Датчик случайных чисел

 

ДАТЧИК СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ ПО авт. св.№ 723633, о т л и.ч ающ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения нестационарности процесса, он содержит сумматор, умножитель, счетчик, вторую схему сравнения, две группы ключе третий , четвертый, пятый и шестой блоки памяти, четвертый и пятый функциональные преобразователи, управлякадие входы которых объединены между собой и с первым входом второй схемы сравнения и подключены к ннформационному выходу счетчика, счет .ный вход которого объединен с управляющими входами ключей первой и второй групп, сумматора и умножителя, и подключен к выходу первой схемы сравнения, а установочный вход счетчика подключен к выходу второй схемы сравнения, второй вход которой является управляющим входом датчика , группа выходов третьего блока памяти соединена с первой группой входов ключей первой группы соответственно , вторая группа входов которых подключена к группе выходов четвертого блока памяти соответственно, а группа выходов ключей первой группы соединена с группой входов четвертого функционального преобразователя соответственно, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к (Л выходу ключа, а выход суквлатора соединен с первым входом умножителя , выход которого являе ся выходом датчика, группа выходов пятого блока памяти .соединена с первой группой входов ключей второй группы соответственно, вторая группа входов которого подключена к группе выходов шестого блока памяти соот90 &0 ветственно ,; а группа выходов ключей второй Группы соединена с группой входов пятого функционального преобразователя соответственно, выход 00 которого соединен с входом умножителя. :о

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) G 06 F 7/5

У

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61 ) 723633 (21) 3530274/18-24 (22) 28.12.82 1 (46) 30.03.84. Бюл. Р 12 (72) Л.В.Боброва, H.B.Êèñåëåâ;

Е..Н.Êóçíåöîâà, Э.С,Шмидт и A.Ã.ßêóáîâская (71) Северо-Западный заочный политеХнический институт (53) 681,325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 723633, кл. 5 06 F 7/58, 1978 (прототип J.

2. Путилин A.Á. Политрон. М., "Энергия, 1980, с.18. (54)(57) ДАТЧИК СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ по авт. св. В 723633, о т л и,ч а юшийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения нестационарности процесса, он содержит сумматор, умножитель, счетчик, вторую схему . сравнения, две группы ключей, третий, четвертый, пятый и шестой блоки памяти, четвертый и пятый функ- циональные преобразователи, управ- ляка(ие входы которых объединены между собой и с первым входом второй схемы сравнения и подключены к информационному выходу счетчика, счет,ный вход. которого объединен с управляющими входами ключей первой и второй групп, сумматора и умножителя и подключен к выходу первой схемы сравнения, а установочный вход счетчика подключен к выходу второй схеьы сравнения, второй вход которой является управляющим входом датчика, группа выходов третьего блока памяти соединена с первой группой входов ключей первой группы соответ..ственно, вторая группа входов кото- . рых подключена к группе выходов четвертого блока памяти соответственно, а группа выходов ключей первой группы соединена с группой входов четвертого функционального преобразователя соответственно, выход которого соединен с первым входом сумматора, Pl второй вход которого подключен к выходу второго ключа, а выход сумматора соединен с первым входом умножи. теля, выход которого является выхо.дом датчика, группа выходов пятого блока памяти .соединена с первой группой входов ключей второй группы соответственно, вторая группа вхо.дов которого подключена к группе выходов шестого блока памяти соот ветственно,; а группа выходов ключей второй группы соединена с группой .входов пятого функционального преобразователя соответственно, выход которого соединен с втоРым входом умножителя.

1083189

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для моделирования нестационарной последо вательности случайных чисел (случайных векторов ) c двумерной плотностью вероятности .

По основному авт.св. М 723633 известен датчик случайных чисел, содержащий последовательно соединенные генератор линейно изменяющего ся напряжения,"первый функциональнйй преобразователь с подключенным к его

/ управляющим входам первым блоком памяти, первый ключ, интегратор и первую схему сравнения, второй вход которой соединен с генератором равномерно. распределенных чисел, а выход подключен к генератору линейНо-изменяющегося напряжения,генера-„ тору равномерно распределенных чисел и управляющему входу второго ключа, второй управляющий вход которого связан с генератором линейно изменяю; щегося напряжения, а основной вход соединен с входом первого функционального преобразователя, объединенным с входом второго функциональ° ного преобразователя. управляющие входы второго функционального преобразователя подключены к второму блоку памяти, входы которого связаны с выходами третьего функционального преобразователя ° Считывающий вход функциональногО преобразователя соединен с выходом второго ключа Г1 3 и C2$.

Недостатком данного датчика является моделирование только стационарной последовательности случайных чисел (случайных векторов f, в то время как для моделирования реальной ситуации, как правило, необходимы нестационарные числа.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей датчика эа счет обеспечения нестационарности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что датчик случайных чисел содержит сумматор, умножитель, счетчик, вторую схему сравнения, две группы ключей, третий, четвертый, пятый и шестой блоки памяти, четвертый и пятый функциональные преобразователи,управляющие входы которых объединейы между собой и с первыМ входом второй схемы сравнения и под-, ключены к информационному выходу счетчика, счетный вход которого объ. единен с управляющими входами ключей перврй и второй групп, сумчаФОра и умножителя и подключен к выходу первой схемы сравнения а установоч" ный вход счетчика подключен к выходу второй схемы сравнения, второй вход которой является управляющим входом датчика, rpyrma выходов треть

его блока памяти соединена с первой группой входов ключей первой группы соответственно, вторая группа входов которых подключена к группе-выходов .четвертого блока памяти соответственно, а группа выходов ключей первой группы соединена с группой входов четвертого функционального преобразователя соответственно, вы10 ход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго ключа, а выход еумматора соединен с первым входом умножителя, выход которого является выходом датчика, группа выходов пятого блока памяти соединена с первой группой входов ключей второй группы соответственно, вторая группа входов которого подключена к группе выходов шестого блока памяти соот20 ветственно, а группа выходов ключей второй группы соединена с группой входов пятого функционального пре образователя соответственно, выход которого соединен с вторым входом

25 умножителя.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого датчика.

Датчик содержит генератор 1 линейно изменяющегося напряжения, функ30 циональный преобразователь 2, блок 3 памяти, ключ 4, интегратор- 5, схему

6 сравнения, генератор 7 равномерно распределенного случайного сигнала, ключ 8, функциональный преобразователь 9, блок 10 памяти, функциональный преобразователь 11, блоки 12 и

13 памяти, группу ключей 14, функ- . циональный преобразователь 15,блоки 16 и 17 памяти, группу ключей 18, 40 функциональный преобразователь 19, счетчик 20, схему 21 сравнения, сумматор 22, умножитель 23 и блок 24 регистрации.

В качестве функциональных преобраэователейе 2, 9, 15 и 19 испольэо45 ванн функциональные преобразователи типа "политрон", которые указаны в L23.

Работа датчика заключается в следующем. Двумерная плотность вероят50 .ности N(X„, g<) случайного вектора может быть представлена через одномерную плотность вероятности N(X„J

ОДной из компонент вектора и условНУЮ ПЛОТНОСТЬ BePOHTHOCTH Y(j(/ fgj

55 второй компоненты: а(х„,х, ) =а(к„}v(x,/х„) .

Первый функциональный преобразователь 2 в совокупности с блоком 3

60 памяти предназначен для моделирьвания одномерной плотности Ф(Х1), а второй Функциональный преобразователь

9 в совокупности с вторым блоком 10 памяти - для моделирования условной вероятности Ч(Х1/х2 ) . Второй блок

1083189

10 памяти состоит иэ N строк потенциометров для запоминания значений (У /gq), Ч(Х2/Х „),..., Ч (Х /Х ., ) в то время как первый блок памяти включает в себя лишь одну строку (один ряд потенциометров). Третий . функциональный преобразователь 15 в совокупности с блоками 12, 13, 14, 22 и 4 предназначен для задания нестационарности по математическому ожиданию реализаций случайного вектора, а четвертый функциональный преобразователь 19 в совокупности с блоками 16, 17, 18 и 23 — для задания закона нестационариости по дисперсии . Счетчик 2О и схема сравнения 21 необходимы для организации считывания законов нестацнонарнооти функциональных преобразователей

15 и 19.

" Датчик работает следующЕМ образом.

Синхронно включается генератор. ..1 линейно изменяющегося напряжения

:и генератор 7. Развертка от генератора 1 считывает с функционального,, преобразователя 2 функцию 9I/(X„) %(Ю и через двухпоэиционный ключ 4, который в начальном положении эаьыкает цепь преобразователь 2 - интег-. ратор 5, поступает на интегратор 5, с выхода которого напряжение, пройор

;t

I циональное (t) gt, поступает на

О первый вход первой схемы 6 сравнения для сравнения с величиной от генератора 7. В,момент равенства напряжений на входах схеьы 6 вели.чина 1 пропорциональна формируемой . случайной величине Х с плотностью вероятности Ф(Х ) (т.е. первой ком» поненте двумерного случайного вектора или первому члену случайной после. довательности ). Схема 6 сравнения выдает сигнал, который открывает ключ 8, пропускающий напряжение развертки генератора 1 на вход функционального преобразователя 11 дпя определения по величине Х вида функ. ции Ч(Х /Х„ ) . Одновремеийо сигнал от первой схемы 6 сравнения поступает на вход счетчика 20 и перебрасывает двухпозицнонные ключи 14 и 18 в результате к управляющим входам четвертого функционального преобразователя 15 окаэываетоя подключенным третий блок 12 памяти, в котором хранится закон,(4) нестационарнос» ти математического ожидания для компоненты Х, а к управляющим входам пятого фуйкционального пуеебразователя 19 подключается пятый блок 16 .;памяти, на котором выставлен закон Ч „(Ф) нестационарности днаперсии компоненты Х„ . Все дополнительные блоки 12, 13, 16 и 17 памяти идентичны первому блоку 3 памяти, т,е. представляют сЬбой один ряд по.тенциометров. Связь выходов блоков памяти и управляющих входов функцио-. нальных преобразователей следующая:

М выходов третьего блока 12 памяти связаны с Й нечетными управляющими входами четвертого преобразователя

15, а М выходов четвертого блока 13 памяти - с и четными управляющими входами четвертого преобразователя

15. Аналогичным образом связаны,блоки 16 и 17 и преобразователь 19.

Поскольку на выходе счетчика 20

15 присутствует сигнал, соответствующий единице, считывающие лучи четвертого и пятого функциональных преобразователей 15 и 19 (имеется ввиду, что в качестве всех функцио20 нальных преобразователей использованы ЭЛТ ЛФ9П вЂ” политрон ) окажутся под первыми Функциональными пластинами, т.е. считаны величины . .,(1 ) с выхода преобразователя 15 и (У /+„) с

25 выхода преобразователя 19. Первая величина суммируется в сумматоре 22с параметром Х,, а вторая умножается в умножителе 23 с суммой (X „+Ì„(t„Ö

В результате на выходе датчика будет

30 величина Yq(С„) (Х„ + Ч„(t )).

В связи с тем, что сигнал от пер.вой схемы 6 сравнения поступает такI же на управляющие входы генераторов 1 и 7 и ключ 4, датчик начинает

35, следующий цикл работы. Теперь напря жение развертки генератора 1 .считывает функции Ч(Х /Х„) с второго функционального преобразователя 9, так как в зависимости от амплитуды

40 сигнала Х„ выдается сигнал по соответствующему выходу преобразователя

11, который подключает к управляющим входам второго функционального.преобразователя 9 набор потенциометров, соответствующий функции Ч(Х /Х )

45 а функциональный преобразователь 2 отключен от интегратора 5. Ключ 4

:переброшен сигналом от первой схемы б сравнения и затикает цепь преобразователь 9 — интегратор 5.

Начинается формирование второй ,компоненты Х . Когда она сформирована, сигнал от схемы 6 сравнения сбрасывает на ноль сумматор 22 и умножитель 23, открывает ключ 4, закрытый до этого нулевым сигналом от," генератора 1 по первому управляющему входУ, и перебрасывает ключи 4, 14 и 18. В результате к управляющим

60 пластинам четвертого преобраэователя

15 подключается четвертый блок 13 памяти, моделирующий закон V (tl не- стационарности матожидания компоненты Xg, а к управляющим пластинам пятого функционального преобразова1083189

Составитель A.Карасов

Редактор М.Рачкулинец Техред Т.Фанта Корректор. О.Билак

Заказ 1755/43 Тираж б99 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 теля 19 подключается шестой блок 17 памяти, моделирующий закон М (Ф! нестационарности дисперсии компоненты

Xz. Поскольку на выходе счетчика

:20 присутствует сигнал, соответствую. щий двойне, считывающие лучи пре- 5 образователей 15 и 19 оказываются под вторыми функциональными пластинами и считывают величины соответственно (С„) и М2 (т, . На выходе датчика будет величина М2 (Е (К + 10 .+ 9Z (4.:! . В два следующих такта работы на выходе датчика будут величины Ч 1(Z1(Х .ф + (2Ц, 2(gt(+ Y> (Щ и т.д.

Когда в 25-й цикл работы датчика величина установки второй rxema 21

=равнения сравнится с показанием счет чика, схема 21 выдает сигнал сброса для счетчика 20. Это означает, что уже сформирована случайная последовательность заданной длины с требуемой нестационарностью. далее формируются числа, составляющие новую последовательнОсть, т,е. вновь перебираются значения . (1), 2 (41)

Ч (< }, +Z(< ) и т.д

Таким образом, предлагаемый датчик позволяет моделировать последо-.

1 вательность сл чайныХ;чисел (векторов с двумерным распределением и заданной регулируемой нестационарностью математического ожидания и дисперсий компонент вектора, что расширяет класс решаемых задач по сравнению с известными датчиками.