Генератор случайного процесса

 

ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА , содержащий первый источник шума-, выход которого соединен с входом компаратора; , группу компараторов, группу блоков памяти, группа выходов каждого, компаратора группы соединена соответственно с первой группой адресных входов соответствующего блока памяти группы, группу схем сравнения, выходы которых соединены с входами элемента И соответственно, выход которого соединен с управляницим входом ключа , о тли ч ающий ся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора за счет получения семейства двухмерных распределений , он содержит два элемента задержки , блок памяти, генератор тактовых импульсов и второй источник шума, выход которого через первый элемент задержки соединен с nepBtiO H входами схем сравнения группы, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих блоков памяти группы, вторая группа адресных входов каждого из которых подключена к группе выходов компаратора соответственно, выход первого источника шума через второй СП элемент задержки соединен с информационным входом ключа, выход которого соединен с информационным входом блока памяти, вход Запись которого подключен к выходу элемента И, выход генератора тактовых импульсов соединен с входами Опрос первого и второго источников шума и с входом Считьшание блока памяти, группа информационных выходов, которого соединена с входами соответствующих компараторов группы.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

: РЕСПУБЛИН (19) ((1) 4(5ц Cj 06 F 7/58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3670696/24-24 (22) 08.12.83 (46) 30.06.85. Бюл. Ф 24 (72) Л.В.Боброва, Н..В.Киселев, l0.С.Соболев и А.Г.Якубовская (71) Северо-Западный заочный политех нический институт (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

-У 777798, кл. Cj 06 F 7/58, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

У 7И799» кл. «j. 06 F 7/58» 1978.

3. Авторское свидетельство СССР

Ф 752311, кл. Cj 06 F 7/58» 1978.

-4. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 3373603/24-24, кл. Q 06 F 7/58, 1981 (прототип). (54)(57) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕС=

СА, содержащий первый источник шума; выход которого соединен с входом компаратора, группу компараторов, группу блоков. памяти, группа выходов каждого. компаратора группы соединена соответственно с первой группой адресных входов соответствующего блока памяти группы, группу схем сравнения, выхо- ды которых соединены с входами элемента И соответственно, выход которого соединен с управляющим входом ключа, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора за счет получения семейства двухмерных распределений, он содержит два элемента задержки, блок памяти, генератор тактовых импульсов и второй источник шума, выход которого через первый элемент за-. держки соединен с первЬми.входами .схем сравнения группы, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих блоков памяти группы, вторая группа адресных входов каждого из которых подключена к группе выходов компаратора соответственно, выход первого источника шума через второй р элемент задержки соединен с информационным входом ключа, выход которо- С го соединен с информационным входом блока памяти, вход "Запись" которого подключен к выходу элемента И, выход генератора тактовых импульсов соединен с входами "Опрос" первого и второ.(ro источников шума и с входом "Счи- . тывание" блока памяти, группа информа ционных выходов, которого соединена с входами соответствующих компарато- Ю ров группы.

4ь

1164704

Изобретение относится к вычисли- . тельной технике и предназначено для моделирования случайного процесса, заданного семейством двухмерных распределений (случайногс поля).

Известны устройства, предназначен ные для моделирования случайных про- цессов (1), j2) и (3) .

Они позволяют воспроизводить случайные процессы с двухмернйми распре-10 делениями, но не дают возможности моделирования.случайных полей.

Наиболее близким к предлагаемому

- является генератор случайного процес- са j4) содержащий первую группу ис- 15 точников шума, выходы которых соединены с входами трехнелинейных преобразователей, компаратара и группы ключей, выходы которых являются выходами генератора и соединены с вхо" 20 дами других компараторов, выходы которых соединены с входами блоков памяти, выходы которых соединены с управляющими входами нелинейных преобразователей, выходы которых соедине- 25 ны с первыми входами схем сравнения, .

-вторые входы которых подключены к выходам источников шума второй груп-. пы, а выходы схем сравнения соединены с входами элемента И, выход котс- 50 . рого соединен.с управляющими входами ключей.

Недостатком устройства. является невозможность моделирования случайНОГО пОля, заданного семейством двух"35 мерных плотностей вероятности.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей генератора за счет получения семейства двухмерных распределений, т.е. случайного поля.

Для достижения поставленной цели в.известный генератор случайного процесса„ содержащий первый источник шума, выход которого соединен с вхо- 45 дом компаратора, группу компараторов, группу блоков памяти, группа выходов каждого компаратора группы соединена есстветственно с первой группой адресных входов соответствующего бло- 50 ка памяти группы, группу, схем сравнения, выходы которых соединены с входами элемента И срответственно, выход которого соединен с управляющим входом ключа, введены два эле- . 55. мента задержкИ, блок памяти, генератор тактовых импульсов и второй источник шума, выход которого через г 4, первый элемент задержки соединен с первыми входами схем сравнения группы, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих блоков памяти группы, вторая группа адресных входов каждого из которых подключена к группе выходов компаратора соответственно, выход первого источника шума через второй элемент задержки соединен с информационным входом ключа, выход которого соединен с информационным входом блока памяти, вход ."Запись" которого подключен к выходу элемента И, выход генератора тактовых импульсов соединен с входами "Опрос" первого и второго источников. шума и с входом,"Считывание" блока памяти, группа информационных выходов которого соединена с входами соответствующих компараторов группы.

На фиг.1 приведена блок-схема генератсра; на фиг.2 — схема одного из блоков памяти группы блоков памяти; на фиг.3 — схема другого блока памяти; на фиг.4 — схема ключа, применен" ного в блоке памяти (фиг.3).

Генератор содержит компаратор 1, группу блоков - 1 — 2 памяти, группу компараторов 3 — 3„, группу схем 4 1 - 4> сравнения, первый элемент 5: задержки, первый 61 и второй

6 источники шума, элемент 7 И, блок

8 памяти, ключ 9, второй элемент 10 задержки, генератор 11 тактовых импульсов.

Каждый блок 2 „ (и=1,2) памяти (фиг.2) содержит ячейки 12 памяти и ключи 13, . Блок 8 памяти (фиг.3) содержит ячейки 14 памяти, ключи. 15, группу коммутаторов 16, коммутатор 17, дешифраторы 18, 19 счетчик 20, схему сравнения 21, счетчик 22.

Каждый ключ 15 (фиг.4) содержит элемент 23 И и ключевой элемент -24.

Блоки 2 памяти предназначены для хранения аппроксимаций двухмерных плотностей вероятностей. Для выбора строк, соответствующих текущим значениям аргумента, служат компараторы .3.

Для выбора столбца — компаратор

Работа генератора основана на использовании способа Неймана, который реализуется группой схем 4 сравнения и элементом 7 И.

Блок 8 памяти хранит сформированные значения случайного поля.

1 1 647()4

Коммутаторы 16 предназначены для последовательного подключения на выход коммутатора 17 выходов ячеек 14 памяти по столбцам.

Для определения ячейки 1 4, в кото-. 5

pyro должна записываться формируемая случайная величина и для правильного подключения выходов ячеек 14 на выход блока 8 памяти, служат счетчики 20, .22 и схема 21 сравнения. Счетчик 20: предназначен для определения номера формируемой строки, счетчик 22 — для определения номера формируемого столбца, схема. сравнения 21 — для проверки, все ли столбцы данной строки прой45 дены.

Изменение показаний второго счетчика 22 происходит при окончании:форми-. . рования текущего значения случайной величины при появлении сигнала на вхо.Ю де блока 8 памяти. Сброс его происходит по сигналу от схемы 21 сравнения по окончании. формирования строки.

Этот же сигнал от схемы 21 сравнения служит для увеличения показания счет-25 чика 20. Дешифраторы 18 и 19 нужны для определения ячейки 14 памяти, в которую записывается формируемая случайная величина.

5 зависимости от показания счетчи- 30 ка 20 осуществляется подключение коммутаторами 16 выходов ячеек 14 ламя.ти на выход коммутатора 17. Увеличение показания счетчика 20 на единицу влечет за собой один, переброс коммутатора 16. В зависимости от показаний счетчика 22 осуществляется переброс коммутатора 17.

Генератор работает следующим об- разом. ао

Предварительно в (К+ 1) первых строк и. столбцов блока 8 памяти.записываются значения случайного поля, сформированное каким-либо образом (это могут бьггь равномерно распреде- 4 5 ленные случайные числа).,Счетчики 20 и 22 устанавливаются в начальные,состояния, соответствующие хранению в них величинам (К+1), Это значит, что на выходах первых (К+1) коммутато- 50 ров 16 подключены выходы первых (К+1) строк соответствующих столбцов блока

8 памяти.

Пуск генератора осуществляется .пуском генератора 11 .тактовых импуль-55 сов, который запускает источники 6 и 62 шума и опрашивает блок 8 памя° ти. Сигнал с выхода первого источника 6 шума поступает на вход компара1 тора 1, вследствие чего появляется сигнал на 1 -м выходе компаратора 1.

Зто равносильно подключению всех

<-х столбцов блоков 2 памяти и появлению на их выходах сигналов, пропорциональных заданным распределениям.

Зти сигналы поступают на входы схем

4 сравнения, на другие входы которых поступает случайный сигнал с выхода второго источника 6> шума.

Схемами 4 сравнения осуществляется проверка системы неравенств

ЪХ1 2.6-2 г11) ) г2

42 91 > 11 гй

4 г

Если хоть одно из неравенств этой системы не выполнено, с выхода элемента И 8 не будет выдан сигнал, новая случайная величина остается пока несформированной. В следующий такт работы генератора 11 будет осуществляться проверка новой системы неравенств.

Если на этот раз выполняются все неравенства системы, сигнал с выхода элемента И 7 открывает ключ 9 и случайная величина, задержанная элемен; том задержки 10, поступает на вход блока 8 памяти в качестве сформиро-:

-ванного аргумента. Поскольку показания счетчиков 20 и 22, считанные сиг налом с выхода элемента И, равны

K+1=3, сигналами с выходов дешифраторов 18 и 19 открывается соответствую° щий ключ 15 и сформированная случайная величина запишется в соответствующую ячейку 14 памяти.. При этом состояние счетчика 22 увеличивается на единицу, вследствие чего к входам коммутатора 17 через коммутатор 16 будут подключены средние ячейки 14 памяти.

В свою очередь это приводит к появлению сигналов на других выходах компараторов 3 и смене сигналов на выходах блоков 2 памяти. Далее цикл работы генератора повторяется.

Таким образом, может быть сформирована строка случайного поля длиной

М. Когда формирование строки закончено, по сигналу схемы 21 сравнения происходит сброс счетчика 2? на показание (К+1) и увеличение показания первого счетчика 20 на единицу. Начина1164704 ется формирование второй строки, а затем всех последующих.

Таким образом, генератор позволяет формировать случайное поле любой размерности, заданное семейством

3 двухмерных плотностей вероятности, что позволяет расширить класс решаемых задач по сравнению с прототипом, предназначенным только для моделирования случайных процессов.

По сравнению с базовым объектом

5 генератор позволяет существенно расширить класс решаемых задач, так как базовое устройство позволяет формировать только случайную последовательность, заданную одномерным нормапьным распределением.

1164794

1164704 Составитель А.Карасов

Редактор В.Ковтун . Техред Т.Маточка Корректор В,Бутяга .« «« ° « Заказ И87/45 . . Тирюк.710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,: Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

«

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4