Датчик случайных последовательностей

 

ДАТЧИК СЛУЧАЙНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ , содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен со счетным входом счетчика и с входом Опрос генератора случайных кодов, отличающийся тем, что, с целью повьшения быстроде1- ствия , он содержит два дешифратора ,, группу коммутаторов, регистр памяти и два коммутатора, выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми информационными входами коммутаторов группы, синхронизирующие входы которых подключены к выходу генератора тактовых импульсов, выходы первого дешифратора соединены с группой управляющих входов первого коммутатора соответственно и с первыми управляющими входами соответствующих коммутаторов группы, выходь второго дешифратора соединены d группой управляющих входов второго коммутатора соответственно и с вторыми управляющими входами соответствующих коммутаторов группы, первый и второй выходы каждого из которых соединены (Л соответственно с информационным и синхронизирующим входами соответствующего разряда регистра памяти, выходы которого соединены с группами информационных входов первого и второго коммутаторов соответственно.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1И

3(59 С 06 Р 7 58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3545106/18 — 24 (22) 24.12.82 (46) 07.07.84.Бюл. ¹ 25 (72) Б.И.Рубан, В.Ю.Ларченко, Н.Г.Коробков и Ю.Л.Колбасин (7 1) Харьковский ордена Ленина авиационный институт им. Н.Е.Жуковского (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 404078, кл. G 06 F 7/58, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР № 922737, кл. С 06 Г 7/58, 1981 (прототип). (54)(57) ДАТЧИК СЛУЧАЙНЫХ ПОСЛЕДОВА—

ТЕЛЬНОСТЕЙ, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен со счетным входом счетчика и с входом "Опрос" генератора случайных кодов, отличающийся тем, что, с целью повышения быстро- действия, он содержит два дешифратора,. группу коммутаторов, регистр памяти и два коммутатора, выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми информационными входа ми коммутаторов группы,. синхронизирующие входы которых подключены к выходу генератора тактовых импульсов, выходы первого дешифратора соединены с группой управляющих входов первого коммутатора соответственно и с первыми управляющими входами соответствующих коммутаторов группы, выходы второго дешифратора соединены с группой управляющих входов второго коммутатора соответственно и с вторыми управляющими входами соответствующих коммутаторов группы, первый и второй I выходы каждого из которых соединены соответственно с информационным и синхронизирующим входами соответствующего разряда регистра памяти, выходы которого соединены с группами информационных входов первого и второго коммутаторов соответственно.

1 101820

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при математическом моделировании сетей связи, систем управления, в системах формирования 5 ключевых кодов, устройствах формирования специальных сигналов, в составе автоматизированных систем управления и контроля.

В указанных областях возникает не- 10 обходимость формирования всех случайных кодов, содержащих rn позиций, на равно !! из которых располагаются единицы, а на остальных й! — П вЂ” нули.

Известны устройства, обеспечиваю- 15 щие получение последовательности кодов, содержащих m позиций, на р из которых располагаются единицы, а на остальных !и — !! — нули (1) .

Недостатком этих устройств являет- 20 ся их сложность.

Наиболее близким к изобретению является датчик случайных последова-. тельностей, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого сое- > динен со счетным входом счетчика и с входом "Опрос" генератора случайных кодов, первый и второй блоки сравнения, первый, второй и третий су""!маторы, первый и второй вычитателиЗ0 первый и второй делители. умножитель, компаратор, ключ, элементы ИЛИ и

Недостатком известного устройства является низкое быстродействие за счет необходимости выполнен. я onepa U i деления и умножения двоичных чис ел.

Целью изобретения является повы1 шение быстродействия устройства.

Для достижения поставленной цели в датчик случайных пос .едовательнос тей, содержащий генератор тактовых и|пульсов, выход которого соединен со счетным входом счетчика и с вхо- 4 дом Опрос" генератора случайных кодов, введены два дешифратора, группа коммутаторов, регистр памяти и два коммутатора, выходы которых соединены соответственно с первым и вто б рыми информационными входами коммутаторов группы, синхронизирующие входы которых подключены к выходу генератора тактовых импульсов, выходы первого дешифратора соединены с 55 группой управляющих входов первого коммутатора соответственно и с первы-ми управляющими входами соответствующих коммутаторов группы, выходы второго дешифратора соединены с группой управляющих входов второго.коммутатора соответственно и с вторыми управляющими входами соответствующих коммутаторов группы, первый и второй выходы каждого из которых соединены соответственно с информационным и синхронизирующим входами соответствующего разряда регистра памяти, выходы которого соединены с группами информационных входов первого и второго коммутаторов соответственно.

На фиг. 1 приведена структурная схема генератора; на фиг. 2 — схема одного коммутатора из группы коммутаторов.

Предлагаемый датчик содержит генератор 1 тактовых импульсов, генератор

2 случайных кодов, дешифратор 3, счетчик 4, дешифратор 5, коммутаторы 6, регистр 7 памяти, коммутаторы 8 и 9, входы 10 — 14 коммутаторов 6.

Все блоки предложенного устройства могут быть выполнены на основе серийных интегральных схем.

Работа датчика основана на методе случайных перестановок, который заключается в следующем, Дана произвольная

m.-разрядная двоичная последовательность, в которой находится !! равных единице разрядов. Берется первый разряд последовательности и е"o значение обменивается со значением случайно выбранного разряда этой же последовательности. Затем берется второй разряд данной последовательчости и

ego значение обменивается со значе"нием другого случайно выбранного разряда этой жг последовательности. указанная процедура повторяется й! раз. В результате получается последовательность> отличающаяся от исходной позициями единичных разрядов, но количество единиц при этом не изменяется.

В исходном положении счетчик 4 находится в нуле, а в регис".рг 7 хранится произвольное m-разрядное двоичное число, q произвольных позиций которого заняты единицами.

Рассмотрим работу датчика в течение одного такта.

Пусть состояние счетчика 4 равно а состояние генератора 2

Состояние счетчика 4 преобразуется дешифратором 5 в унитарный код, кото.1101820 рый подается на входы 12 коммутатора

6 и на управляющие входы коммутатора 9. Этот код определяет номер ячейки регистра 7. информация из которой через соответствующий К-й элемент И коммутатора .9 поступает на вход 14 всех коммутаторов 6. Формируемый ге- . нератором 2 случайный двоичный код преобразуется дешифратором 3 в случайный унитарный код (случайным яв- 10 ляется номер единичной позиции кода), который подается на входы 11 коммутаторов 6 и на управляющие входы коммутатора 8. Этот код определяет номер второй ячейки регистра 7, информация 15 из которой через соответствующий

Ь-й элемент И коммутатора 8 поступает на вход 13 всех коммутаторов 6., Информация от коммутатора 8 проходит через структуру 6.2 на информацион- 20 ный вход только той ячейки регистра

7, номер которой совпадает с камерой единичной позиции формируемого счетчиком 4 и дешифратором 5 унитарного кода, который поступает на входы 12 25 коммутаторов 6, поскольку данный унитарный код может открыть только один из элементов И структур 6.2.

Информация от коммутатора 9 проходит через соответствующую структуру 6.2 на информационный вход только той ячейки регистра 7, номер которой совпадает с номером единичной позиции формируемого генератором 2 и дешифратором 3 случайного унитарного кода который поступает на входы 11 коммутаторов 6.

Таким образом, информация из K --й" ячейки регистра 7 поступает на информационный вход L-й ячейки этого 40 же регистра, а информация из L-й ячейки поступает на информационныи вход K --й ячейки регистра 7. Очередной тактовый импульс может пройти через элемент 6.1 на управляющие входы соответствующих ячеек регистра 7, номера которых совпадают с номерами единичных позиций в унитарных кодах, поступающих на входы 11 и 12 коммутаторов 6. Тем самым обеспечивается запись новой информации в ячейки ре гистра 7 с номерами K и „ и режим хранения информации для всех остальных ячеек регистра.

Запись происходит следующим образом.

По переднему фронту тактового импульса первые ступени K -го и Ь -ro триггеров регистра 7 воспринимают новую информацию, которая передается во вторые ступени этих триггеров по заднему фронту этого же тактового импульса. Таким образом, за один такт работы устройства происходит обмен информацией между двумя ячейками регистра 7, одна из которых определяется детерминированно состоянием счетчика 4, а другая — случайным образом состоянием генератора 2. По окончании тактового импульса состояние счетчика 4 увеличивается на единицу, а на выходе генератора 2 форми руется новый случайный двоичный набор.

С приходом тактовых импульсов содержимое всех ячеек регистра 7 перемешивается случайным образом, но количество единиц в новой последовательности остается таким же, как и в исходной. Полученную последователь. ность можно испольэовать для формирования следующей.

1101820

Составитель А.Карасов

Редактор B.Äàíêo Техред Т. Маточка Корректор В. Бутяга

Заказ 4769/33 Тираж 699 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