Устройство для контроля генератора случайных чисел

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГЕНЕРАТОРА СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ, содерж--Чцее элемент II, блок управления, отличающееся тем, что, с целью новышения быстродействия и унрощения ycTpoiicTua, оно содержит дешифратор, группу триггеров, два счетчика, генератор тактовых импульсов , триггер и блок формирования интервала времени, а блок управления содержит элемент ЗАПРЕТ и элемент Н, выход которого соединен с входом Пуск блока фор-шрования интервала времени, с нулевыми входами триггеров группы и с нулевым входом триггера , единичный пыход которого является выходом Неисправность устройства , выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом первого счетчика, с первыми входами элемента ЗАПРЕТ и элемента И и с входом контролируемого генератора случайных чисел, выходы разрядов которого соединены с входами соответствующих разрядов дешифратора, выходы которого соединены с единичными входами соответствующих триггеров группы , выходы KOTOpbfx соединены с входами элемента И.соответственно , выход которого соединен со счетным входом С 5S второго счетчика, с входом Сброс (Л блока формирования интервала времени, с вторыми входами элемента И и элемента ЗАПРЕТ , выход которого соединен с синхронизирующим входом дешифратора , вькод блока фop иpoвaния интервала времени соеди}1ен с единичным входом триггера, выход переноса первого счетчика coeди eн с входом 00 Сброс второго счетчика, информаци онные выходы первого и второго счетсо со чиков являются соответственно первым и вторым информацион}1ымн ньг одами со устройства.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.,SU.—,„1087993

G 06 F 7/58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3553801/18-24 (22) )5.02.83 (46) 23.04„84. Бюл. Р 15 (72) А. И. Кузьмич, А. Г.Якубенко, В. А. Черников и A. С. Кобайло (71) !инский р:щиотехнический институт (53) 681.325(088.8) (56) ). Авторское свидетельство СССР

У 590754, кл. G 06 1 15/36, !976.

2. Авторское свидетельство СССР

К 796856, кл. С 06 F 15/36, 1979, 3. Авторское сг1 детельство СССР

1! - 822198, кл. С 06 " 15/36, 1979 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ K0HT> О!И

ГЕНЕРАТОРА СЛУЧА!!1!! !Х ЧИСЕЛ, содержащее элемент l1, блок управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, оно содержит э дешифратор, группу триггеров, два счетчика, генератор тактовых импульсов, триггер и блок формирования интервала времени, а блок управления содержит элемент ЗАПРЕТ и элемент И, выход которого соединен с входом

"Пуски блока формирования интервала времени, с нулевыми входами триггеров группы и с нулевым входом триггера, единичный выход которого является выходом "Неисправность устройства, выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом первого счетчика, с первыми входами элемента 3AIiPET н элемента И и с входом контролируемого генератора случайных чисел, выходы разрядов которого соединены с входами соответствующих разрядов дешифратора, выходы которо го соединены с едшгичными вхо— дами соответствующих триггеров группы, выходы которых соединены с входами элемента И.соответственно, выход которого соединен со счетным входом д н Il

Ю второго счетчика, с входом Сброс блока формирования интервала времени, с вторыми входами элемента И и элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с синхронизирующим входом дешифратора, выход блока формирования интервала времени соединен с единичным входом триггера, выход переноса р первого счетчика соединен с входом

"Сброс" в горого счетчика, ингзормационные выходы первого и второго счетчиков являются соответственно первым и вторым информационнььп1 вьгходами устройства.

1087993 входом контролируемого генератора случайных чисел, Вь(ходы разрядов которого соединены с Входами соответствующих разрядов дешифратора, выходы которого соединены с единичными входами соответствующих триггеров группы, выходы которых соединены с входами элемента И соответственно, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, с входом "Сброс 1О блока формирования итервала времени и с вторыми входами элемента И и элемента ЗЛПРГТ выход которого соединен с синхронизирующим входом дешифратора, выход блока формирования ин- 1 тервала времени соединен с единичным входом триггера, выход переноса первого счетчика соединен с вход |м

1I II

Сброс второго счетчика, инфс p?taцио t rbte t!I 1?(o,t«I Itcp«OI-o tt ut Opot o счет-70 чиков являются соответствсHIto первым и ВтоpbIM иitфОp! Iа цио!1» ььм и (1, .Iхo (а iи устройст«а.

На фнг. 1 »редставле»а структурная схема устройства; на Alit. 2 — 2 | схема блока у1 ран «е1гня .

Устро(1ст130 сОде ржи Г rnitcpатОр 1 тактовых импульс01|, ге»оратор " c!!tóчайных чисел, дсшифратор 3, группу триггеров,, 3л(ме»т 11 5, блок б

ЗО управления, счет 1ик 7, блок 8 формирования и(п ер(зал;1 1|реме»!1, триггер 9, 1 О. БJIoi( элемент И 11 !i элемент ЗАПРЕТ 12.

В предлагаемом устройстве »споль1 | эуется метод о(ге»к11 ?,3 (ctfi!;1»екOf0рой ран»омер»0 рас»ределе1п(ой случайной числовой пос31сч(о13ате11ь»ос.Г11, основанный на формиро«анин полного

11 набора событий и оценки отклон -« л от време»и, н течение которого это событие должно произойти с заданной вероятностью.

Устройство работает следующи:", Образом.

Началу работы устройства предшествует устано1зка его в исходное состоя— ние, т»е. сброс блока тригг еров 4 н триггера 9 В "О" и запуск фор i:Ipo;!ателя 8 време»ног0 интервала, -1.о осу- -,! ществляется им»ульсом с второго «шкода блока 6 управления, а сброс cI! чиков 7 и 10 происходит цикличеctlt н процессе работы. Количество триггеров блока триггеров 4 равно количеству выходов дешифратора 3 и ран»о м»оrc.ñòHó состоя»ий выхода генератора 2 случайных чисел. Процесс формирования

II fI гол»ого набора —îáû,òèé состоит в запомш «i и факта !!011»JIe»IIII случайных чнс е «, представленных дешифрато ром В ", |тар»ом коде в порядке их следов:-.::Нл с вь хода генератора 2 случайш,;:; чисел на блоке триггеров 4.

Происходит это следующим образом, Первый -Гакто ht!t импульс поступает на первый вход б31ока управления, на вход счетчика 7 и на вход генератора 2 случайнь(х чисел. Генератор 2 случайных чисел вырабатывает по этому импульсу некоторое случайное число «1, которое поступает на информационные ныходы дешифратора 3. При наличгпи на его втором входе нулевого уро«нл„ »оступающсго с »ервого выход<1 блОка б»»ь11р!!влепил, происходит дешифрац1|я данного случайного числа и; а «дном из 1;ыходон деш1(фратора н т(«Он:1(3 д,1»тель»ости тактового сигнала C;|хранлс Гс> низкий логический уровень» которьгй пост пает 1(а S-Вход

oo3 !! .,-с 1-||ующс n (,1у 1 pit t cера нз бл(|ка тр» -герон 4 и уста»авлинает гn I! "1". Остальпь(е триггеры из блока тр1гг(еров 4 свое состоя(гне не 1».?1е11я:(|т. 11 |хо?« i нсе.. . триггеров зав:,;01(, i 11а «хо,t,L» элементов И 5. ,па 1»ал cxcма сохпа»лет нулевой уровень»а 1;ь хаде:lpl условш1, что хотя бы один тригге! из блока триггеров / 1| (1" " |1(т (.. 1 13 11 V. I C t Л М С C то <1 Н НИ

С -т-, к 7 . мм11»;|е" кол|гчест«o такВ«1? .;;1;У„:.1Ь С С| ., l . O C У» i-:!(III ИХ;:, а L I n вхо;1 с г »оратора 1 так Гоных 11?1»уль—

СОВ, Т . Е . ЧНСJIO С Г(..IIЕР11Р013;1ПНЬГХ СЛУч(3й»(ьх чисел. !»OJ» лс!111L г(3 I!Iol о набор»" собь|т1;11 соот;!0 t cтву ет уста»о«вЂ” ке Вc. .-: тр1гггер01. 4 В с Оc fnÿltèc лог» "еск(п Од»ш»;i! „»р t 310?1 Its ..ыходе э л е ?1 (. . I I т а I l 5 т О i I . !.» 0 я в л я е т с я у р 0 !3 (. . и ь .10. ||:;!Око(1 един,(цы, а момент ltcp(õoда .. 3 Ity:1я В еди:п»(у (13«icltpyet CII счет« ик »i 1 0»(элес cIIII!ал с пыхОда схе>il l l поступ;.ст»а 13торой вход блоI(a 6 управлен»л, а также I;I второй вход формироват лл 8 |рсмс!»10«0 и(тер13а31а, сбрасызал его 13 ис any!I(3L сОстОл!»Не. ПОсле ч(ГО на 1|ремл c ytltc с f«013àit»J! ь Icov(31 0л:огическог0 уров»я»а 13ыходе элеме1 та И 5 з(1прс1цена работ» .(еьвифря тора 3, а на второй

I3I,I. :;.|д блока 6 управления разрешается прохож;!ение тактового импульса от генератора 1 т(1кт(3«ь|х 11мпульсов, который устанавлинае Г и исходное состояние блок триггеров 4 и тр1гггср 9, а форм11рователь 8 «реме»ногo ш1тервала запускает HB новый цикл форин)?ования временного интервала.

Требуемая длина Бременнага интер-. вала определяется к;».к

Т где С вЂ” период с! Рдонания тактовых импульсов с генератора тактавых импульсов;

r — длина последовательности случайнык чисел вида )е„, формируемых генератором 2 случайных чисел, необходимая для накопления "полного набора событий с вероятностью Р, Если "полный Набор". событий по.явится за время меньп(ее Т, то фогми-.

РанатЕЛЬ 8 ВРЕМЕННОГО И({ТЕ>)наЛа УСтананливается Б исходное состояние па первому входу и ожидает сигнал запуска на новый цикл формирования ..ременного интервала. Если за время Т полный набор событий He cci.ap»(IpaaBH >

",о формирователь 8 временнога интервала устанавливает триггер 8 Б Рд({ничное состояние. что означает либо отклонение aт нармальногa реж..ма р;.— боты генератора случайных чи(ел, л(- .: бо с вероятность (> (, ) -«г ) ложное срабатывание. Выход триггера 3 дс>г!>ж»-. и«в

jб

ПОЛЬЗОБаТЬСЯ дЛЯ HH jrеирав >НИЯ >еа> С ТЬ.

c>хР мы 0 Ол с(= и Олн 0 >- 0 к О и т 1? 0 ля, H B! > ? Ic мер в спучаг рВ60 1> (=Hf pат >г?а „-лу !айНЬГХ ЧИСЕ.П Б Ca CòаБЕ 1ЕеМ К aaa .Оду

ИИИЦИаЦИ»И B>UIBPBTF{01 О Г(РЕРЬ Бани!? ДЛ»ч "? остановки текущей программы, а ":îëå: точная проверка осуществляется допалНИТЕЛЬНЬПIИ С рРUC TÂ BÌII Прll раООТее В составе ЗБ)(программным Tec TO i.

Достоинс",an {(редлягаемаго yc Tpa:—

С тна СОСтОИт В -ràÌ, ЧТО ПРИ БОЗН!ЛКНОп:енин существенных отклонений п paботе генератора случ(п ных -!исел, от:-пав

1 a IIPO fJQCCP 0»- DIP НH)I 3 BFFBQ!;r r.fr F»>r(Qчается нозмо)(снасть патребл!ения бо-., п{их массивам чисел от неисправнога генератора и распространение Опп(бхи на уже полученные результаты. Зто с>собенно важно при контроле генераи оров случайных чисел, работаюп{их Б составе систем испытаний в маспггабе реального времени, где задержка с с>бнаружением о.гказа грозит выходом н нерасчетньгй режим и необратимьг{и изменениями в объекте испытаний, . . 1

Для аалее полнОй Оц(нки качpcTBB работы генератора случайных чисел имеется дополнительная информация: и — чис г 0 пол !{(.и< н аб>ара Б сабые> rr ий FIB ВыхОде c÷(ò÷èêB ) 0 >

>, — обп{ая д IHH B последаватель— (!ОСТИ Се!Учfirrнык ЧHCЕЛ> НРОб ходим::i?c д:)я формиро Бания и еr I I пол>(ль(л 11({б)аро Б „на первом

БЬГХО;(Р СЧ»Те{Яка 7. .)Олу >еннь,е змпирические значения и и 1 сранн;{Баются с тео!"Ртич«скими

-;H(l÷åHHaìH 3 1>х характеристик

) е) ге гее>

)c r= > и »() Не - ci ) .d

-. г>

l;f«с1 -- — члс.:Io Бозм >жньх с<:бы—

Т!Лй е КОТОРЫЕ М01 УТ ПО

>1БИTЬСЯ Б Д({иffаl(ЧH:.:ЛО

Бой и >следоват(Ihi!Ости(: ((Р(->ОН)!>{eский РS!Д; е (21 .I .> с) 1 ) >» — С f Bk IiарTi{0(О-. К 101!»1{и»

rl.1H »Ь(>П{СЛ >Бай (I;)CJIPДават -früaa:cти чисел Б:gäà U! „.

М){>{1{ и(!.ПЬН аЯ ДЛИН B ПОСЛЕiaa,!тель насти чисел ви(Т е ! сред;{яя длина последова(J

ТЕЛЬНOCТИ Чие ЕЛ ЛИда (1., >

ЕСЛ,r длин: IHC.ЛОБОй ПОСЛ»донаТЕЛЬ—

Г 1- 1- 1 (::B2Ч(! Cr - = -- ° е ГДP

1 (.d

) ь, 1)е- ЧИСHO !. THРЛ{{НГB

Так(лм образам, пред:IB ра(лства пс 3 валяет упрост ру caí -роля кB÷»ñ гва раб

r =- L, „ + к, Ф.).-гo 1>ола. (аakjое у( ить працедуаты 1 е Iepато({нь!>c .!(Чаfi ра ОБ БИО>ЛРр -{Е.) ряс (р»де.е)Е ь(Ы)(ЧИГ Р П 0 C> ав 1 »ЧI>Ю С И ЗБР C НЫМИ

)?ещениями „..11)H BTO>I IIOBI III((IP рость )сокр= (jIBPTc- Бремя,) 0

От(аз а и Од(10нремеl{на ум(!Iь

Т(>{ СКО >II> Py;,CP HHFI! II B (C> Т С Я аппаратурные затрать!. 10ВЬППЕНИ>3 бЫСт")Од«йС-,БИя

BI!01" устройства дастигаетс

Г(1) ЕДЛ »3 г 2— я За счет контроля, : (Р({ к,{ к аи оимеliения и(?БОГО приf{llипа

Обе;I(låöHaB(oùajc) получение о (- ОС ТИ е.:Л уе- а ЙI:ЫХ ЧИС(. Sj ПОЛУ-1 Е 1>Н аЯ Б р! зульт,!те аналиaà г«:-:.ератор(1 случай1{Ь ", е>ИЕ Р,! ПРИ " -ra >!И 1 - ГО !. 10 1m ее

:(у ч е;!0 и и е пных и >баров „:1(жит Б

Отих пределах> То вероятное ь Р пра-. Нпье(ой раб:>ты генеpB Toi с?I)>÷ 3é(if ()c

1087993 чества работы генератора случайных чисел за время существенно меньшее, чем это делается в известных устройствах за время меньшее необходимого для состоятельного анализа. 5

Для достижения поставленной цели в устройство контроля введены дешифратор, блок триггеров, формирователь временного интервала, триггер контроля. Оценка качества работы генера10 тора происходит путем контроля за накоплением "полного набора" состояний за время Т, определяемое вероятностьш P появления последовательности

U;, содержащей "полный набор" событии. При непоянлении такого события за интервал времени И, отрабатываемый формирователем временных интервалов срабатывает триггер контроля, что вызывает необходимость проведения более 2О тщательной проверки характеристик генератора, т.е. накопления выборки большего объема.

Для накопления состоятельной статистики "полных наборов". служит пер- 25 вый и второй счетчики. Производительность (быстродействие ) предлагаемого устройства как средства контроля повьппена и за счет того, что анализ потоков случайных чисел не поразрядный, а параллельный — все разряды числа U

Упрощение аппаратурной реализации достигнуто за счет контроля при эквивалентном количестве оборудования не одного двоичного, а всех разрядов числа U,, В противном случае для

1 контроля и разрядов числа U npu1 шлось бы испольэовать и устройств контроля, что потребовало бы пропорционального увеличения аппаратурных затраг.

Технико-экономическая эффективнос-.ь предлагаемого устройства обусловлена сокращением затрат машинного времени и на тестовые проверки генератора.

Если в качестве базового образца использовать программный тест контроля, то экономический эффект будет определяться экономией машинного времени, Однако TecTQBbN контроль — периодический. ффект оТ организации непрерывного контроля работы генератора случайных чисел зависит от важности и характера решаемой задачи, поэтому оценить его трудно.

1082993

Закан 26/4/46

Тираж 699 Подписное

В11ИИПИ Государственнсго комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll30359 11осква, Ж-35, Раупская наС., 1. /5

Филиал ППП "Патент", г,. огород, ул. Лзоек иаи, Составители н. Кв p;=c. n

Редактор В. Иванова Техред Л.Коцюонлк Коррскт,. 10. .lëкареико