуровневых сигналов, оН содержит второй элемент НЕ, второй элемент

ИЛИ-НЕ, второй регнстр сдвига, ком>д татор, преобразователь двоичного кода в троичный и сумматора по модулю три, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входами первого и второго элементов

НЕ, тактовый вход генератора подключен к входу "Сдвиг" второго регистра сдвига и к входу зле лента задержки, выход которого соединен с входо л

"Считывание" сумматора по модулю три, а такие с вторы>л входом первого элемента ИЛИ-НЕ и с первым входом второго элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с входом коммута„.SUH„1056187 А тора и с входом второго элемента НЕ, выход которого соединен с вторыл входом второго элемента ИЛИ-HE, первый и второй выходы коммутатора соединены соответственно с первым и вторым входами преобразователя двоичного кода в троичный, выход которого является выходом генератора, прямые и инверсные выходы всех разрядов первого регистра сдвига соединены с первой группой входов коммутатора соответственно, третий выход которого соединен с информационным входом второго регистра сдвига, прямые и инверсные выходы всех разрядов которого соединены с второй группой входов коммутатора соответст- щ венно, группа выходов которого соединена с группой информационных входов сумматора по модулю три соответственно.

2. Генератор по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что сумматор по модулю три содержит восемь элементов И-НЕ, выход первого элемента

И-НЕ является первым выходом сумматора, выходы второго, третьего и четвертого элементов И-HE соединены соответственно с перВым, вторым и третьим входами первого элемента

И-НЕ, выход пятого элемента И-HE является вторым выходом сумматора, выходы шестого, седьмого и восьмого элементов И-НЕ соединены соответственно с первым, вторым и треть-. им входами пятого элемента И-НЕ, четвертый вход которого объединен с четвертым входом первого элемента И-HE и является входом "Считывание" сумматоров, информационную .группу входов которого образуют первые и вторые входы второго и шестого элементов И-НЕ, а также первые, вторые и третьи входы третьего, четвертого, седьмого и восьмого элементов Й-НЕ.

1056 187

10

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть испсльзовано при моделировании случайных процессов.

Известен генератор псевдослучайных двоичных последовательностей максимальной длины, содержаший регистр сдвига с сумматором по модулю два в цепи обратной связи (1J .

Недостатки этого устройстванизкое быстродействие и узкие функциональные возможности. Последнее обусловлено его способностью генерировать только двоичные последовательности.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является генератор псевдослучайных двоичных последовательностей, содер>каший регистр сдвига с сумматором по модулю два в цепи обратной связи, элемент

НЕ, элемент задержки и зле>лент ИЛИНЕ, выход которого соединен с входом регистра сдвига и через элемент HE соединен со своим первым входом, второй вход элемента ИЛИ-НЕ соединен с прямым выходом элемента задер>кки, а сумматор по модулю два содержит три элемента ИЛИ-НЕ f2) .

Недостатком этого генератора являются узкие функциональные возможности, так как он предназначен для генерирования только двоичных последовательностей.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей генератора путем получения трехуровневых сигналов. ,Цггя достижения поставленной цели в генератор псевдослучайных последовательностей, содержаший элемент задержки, первый элемент НЕ, выход которого соединен с первым входом первого элемент ИЛИ-.HE выход которого соединен с входом первого элемента НЕ и с инфорглационным входом первого регистра сдвига, вход

"Сдвиг" которого является тактовым входом генератора, введены второй элемент HE второй элемент ИЛИ-НЕ, второй регистр сдвига, комглутатор, преобразователь двоичного кода в троичный и сумматор по модулю три, первый н второй выходы которого соединены соответственно с входами первого и второго элементов НЕ, тактовый вход генератора подключен к входу "Сдвиг" второго регистра.сдвига и к входу элемента задержки, выход которого соединен с входом "Счи" тывание" сумматора по модулю три, а также с вторым входом первого элемента ИЛИ-НЕ и с первым входом второго элемента ИЛИ-НЕ,. выход кото рого соединен с входом коммутатора и с входом второго элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ-НЕ, первый и второй выходы коммутатора соединены соответственно с первым и вторым входами преобразователя двоичного кода в троичный, выход которого является выходом генератора, пря>ь>е и инверсные выходы всех разрядов первого регистра сдвига соединены с первой группой входов коммутатора соответственно, третий выход которого соединен с инфорглационным входом второго регистра сдвига, прямые и инверсные выходы всех разрядов которого соединены с второй группой входов коммутатора соответственно, группа выходов которого соединена с группой информационных входов сумматора по глодулю три соответственно °

Сумматор по модулю три содержит восемь элеглентов И-НЕ, выход первого элемента И-НЕ является первым выходом сумматора, выходы второго, третьего и четвертого элементов

И-НЕ соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами первого элемента И-НЕ, выход пятого элемента И-HE является вторым выходом сумматора, выходы шестого, седьмого и восьмого элементов И-НЕ соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами пятого элемента И-НЕ, четвертый вход которого объединен с четвертым входом первого элемента И-НЕ и является входом "Считывание" сумматора, информационную группу входов которого образуют первые и вторые входы второго и шестого элементов И-НЕ, а также первые, вторые и третьи входы третьего, четвертого, седьмого и восьмого элементов И-НЕ.

40 На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого генератора; на фиг. 2—

4 - состояния коммутатора.

Генератор содержит первый регистр

1 сдвига, первый разряд 2 которого

45 содержит элемент НЕ 3 и элемент

ИЛИ-HE 4. Кроме того, генератор содержит регистр 5 сдвига, первый разряд 6 которого содержит элемент

НЕ 7 и элеглент ИЛИ-HE 8. Кроме того, генератор содержит элемент 9 задержки, коммутатор 10, сумматор 11 по модулю три и преобразователь 12 двоичного кода в троичный. Сумматор 11 по модулю-три содержит элегленты

И-НЕ 13-20.

Генератор работает следуюШигл образом.

Возможны два режима работы - режим генерации двоичных последовательностей и режим генерации троичных последовательностей, т.е. трехуров" невых гсигналов. В ре><име генерации двоичных последовательностей выход восьмого разряда первого регистра сдвига подключается через коммута65 тор 10 к входу второго регистра

1056187 сдвига. Первый разряд 6, а также элементы И-НЕ 17-20 при этом оказываются исключенными из схемы генератора. Входы элементов И-НЕ 14-16 коммутируются (фиг. 3) и вместе с элементом 13 образуют обычный сумматор по модулю два. Работа предла-. гаемого генератора в этом режиме аналогична работе известного.

Сумматор по модулю три в отсутствии тактового импульса блокирован 10 импульсом нулевого уровня, снимаемого с элемента 9 задержки, который обусловливает задержку открывания сумматора с приходом тактового импульса. Сигнал на выходе открытого )5 сумматора определяется суммой по модулю два сигналов с i -го и m-го разрядов регистра сдвига, а разряд 2 переводится в нулевое состояние.

Таким образом, .сигнал на выходе 2 20 определяется сигналом с выхода сумматора по модулю два. После окончания тактового импульса сумматора по модулю два запирается, а первый разряд 2 за счет соединенных элементов.НЕ 3 и ИЛИ-НЕ 4 удерживает сигнал сумматора.

В режиме генерации троичных последовательностей в работе участвуют все элементы генератора. При этом выход первого разряда б соединен с входом второго регистра сдвига. Работа первых разрядов 2 и б аналогична работе разряда 2 в случае,генерации двоичных последовательностей.

Троичная последовательность в генера-35 торе представляется в виде чисел О, 1 и 2, записанных в двоичном коде в регистрах сдвига. В регистре 1 сдвига содер>катся числа старшего разряда, а в регистре 5 сдвига — числа млад- 4Q щего разряда. Сумматор 11 по модулю три осуществляет логические операции, эквавалентные умножению сигналов с

i ãî и m-го разрядов на соответствующие коэффициенты и суммированию по 45 модулю три. С помощью коммутатора

10 можно получить одну из пяти после) довательностей.

Преобразователь 12 служит для преобразования последовательностей, 5О представленных в двоичном коде, в. последовательности, состоящие из сигналов j-1, 1j либо E-1,0, g. Такой преобразователь не требует перестройки при переходе от одного режима работы генератора к другому. На вход сигналы подаются согласно фиг. 4.

При генерации двоичных и троичных последовательностей одновременный приход на оба входа двух логических единиц при нормальной работе генератора исключен. Поэтому открыт один из транзисторов, что обеспечит протекание тока через сопротивление R в соответствующем направлении, и на выходе будет +1 или -1. При генера- 65 ции только троичных последователь> ностей возможен приход двух логических нулей, тогда оба транзистора закрыты и на выходе присутствует ну- левой уровень сигнала.

Таким образом, в предлагаемом генераторе обеспечивается расширение функциональных воэможностей, т.е. воэможность получения наряду с двоичными последовательностями также и троичных псевдослучайных последовательностей ° Этот эффект достигается путем введения второго регистра сдвига, второго элемента

НЕ, второго элемента ИЛИ-НЕ, восьми, элементов И-HE коммутатора и соот-, ветствующих связей между этими эле-I ментами. Элементы И-НЕ образуют универсальный блок обратной связи, который используется при генерации как двоичных, так и троичных последовательностей. Коммутатор позволяет осуществлять выбор типа и длины последовательности. Возможно получение пяти двоичных последовательностей с длинами 127, 511, 1023, 2047 и 32767 импульсов за период последовательности и пяти троичных последовательностей с длинами 26, 80, 242, 728 и 6560 импульсов за период последовательности. При этом сохраняется быстродействие, присущее известному устройству. Приведенный набор длин последовательностей вполне достаточен длл исследования разнообразных динамических объектов, например авиационных силовых установок и их элементов.

Применение двоичных псевдослучайных последовательностей для идентификации динамических объектов ограничивается линейными системами. Троичные псевдослучайные последовательности позволяют решать относительно новую для техники автоматического управления задачу-идентификацию существенно нелинейных динамических объектов, что позволит создавать эффективные системы автоматического управления этими объектами. Важный пример таких объектов — исполнительные механизмы авиационных силовых установок и сами силовые установки . Кроме того, применение троичных псевдослучайных последовательностей для идентификации линейных объектов позволяет повысить точность идентификации благодаря наличию лучших статических свойств, чем у двоичных последовательностей.

Предлагае)ый генератор позволяет получать последовательности двух типов (двоичные и троичные) различной длины, что весьма актуально для научных исследований . Эксплуатация генератора предельно проста, поскольку. выбор типа и длины последователь1056187

Фиг,1 ности осуществляется простым переключе ием в блоке коммутатора. Создание генератора не требует уникальной аппаратуры. Он может быть выполнен на базе обычных серийных элементов. Конструкция коммутатора отличается простотой, поскольку содержит только ключи (например, выключатели типа П2К).

Расширение функциональных возможностей предлагаемого генератора ® достигается путем незначительного увеличения его стоимости .(стоимость коммутатора, вновь вводимых элементов И-НЕ, ИЛИ-НЕ, НЕ) по сравнению с известным и не требует создания специальных устройств для генерации троичной последовательности. Наличие связи между одиннадцатым выходом коммутатора и входом второго двоичного режима сдивга позволяет максимально эффективно использовать элементы генератора в режиме генерации двоичных последовательностей и получать при этом последовательности достаточно большой длины.

1056 187

1056 187

ВНИИПИ . Заказ 9307/42

Тираж 706 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул,Проектная,4