Генератор случайных процессов

 

ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ , содержащий генератор тактовых импульсов,выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, информационный вход которого подклю;чен к выходу первого датчика случайных чисел, а выход первого ключа соединен с первым входом схемы сравнения, выход которой соединен с управляющим входом второго ключа, выход которого соединен со считывающим входом первого блока памяти, выход которого является выходом генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, он содержит умножитель, второй блок памяти, дискриминатор, третий ключ и второй датчик случайных чисел, выход которого соединен с информационным входом третьего ключа, управляющий вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход третьего ключа соединен с информационным входом второго ключа и со входом дискриминатора, группа выходов которого соединена с группой считывающих g входов второго блока памяти соответ- (Г ственно, группа адресных входов которого соединена с группой выходов первого блока памяти соответственно, а группа выходов второго блока памяти соединена с группой входов умножителя соответственно, выход которого соединен со вторым входом схемы сравнения. ел 00 со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(5У) G 06 F 7 58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

21 ) 3592110/18-24

22) 17.05.83 (46) 30.07.84. Бюл. 9 28 (72) Л.В.Боброва, Н.В.Киселев и A.Ã.ßêóáîâñêàÿ (71) Северо-Западный заочный политехнический институт (53) 681.325(088.8) (56). 1. Авторское свидетельство СССР

Р 723632, кл. С 06 F 7/58, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

9 809127; кл. G 06 F 7/58, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 781799, кл. G 06 F 7/58, 1978.

4. Авторское свидетельство СССР

В 752311, кл. G 06 F 7/58, 1978 (прототип). (54)(57) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, информационный вход которого подклю:чен к выходу первого датчика случайных чисел, а выход первого ключа соединен с первым входом схемы сравнения, выход которой соединен с управляющим

„„SU„„1105891 А входом второго ключа, выход которого соединен со считывающим входом первого блока памяти, выход которого является выходом генератора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, он содержит умножитель, второй блок памяти, дискриминатор, третий ключ и второй датчик случайных чисел, выход которого соединен с информационным входом третьего ключа, управляющий вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход третьего ключа соединен с информационным входом второго ключа и со входом дискриминатора, группа выходов которого соединена с группой считывающих Я входов второго блока памяти соответственно, группа адресных входов ко- gf торого соединена с группой выходов первого блока памяти соответственно, а группа выходов второго блока памяти соединена с группой входов умножителя соответственно, выход которо-го соединен со вторым входом схемы Ое ° сравнения.

1105891

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для генерирования случайных процессов, заданных семейством двумерных плотностей вероятности.

Известны устройства, генерирукщие случайные процессы с эаданнымн двумерными плотностями 51 ),(2 )и (33

Однако известное устройство(1) позволяет генерировать случайный процесс, заданный только одной двумерной плотностью вероятности иэ семейства двумерных плотностей, что снижает точность моделирования по сравнению, например, с другими известными устройствами (2) и f3)

Данные устройства предназначены для генерирования случайного процесса по семейству двумерных плотностей, но их принци.: действия основан на представлении моделируемого процесса суммой марковских процессов, что ограничивает класс моделируемых процессов °

) 10

Наиболее близким техническим рещением к данному изобретению 25 является генератор случайных процессов, содержащий источник опорно го напряжения, блок регистрации, датчик случайного сигнала, выход которого подключен к информационному входу первого ключа и первому входу блока сравнения, а первый вход датчика случайного сигнала объединен с первым управляющим входом первого ключа и подключен к выходу блока сравнения, выход первого ключа соединен со входом развертки, а также счетчик, элемент памяти, второй ключ, блок памяти и функциональный преобразователь, входы которого соединены соответственно с выходами блока памяти, элемента памяти и блока развертки, выход которого соединен также с первым входом счетчика, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, выход функционального преобразователя соединен со вторым нходом блока сравнения, выход которого соединен с первым входом блока памяти и первым управляющим входом 50 второго ключа, второй управляющий вход которого объединен со вторым входом блока памяти, со вторым входом датчика случайных чисел, со нторым управляющим входом первого ключа и подключен к первому входу счетчика, второй выход которого подключен к третьему входу датчика случайных сигналов, третьему управляющему входу первого ключа, третьему управляющему входу второго ключа и блока памяти, четнертый вход которого объединен со входом блока регистрации и подключен к выходу нторого ключа, информационный вход которого подключен к выходу элемента, памяти, вход которого соединен с выходом первого ключа f4 ).

Данное устройство предназначено для моделирования случайных процессов по заданному семейству двумерных плотностей вероятности.

Недостатком устройства является малое быстродействие.

Целью изобретения является ловышение быстродействия генератора.

Для достижения поставленной цели н генератор случайных процес.ов, содержащий генератор т:.:::.- ных импульсов, выход которог" соединен с управляющим входом первого ключа, информационн. ;::..ог которо"c подключен к выход . .,".,. -.o дат ика случайных чисе, а выход первого ключа соединен с первым входом схемы сравнения,. выход которой соединен с упранл-.:."т„.им входом второго ключа„ эы-.;:,.:, которого соединен со с -.. :=.-(веющим входом первого блока па.".яти, выход которого является выхсдом генератора„ введены умножитель, второй блок памяти, дискриминатор, третий ключ и второй датчик случайных чисел, выход которо;.о соединен с информационным входом третьего ключа, управляющий вход которого подключен к выходу генератора таковых импульсов, а выход третьего ключа соединен с информационным входом второго ключа и со входом дискриминатора, группа выходов которого соединена с группой считывающих входов второго блока памяти соответственно, группа адресных входов которого соединена с группой выходов первого блока памяти соответственно, а группа выходов второго блока памяти соединена с группой входов умножителя соответственно, выход которого соединен со вторым входом схемы сравнения.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого генератора.

Генератор содержит дискриминатор

1, блок 2 памяти, умножитель 3, схему 4 сравнения, ключ 5, датчик 6 случайных чисел, ключ 7,. блок 8 памяти, ключ 9, датчик 10. случайных чисел, генератор 11 тактовых импульсон.. Блок 2 памяти содержит дискриминаторы 12 и матрицы 13 потенциометров.

Генератор предназначен для моделирования случайного процесса х(Ц, заданного семейством % двумерных плотностей вероятности (и(м, — „ к;,i g), Ь 1 Ъ Поскольку все двумерные плотности ы(х;- г,„, к,,,) иэ семейства двумерных плотностей ьэаимно независимы, в каждый момент времени условная плотность вероятности М(х /х, х, х формируемого значения х; реализации случайного процесса может быть выраже1105891

25

ы х., х.) 45

55

65 на через произведение двумерных плотностей ("x%; 1х")-2 " х1- с}=Ю(Х 1 Х1)cu(x 2 X;I., ."ur(x,. „, х,) Для простоты записи здесь везде исключено написание интЕрвалов статистической зависимости < поскольку индекс ), совпадает с индексом первого параметра двумерных плотностей.

Аппроксимироьанные значения двумерных плотностей выставлены на матрицах 13 потенциометров блока памяти 2. Первая матрица 13„ предназ- 15 начена для запомййания двумерной плотности w(x; 1, х;) распределение ее значений по столбцами строкам матрицы следующее:

w(xx „,xr),и(х,,х;),,w(xХ,x..), ш(хх,х".),ш (хх,хх),...,ш(хХ...r",). значений, которые могут принймать соответственно величины х, и х

Вторая матрица 13 предйазначена для запоминания двумерной плотности

+ x ),.ì(õ. х .) ...,w(x+ x+}

Последняя, К-я матрица 13 служит

40 для запоминания двумерной плотности и(х",,„, х",. ),ш(х ., х", ),...,ш(х"... X"",,. ) .

Блок памяти 8 предназначен для хранения значений х;,..., х,. „, х; . Беличиных,,х,, х,, должны подаваться соответствейно на входы дискриминаторов 12, 122, 12<. В зависимости от значейий ьеличиных, > дискримина— тор 12 должен осуществить выбор

t -ой строки матрицы 13 . Дискриминатор 1 предназначен для выбора

-ых столбцов, соответствующих значению величины х,. В качестве значения х принимается значение

1 равномерно распределенной случайной величины,. от второго датчика 10 случайных чисел.

Пуск генератора осуществляется при запуске генератора 11 тактовых импульсов, который открывает первый

5 и третий 9 ключи и пропускает сигналы от первого 6 и второго 10 датчиков случаиных чисел соответственно на первый вход схемы сравнения 4 и вход дискриминатора 1.

Если ьеличина сигнала от первого датчика равна г, сигнал с ь-го выхода дискримийатора 1 подключает все и-е столбцы матриц 13.

В К+1 ячейку блока 8 должны предварительно записать значения х,,,х,. 2, л „, х,, что равносильно подключению в матрицах 13к...13,,13 соответственно в-й,...,(-й, s-й .1 строк. В результате ко входам умножителя 3 окажутся подключенными выходы потенциометров на пересечении и-го столбца и в-й, 5-й, s-й строк, что равносильно появлению на выходе умножителя 3 сигнала, пропорционального произведению ш(x.,r",)и(х.,x.)...и(х, „, x".) — V(x (xx

i-2 - 1 -1х} х которое поступает на второй вход схеьы сравнения 4. Осуществляется проверка соответствия величины x, =

I плотности вероятностиЧ х „х., 1

x";„,) по правилу Неймана:ч(х;/х,,х .

И

1 х. )>rÄ. Если неравенство выполняется, 1-Ф, 1 х величина г может быть принята эа реализацию х,. Схема сравнения 4 срабатыьает, по ее сигналу открывается ьторой ключ 7, и величина r записывается ь(К+1) ячейку блока что приводит к сдвигу всех хранящихся ь блоке чисел и выдаче на входы дискриминаторов 12,; 12,...,12, соответственно чисел х, .=х,,-х;

2 хи

=х; >-...(х;,) х<и выбору в блок памяти

2 И-й, I-é,..., t-8 строк соответственно матриц 131, 13,...,13 .

В следующий такт работы генератора 11 в зависимости от величины второго датчика 10 случайных

2 чйсел будет выбран и столбец ьсех матриц, на выходе умножителя 3 будет произведение, пропорциональное ш(х Х „х, )ш(х,, х, )- ø(x,. „, х*)= (х,)х,, х ..., х -2 1- fc) которое поступает на второй ьход схемы сравнения 4 и сравнивается с поступившей на ее первый вход вели чнной r2 . Если выполняется неравен1 ство Неймана величина r принимается в качестве

z очередного значения x., и циклы

1 работы устройства повторяются. Если

1105891

ВНИИПИ Заказ 5602/36 Тираж б 99 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4 последнее неравенство не выполняется, схема сравнения 4 не срабатывает, и после очередного такта работы .генератора 11 будет проверяться неравенство ч(х к, х!,..., õ ) > где х =х

Таким образом может быть сформирована реализация случайного процесса произвольной длины, заданного семейством двумерных плотностей вероятности.

По сравнению с прототипом предло женное устройство позволяет существенно повысить быстродействие, так как при формировании каждого значения реализации требуется проверка одного неравенства Неймана, а не

К, как в прототипе. По сравнению с базовым объектом предложенное устройство позволяет расширить класс решаемых задач, так как генерирует случайный процесс, заданный семейством двумерных распределений, в то время как базовый объект — процесс с одномерным распределением.