Генератор потоков случайных событий

 

ГЕНЕРАТОР ПОТОКОВ СЛУЧАЙНЫХ СОИЛТИЙ, содержащий датчик первичного потока случайных импульсов, одновибратор , вход которого является входом Опрос генератора и соединен с установочным входом счетчика, а выход одновибратора соединен с пер вым входом элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчи ка, выходы разрядов которого соединены с соответствующими входами дешифратора , выходы которого соединены с соответствующими входами коммутатора , выходы которого соединены с соответствующими входами блока элементов ИЛИ, выход которого является выходом генератора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения автокорреляционной зависимости в выходной последовательности , он содержит мультиплексор , два элемента задержки и элемент ЗАПРЕТ, выход которого соединен с управляющим входом мультиплексора , выход которого соединен с вторим входом элемента И и с входом первого элемента задержки, выход которого соединен с первым входом муль-g типлексора, второй вход которого подключен к выходу датчика первичного потока случайных импульсов, выход одновибратора соединен с входом второго , элемента задержки и с прямым входом элемента ЗАПРЕТ, инверсный 2 вход которого подключен к .выходу второго элемента задержки, управляющий вход которого является управляющим входсм генератора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК () 9) (П) 3(51) G 06 Р 7 58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ВИЬЛв())Е"л

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

К ABTOPCKOMV. СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3523818/18-24 (22) 21.12.82

l (46 ) 30. 03. 84. Бюл. Р 12 (72) Э.A.Áàêàíîâè÷ и A.H.Bîëêîâåö (71) Минский радиотехнический институт (53) 681.325(088.8) (56) 1. Четвериков В.Н., Баканович Э.A., Меньков А.В. Вычислительная техника для статического моделирования. N. "Советское радио", 1978, с. 183, рис. 1Ч.9.1.

2. Авторское свидетельство СССР

М 345487, кл. G 06 Р 7/58, 1970 (прототип). (54)(57) ГЕНЕРАТОР ПОТОКОВ СЛУЧАЙНЫХ

СОБЫТИЙ, содержащий датчик первичного потока случайных импульсов, одновибратор, вход которого является входом "Опрос" генератора и соединен с установочным входом счетчика, а выход одновибратора соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выходы разрядов которого соединены с соответству(ицими входами дешифратора, выходы которого соедииены с соответствующими входами коммутатора, выходы которого соединены с соответствующими входами блока элементов ИЛИ, выход которого является выходом генератора, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения автокорреляционной зависимости в выходной последовательности, он содержит мультиплексор, два элемента задержки и элемент ЗАПРЕТ, выход которого соединен с управляющим входом мультиплексора, выход которого соединен с вторым входом элемента И и с входом первого элемента задержки, выход которого соединен с первым входом муль-Е типлексора, второй вход которого подключен.к выходу датчика первичного потока случайных импульсов, выход одновибратора соединен с входом второго. элемента задержки и с прямым, входом элемента ЗАПРЕТ, инверсный ф вход которого подключен к выходу второго элемента задержки, управляю- Мвв щий вход которого является управляющим входом генератора.

1083188

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании систем с учетом влияния взаимосвязанных случайных внешних воздействий, при построении вычислительных и моделирующих устройств, а также при построении автоматизированных испытательных комплексов.

Известен генератор потоков корреляционно зависимых событий, содержащий датчик потоков случайных импульсов, линию задержки, триггер, генератор импульсов и конъюнктор Г1) .

Недостатком данного генератора является то, что на его выходе формируется одноразрядное двоичное случайное число (1 или 0 1, что затрудняет Формирование с помощью этого устройства случайных процессов сложной структуры, Кроме того, между требуемым коэффициентом корреляции и перно-20 дом следования сигналов от генератора импульсов достаточно сложная математическая зависимость .

Наиболее близким к предлагаемому является генератор потоков слуЧайных событий, содержащий датчик первич. ных потоков случайных импульсов, кипп-реле, схему совпадения и последовательно соединенные счетчик импульсов, дешифратор, коммутирующее уст- 30 ройство и блок схем ИЛИ, причем выход датчика первичных потоков случай.ных импульсов подключен к импульсному входу схемы совпадения, потенциальный вход которой соединен с выхо- З5 дом кипп-реле, а выход схемы совпадения подключен к входу счетчика импульсоВ, другие входы которого связаны.с входами кипп-реле, а выходы подключены к входам дешифратора (23.4,0

Однако известный генератор не позволяет формировать потоки случайных событий с требуемыми корреляцион ными свойствами, в то время как при решении многочисленных задач надеж- 4 ности, связи и статической радиотех« ники возникает необходимость именно в потоках корреляционно зависимых случайных событий, Цель Изобретения — расширение функциональных возможностей генера- 50 тора потоков случайных событий за счет Обеспечения автокорреляционной зависимости в выходной последовательности.

Поставленная цель достигается :55 тем, что в генератор потокоц случай.ных событий, содержащий датчик пер-. вичного потока случайных импульсов, одновибратор, вход которого является входом "Опрос" генератора и сое- g) динеи с установочным входом счетчика, а выход Одноэибратора соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен со счетным входом

СЧЕтчИКа ВЬЩОДИ раэрядОВ КОтОрОГО соединены с соответствующими входами дешифратора, выходы которого сое динены с соответствующими входами коммутатора, выходы которого соединены с соответствующими входами блока элементов ИЛИ, выход которого является выходом генератора, введены мультиплексор, два элемента задерж ки и элемент ЗАПРЕТ, выход которого соединен с управляющим входом мультиплексора, выход которого соединен с вторым входом элемента И и с входом первого элемента задержки, выход которого соединен с первым входом мультиплексора, второй вход которого подключен к выходу датчика первичного потока случайных импульсов, выход одновибратора соединен с входом второго элемента задержки и с прямым входом элемента ЗАПРЕТ, инверсный вход которого подключен к выходу второго элемента задержки, управляющий вход которого является управляющим входом генератора.

На фиг..1 приведена функциональная схема предлагаемого генератора; на фиг. 2 - то же, варианта построения первого элемента задержки на фиг.3 временная диаграмма работы генератора.

Генератор потоков случайных событий содержит датчик 1 первичного потока случайных импульсов,одновибратор 2, вторОй элемент 3 задержки, элемент ЗАПРЕТ 4,мультиплексор 5,элемент И б,первый элемент 7 задержки, счетчик 8, дешифратор 9, коммутатор 10 и блок 11 элементов ЙЛИ.

Рассмотрим назначение отдельных блоков генератора.

Датчик 1 потоков случайных импульсов предназначен для формирования первичного случайного импульсного потока с требуемой интенсивностью, одновибратор 2 — для формировайия прямоугольного импульсного сигнала длительностью Т при поступлении на вхэд генератора импульса опроса (HO, фиг.1), а элемент 3 задержки - для Формирования прямоугольного импульсного сигнала длительностью Т, идентичного исходному сигналу, формируемому одновибратором 2, но сдвинутому относительно исходного сигнала на управляемый интервал времени Г

Элемент 3 задержки содержит блок

12 из г неуправляемых элементов задержки и второй мультиплексор 13 (фиг. 3).

Элемент 3 задержки работает следующим образом.

Код, определяющий время задержки 7, поступает на управляющие входы мультиплексора 13. Мультиплексор 13 осуществляет коммутацию входа с номером равным коду, поданному на его управляющие входы, с выходом мультиплексора 13. На первый

3 10831 вход элемента 3 поступает сдвигаемый сигнал с выхода одновибратора 2.

На выходе первого элемента 7 задержки блока 12 элементов задержки сигнал сдвинут на время с, где о— время задержки на одном элементе, на выходе второго элемента - на время

21р и т.д. Таким образом, на выходе мультиплексора 13, т.е. на выходе управляемого элемента 3 задержкй сигнал появляется через время + Г

+ ч "д где - код, поданный на управляющи . входы мультиплексора. Блок 12 элементов задержки обеспечивает задержку сигнала на время Г= < о, где г=2 + (q — разрядность управляющего кода мультиплексора 13 ).

Элемент 4 предназначен для фор- мирования сигнала, управляющего коммутацией мультиплексора 5. Мульти-. плексор 5 применяется для коммутации на вход элемента И б потоков импульсов с выхода датчика 1 потоков случайных импульсов и с выхода эле» мента 7 задержки, элемент И б — для осуществления логического подключения счетного входа счетчика 8 к выходу мультиплексора 5 при наличии сигнала на выходе одновибратора 2, :а элемент 7 задержки — для храненйя

:последовательности импульсов, поступивших на счетный вход счетчика 8 импульсов в предыдущем цикле формирования случайного кода. Время-задержки C/3 элемента 7 задержки равно длительности сигнала, формируемого одновибратором 2 по импульсу опроса, и, следовательно, длительности последовательности импульсов, поступивших на счетный вход счетчика 8 импульсов.

Хранение последовательности импульсов обеспечивается за счет того, что выход элемента 7 задержки подключен в промежутках между импульсами опроса к его входу, благодаря чему последовательность импульсов циркулирует в элементе 7 задержки без изменения до следующего цикла формирования случайного кода.

Счетчик 8 предназначен для подсче та числа случайных импульсных сигналов, поступающих на его счетный вход с выхода элемента И б, дешифратор 9 для получения пространственного представления случайного кода, хранящегося в счетчике 8 импульсов, а коммутатор 10 и блок 11 элементов ИЛИ - для преобразования пространственно распределенной случайной величины на выходе дешифратора

9, подчиняющейся известному закону распределения вероятностей, в пространственно распределенную случайнуй

ВЕЛИЧИНУ, ПОдЧиняющуюся требуемой функции распределения вероятностей.

Цепочка элементов 8, 9, 10 и 11 по функциональному назначению и арин;

88 ципу действия полностью аналогична соответствующим элементам известного. генератора P2). Коммутатор 10 может быть реализован с использованием любых переключателей; тумблеров, наборных полей и т.п.

Мультиплексор 5 и мультиплексор

13, входящий в состав управляемого элемента 3 задержки, могут быть реализованы на соответствующих элементах широко распространенных серий е интегральных комплексов элементов

133, 155, 500, 533: 133КП1 (16 — 11, 133КП7 (8 — 1), 133КП2 (4 -1), К155КП5 (8 — 1), К500 ИД4 164М (8-1) и К533 КП15 (8 — 11 . Bce указанные мультиплексоры имеют разрешающий вход W .,,что позволяет объединять их для коммутации большего количества информационных каналов, например 12, 16, 20, 24 и т.д.

Элемент 3 задержки и блок 12 неуправляемых элементов задержки, входящий н состав управляемого элемента 3 задержки, могут быть реализованы, например, с использованием линий

25 задержки типов МЛЗ и ЛЗТ, которые сопрягаются с интегральными комплексами элементов ° Кроме того, элементы задержки могут быть реализованы на триггерах (йчитта, входящих в

3(} интегральные комплексы элементов се- рий 133 и 155 133ТЛ1 и К155ТЛ1, в которых время задержки определяется значениями величин R и С.

Генератор потоков случайных собы35 тий (фиг.1 и 2) работает следующим образом.

Поступающий импульс опроса (ИО) сбрасывает: в нуль счетчик 8 и-запускает одновнбратор 2, на выходе ко4() торого появляется прямоугольный сигнал длительностью Т. Этот сигнал открывает элемент ЗАПРЕТ, поступает на первый вход элемента И и на вход управляемого элемента 3 задержки. После поступления ИО в течение времени управляемого элемента 3 задержки на его выходе присутствует низкий уровень . Следовательно, в течение этого времени на выходе элемента 4 находится высокий уровень,.и мульти50 плексор 5 пропускает импульсы от датчика 1 потоков случайных импульсов на вход элемента 7 задержки и через открытый элемент И 6 на счетный вход счетчика 8. Через время

55 t после прихода HO на выходе управляемого элемента 3 задержки появляется сигнал, который закрывает элемент 4, и мультиплексор 5 пропускает импульсы с выхода элемента 7 задержбо ки через открытый элемент И 6 иа счетный вход счетчика 8 и на вход элемента 7 задержки (фиг.2). Эти импульсы сохраняются элементом 7 .задержки от предыдущего цикла формирования случайного кода, поэтому

1083188 подан их на счетный чход счетчика 8, .обеспечим наличие корреляционной зависимости между величиной случайно-. го кода, сформированного в счетчике 8 в предыдущем цикле, и величиной случайного кода, формируемого. 5 в текущем цикле. Изменяя время заде жки В управляемого. элемента 3 задержки, можно управлять долей импульсов от предыдущего цикла, участвующих в формировании текущего случаМО ного кода, а следовательно, и сте пенью. корреляционной зависимости между формируемыми случайными величинами.

Количество импульсов, поступивших 15 на счетный вход счетчика 8 — случайный код - определяется интенсивностью 3 и вероятностными свойствами потока сигналов, формируемого датчиком 1 потоков случайных импульсов, а также длительностью интервала времени Т. Случайный код, сформированный в счетчике 8, при помощи дешифратора 9 преобразуется. в пространственно распределенную случайную величину, которая подчиняется известному закону распределения вероятностей, определяемому вероятностными свойствами потока, формируемого датчиком 1 потоков случайных импульсов, При помощи коммутатора 10 и блока 11 элементов

ИЛИ известная функция распределения вероятностей может быть преобразована в заланный закон распределения случайных величин. С приходом следующего импульса опроса процесс формирования повторяется.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого генератора пото;ков случайных событий определяется тем, что по сравнению с ЗВМ общего назначения (.базовым объектом>1он требует на 2-3 порядка меньших аппаратурных затрат для формирования потока случайных событий с требуемыми корреляционнымв свойствами. Кроме того, генератор позволяет формировать потоки как случайных, так и псевдослучайных величин, а также обеспечивает на 2-3 порядка более высокое быстродействие при формировании потоков корреляционно зависимых случайных событий.

Структура предлагаемого генератора потоков случайных событий позволяет достаточно просто осуществлять агрегатирование идентичных генераторов и на этой основе создавать многоканальные генераторы потоков случайных событий. При этом генератор при совместном использовании его с микропроцессором или микро-3ВМ дает возможность формировать нестационарные потоки случайных событий, а щи фиксированных (заданных ) корреляционных связях между событиями в потоке изменять (регулировать) функции распределения вероятностей формируемых случайных величин.

1083188 дпе>

Вь|код

Валид

Эл. Ф

Выкод

Выход !

Составитель A.Êàðàñîâ

Реактор М,Рачкулинец Техред О.Неце Корректор О. Билак

Заказ 1755/43 Тираж 699 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