Датчик равномерно распределенных случайных чисел

 

1. ДАТЧИК РАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННЫХ CJiy4AHHUX ЧИСЕЛ, содержа щий первичный источник равномерно распределенных случайных чисел, счет чик, первый регистр памяти, выход которого является выходом датчика, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей датчика путем обеспечения возможности изменения диапазона формируемых чисел, он содержит два регистра кода, две схемы сравнения , преобразователь код-число импульсов , второй регистр памяти и генератор импульсов, выход которого соединен с управляющим входом второго регистра памяти, выход которого соединен с перилм входом первой схемы сравнения, выход которой соединен с управляющим входом преобразователя код-число импульсов, информационный выход которого соединен с сук 1ирую1аим входом счетчика, информационный выход которого соединен с первым входом второй схемл сравнения и с информационным входом первого регистра памяти, выход первичного источника равномерно распределенных случайных чисел воединен с информационным входом второго регистра памяти , с вторим входом первой схемл срав (П нения и с информационным входом преобразователя код-число импульсов, выход которого соединен с управляющим входом первого регистра памяти, выход первого регистра кода соединен с вторым входом второй cxeNfcj сравнения выход которой соединен с входом 3лпись счетчика, установочный вход которого подключен к выходу второго СП регистра кода. 00 эо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (1% (и) gLSD 0 06 F 7 58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3475028/18-24 (22) 26,07.92 (46) 23.11.83. Бюл. Р 43 (72) В.Л. Котляров и И.П. Паралвх (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 681.325(098.8) (56) 1. Яковлев В.В., Федоров Р.Ф.

Стахастические вычислительные машины.

Л., "Машиностроение", 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

М 398940, кл. g 04 F 7/58, 1972 (прототип). (54) (57) 1, ДАТЧИК РАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ, содержа щий первичный источник равномерно распределенных случайных чисел, счет чик, первый регистр памяти, выход которого является выходом датчика, о т л и ч а в шийся тем, что, с цельи расширения функциональных возможностей датчика путем обеспечения воэможности изменения диапазона формируемых чисел, он содержит два регистра кода, две схемы сравнения, преобразователь код-число импульсов, второй регистр памяти и генератор -импульсов, выход которого соединен с управляищим входом второго регистра памяти, выход которого соединен с первым входом первой схемы сравнения, выход которой соединен с управляннаим входом преобразователя код-число импульсов, информационный выход которого соединен с суммирувщим входом счетчика, информационный выход которого соединен с первым входом второй схемя сравнения и с информационным входом первого регистра памяти, выход первичного источника равномерно распределенных случайных чисел воединен с информационным входом второго регистра памя-щ ти, с вторим входом первой схемы срав нения и с информационным входом преобразователя код-число импульсов, выход которого соединен с управляющим входом первого регистра памяти, выФ с ход первого регистра кода соединен с вторым входом второй схемы сравнения выход которой ""îåäèíåí с входом "Запись" счетчика, установочный вход которого подключен к выходу второго регистра кода.

1056188

15

25

35

45

2. Датчик по п.1, о т л и ч а ив шийся тем, что преобразователь код-число импульсов содержит счетчик, элемент ИЛИ, элемент И и генератор импульсой, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого является информационным выходом преобразователя и соединен с вычитающим входом счетчика, вход

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к цифровым датчикам случайных чисел, и может быть использовано для испытания аппаратуры в качестве источника входного сигнала.

Известен датчик случайных чисел, который вырабатывает многоразрядные случайные числа с равномерным распределением в интервале от 0 до

2"-1 (и - разрядность датчика) (1) .

Недостаток этого устройства заключается в том, что оно принципиально не позволяет получать случайные числа, равномерно распределенные в интервале от А до В (А и  —, любые целые числа). В то же время, при испытаниях различной аппаратуры дискретного действия, на ее входы необходимо подавать случайные числа, лежащие в пределах входного диапазона испытываемой аппаратуры, который в общем случае расположен между границами A и В.

Наиболее близким к изобретению является датчик случайных чисел, равномерно распределенных в интервале от О до А (A — любое целое чис. ло), содержащий источник случайных чисел, блок-схему запрета, дешифратор, счетчик, блок логических схем

ИЛИ (2) .

Однако на выход этого датчика могут поступать числа больше, чем

A. Поскольку при открытой схеме запрета (когда R c А) к блоку схем ИЛИ подключены одновременно и выходы счетчика, то на выход поступает не генерируемое число R,, а числорезультат логической операции R

ИЛИ В ( — содержимое счетчика).

В результате получается случайное число, которое в отдельных случаях превышает значение A. Наример, если

А=10 1о, Р=81о, В=6,о, то R „ 4 В=

816=1000 4 0110> =1110 =14 О > 10 ю °

Закон распределения выходйых чисел известного датчика не является равномерным. Поскольку со счетчика числа поступают в естественном порядке, "Запись" которого является управляющим входом преобразователя, информационным входом которого является установочный вход счетчика, выходы разрядов которого соединены с.входами элемента ИЛИ соответственно, выход которого является выходом преобразователя и соединен с вторым входом элемента И. то при значительной разности (2 -1)-А с большой вероятностью на и выходе числа будут иметь естественный порядок (т.е. К, К+1, К+2, ...).

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей датчика путем обеспечения воэможности изменения диапазона формируемых чисел.

Для достижения поставленной цели в датчик равномерно распределенных случайных чисел, содержащий первичный источник равномерно распределенных случайных чисел, счетчик, первый регистр памяти, выход которого является выходом датчика, введены два регистра кода, две схемы сравнения, преобразователь код-число импульсов, второй регистр памяти и генератор импульсов, выход которого соединен с управляющим входом второго регистра памяти, выход которого соединен с первым входом первой схемы срав,нения, выход которой соединен с управляющим входом преобразователя код-число импульсов, информационный выход которого соединен с суммирующим входом счетчика, информационный выход которого соединен с первым входом второй схемы сравнения и с информационным входом первого регистра памяти, выход первичного источника равномерно распределенных случайных чисел соединен с информационным входом второго регистра памяти, с вторым входом первой схемы ,сравнения и с информационным входом преобразователя код-число импульсов, выход. которого соединен с управляющим рходом первого регистра памяти,вы-ход первого регистра кода соедийен с вторым входом второй схемы сравнения, выход которой соединен с входом "Запись" счетчика, установочный вход которого подключен к выходу второго регистра кода.

Преобразователь код-число импульсов содержит счетчик, элемент ИЛИ, элемент И и генератор импульсов, выход которого соединен с первым

Ф входом элемента И, выход которого

1056188

30 является информационным выходом преобразователя и соединен с вычитающим входом счетчика, вход "Запись" которого является управляющим входом преобразователя, информационным входом которого является установочный вход счетчика, выходы разрядов которого соединены с входами элементов ИЛИ соответственно, выход которого является выходом преобразователя и соединен с вторым входом злемен- 10 га И.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого датчика.

Датчик содержит первичный источник 1 равномерно распределенных 15 случайных чисел, преобразователь 2 код-число импульсов, блок 3 определения смены кода, преобразователь 4 числа импульсов в код, регистр 5 памяти и выход б. Преобразователь 2 код-число импульсов содержит генератор 7 импульсов, элемент И 8, счетчик 9, элемент ИЛИ 10. Блок 3 определения смены кода содержит регистр

11 памяти, схему 12 сравнения и гене ратор 13 импульсов. Преобразователь

4 числа импульсов в код содержит счетчик 14, схему 15 сравнения, регистры 16 и 17 кода.

Датчик случайных чисел работает следующим образом.

Датчик предназначен для выработки случайных чисел, равномерно распределенных в интервале от A до В. A и  — любые целые числа, которые задаются с наборного поля. Источник 35

1 генерирует случайное число в интервале от 0 до 2"-1. Блок 3 определяет, когда число на выходе источника 1 изменяется. После получения разрешения от блока 3 определения смены ко-40 да случайное число преобразуется преобразователем 2 в соответствующее число импульсов, поступающих на преобразователь 4 числа импульсов в код. ,Преобразователь 4 преобразует это число в код, лежащий в диапазоне от

A до В. По окончании преобразования полученный код записывается в регистр 5.

Блок 3 определения смены кода работает следующим образом.

С генератора 13 импульсы непреРь|вно поступают на управляющих вход регистра 11 и записывают в него код с выходов источника 1. Этот же код поступает на первые входы схемы 12 сравнения, на вторые входы которой поступает код с выходов регистра 11

На выходе схемы сравнения при равенстве.кодов,на входах:»>«I 1 нулевой потенциал. Когда на выходе ис- 60 .точника 1 появится код нового числа, то он сразу поступит на первые входы схемы 12 сравнения. На вторые входы этот код поступит с задержкой (после очередного импульса генератора 13). Так как некоторое время на входах схемы сравнения присутствуют разные коды, то на выходе появится "1", которая поступает на вход преобразователя 2 кода в число импульсов.

Преобразователь 2 работает сле,дующим образом.

В исходном состоянии на выходах счетчика 9 имеется код 00 ... О, в результате чего имеется логический нуль на выходе элемента ИЛИ 10. Этот нуль запрещает проходить импульсам с генератора 7 на выход элемента И 8. управляющий импульс с блока 3 определения смены кода своим задним фронтом записывает код в счетчик 9. На выходе схем ИЛИ 10 появится "1", которая откроет элемент И 8. В результате на выход преобразователя и на вычитающий вход счетчика 9 будут поступать импульсы. Когда содержимое счетчика станет равным нулю (как в исходном состоянии), элемент

И 8 будет опять закрыт. Таким образом, на выход преобразователя поступят импульсы, число которых соответствует коду, записанному в счетчик 9.

Преобразователь 4 числа импульсов в код работает следующим образом.

В исходном состоянии в счетчике 1 4 находится число между A и В. Импульсы с выхода преобразователя 2 увеличивают состояние счетчика до тех пор, пока в нем не окажется число В, которое поступает на входы схемы 15 сравнения с выходов регистра 16. При появлении на выходах сМетчика 14 числа

В схема 15 сравнения переносит в него число A с выходов регистра 17, в котором оно хранится. Таким образом, счетчик 14 меняет свое,состояние от A до В и вновь возвращается в A при каждом срабатывании схемы

15 сравнения. Других состояний счетчик 14 принять не может, поэтому его выходной код после подачи любого числа импульсов на его вход лежит в пределах от Л до В. ! Таким образом, предлагаемый датчик, в отличие от известных, позволяет получить случайные числа, .равномерно распределенные в пределах заранее заданного диапазона от

A до В (A и  — любые целые числа, меньше 2"-1; и — разрядность источника входного сигнала)..

Предлагаемый датчик может быть применен при испытаниях аппаратуры, на вход которой поступают числа в диапазоне, на который данная аппара. тура расчитана. Отсутствие в вырабатываемых датчиком числах чисел, лежащих эа пределами входного диапазона испытуемой аппаратуры, позволяет сократить время испытания путем исключения затрат времени иа подачу нерабочих воздействий и иэу1056188

Т ° 0,304.

Составитель А, Карасов

Редактор A. Коворив охре@ Т,Иаточка Корректор A,Èëüèí

Заказ 9307/42 Тираж 796 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская.наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 чения реакции испытуемой аппаратуры на них. Следовательно, предлагаемый датчик случайных чисел по сравнению с известным позволяет сокртить время испытаний различной аппаратуры с цифровым входом, а с использованием на выходе датчика цифроаналогового преобразователяи с аналоговым входом. В качестве базового объекта взят датчик случайных чисел, распределенных в интер- вале от 0 до 2я-1, построенный на сдвиговых регистрах.

Для иммитации сигналов датчиков температуры и давления воды нужет датчик случайных чисел с выходным 15 .диапазоном от 300 до 1000. Применяя датчик с диапазоном чисел от

0 до 1023, на испытание аппаратуры затрачено время Т . За это время на вход аппаратуры подаются, кроме рабочих, числа от 0 до 300 и от

1001 до 1023, на которые испытуемая аппаратура не реагирует. Время на подачу тих нерабочих воздействий затрачено зря и составит величину

Tg, т.е. предлагаемое устройство поэволяет увеличить. производительность труда путем сокращения времени испытаний.

Следовательно, время испытаний сокращается на ЗОВ.

Поскольку стоимость .испытаний аппаратуры составляет 6 тыс. руб. в месяц, то ожидаемый экономический эффект от использования изобретения на единицу продукции составит

1800 руб. в месяц. Ориентировочная потребность народного хозяйства в изобретении 1000 шт. в год. Годовой экономический эффект от максимального.использования датчика случайных чисел 21 млн. 600 тыс. руб.