Генератор случайного процесса

 

ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПРО .ЦЕССА, содержащий первый источник шума , выход которого соединен с входом компаратора, группу блоков памяти, первую группу компараторов, группу схем сравнения, выходы которых соединены с соответствующими входами элемента И, выход которого соединен с управляющим входом ключа, группа выходов каждого компаратора первой группы соединена соответственно с первой группой адресных входов соот ветствукидего блока памяти группы, отличающийся тем, что, с .целью расширения функциональных возможностей генератора за счет получения семейства трехмерных распре- . делений, он содержит вторую группу компараторов, два элемента, задержки, блок памяти, генератор тактовых импульсов и второй источник шума, выход которого через первьй элемент задержки соединен с первыми входами схем сравнения группы, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих блоков памяти группы, выходы каждого компаратора второй группы соединены соответственно с второй группой адресных входов соответствующего блока группы, третья группа адресных входов каддого из которых соединена с группой выходов компаратора соответственно, выход ге (Л нератора тактовых импульсов соединен с входами Опрос первого и второго . источников шума и с входом Считывание блока памяти, первая группа ин- 3 формахщонных выходов которого соедине на .с входами соответствующих компараторов первой группы, выход элеменОд тов И соединен с входом Запись О блока памяти вторая группа информационных выходов которого соединена с входами соответствующих компараторов f bi второй группыj выход первого источника шума через второй элемент задержки соединен с информационным входом ключа, выход которого соединен с информационным входом блока памяти.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (>9> ® >>>>.4(5ц 6 06 F 7/58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ. КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 367 1248/24-24 (22) 08. 12. 83 (46) 30.06. 85. Бюп. h» 24 (72) Н.В.Киселев, В.Д.Андреева, Л.В.Боброва и А.Г.Якубовская (71) Северо-Западный заочный политех" нический институт (53) 681.325(088.8) (56) 1; Авторское свидетельство СССР

Ф 777798, кл. G 06 F 7/58, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР к 781799, кл. G 06 Р 7/58, !978.

3. Авторское свидетельство СССР

У 723632, кл. G 06 F 7/58, .1978.

4. Авторское свидетельство СССР

Р 1049902, кл. G 06 F 7/58, -1981 (прототип). (54)(57) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА, содержащий первый источник шума, выход которого соединен с входом компаратора, группу блоков памяти, первую. группу компараторов, группу схем сравнения, выходы которых соединены с соответствующими входами элемента И, выход которого соединен с управляющим входом ключа, группа выходов каждого компаратора первой группы соединена соответственно с первой группой адресных входов соответствующего блока памяти группы, отличающийся тем, что, с,целью расширения функциональных возможностей генератора за счет получения семейства трехмерных распре- . делений, он содержит вторую группу компараторов, два элемента. задержки, блок памяти, генератор тактовых импульсов и второй источник шума, выход которого через первый элемент задержки соединен с первыми входами схем сравнения группы, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих блоков памяти группы, выходы каждого компаратора второй группы соединены соответственно с второй группой адресных входов соответству» ющего блока памяти группы, третья группа адресных входов каждого из которых соединена с группой выходов компаратора соответственно, выход генератора тактовых импульсов соединен с входами:"Опрос" первого и второго . источников шума и с входом "Считывание" блока памяти, первая группа ин-формационных выходов которого соединена с входамн соответствующих компараторов первой группы, выход элементов И соединен с входом "Запись" блока памяти, вторая группа информационных выходов которого соединена с входами соответствующих компараторов; второй группы, выход первого источника шума через второй элемент задержки соединен с информационным входом ключа, выход которого соединен с информационным входом блока памяти.

l 11647

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для формирования случайного процесса,заданного семейством трехмерных. распределений (случайного поля). 5

Известны устройства, предназначенные для моделирования случайных проиесСов f17 — (З).

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

Наиболее близким к предлагаемому является генератор случайного процесса (4), содержащий первую группу ис- 15 точников шума, выходы которых соединены с входами трех нелинейных преобразователей, компаратора и группы ключей, .выходы которых являются,выходами генератора и соединены с входа- 20 ми других компараторов, выходы которых соединены с управляющими входами нелинейных преобразователей, выходы которых соединены с первыми входами схем сравнения, вторые входы которых 25 подключены к выходам источников шу- . ма второй группы, а выходы схем сравнения соединены с входами элемента И, выход которого соединен с управляющими входами ключей. 30

Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, так как он предназначен для формирования случайных процессов только по двухмерному семейству рас- 35 пределений.

Цель изобретения - расширение функ" циоиапьных возможностей за счет формирования случайного процесса, заданного семейством трехмерных распреде- 40 лений (случайного поля). .Для достижения поставленной цели в известный генератор случайного процесса, содержащий первый источник шума, выход кбторого соединен с вхо- 45 дом компаратора, группу блоков памяти, первую групцу компараторов, группу . схем сравнения, выходы которых соединены с соответствующими входами элемента И, выход которого, соединен 50 с управляющим входом ключа, группа выходов каждого компаратора первой группы соединена соответственно с первой группой адресных входов соответствующего блока памяти группы, 55 введены вторая группа компараторов, два элемента задержки, блок памяти, генератор тактовых, импульсов и второй

2 источник шума, выход которого через первый элемент задержки соединен с первыми входами схем сравнения группы, вторые входы которых .подключены к выходам соответствующих блоков памяти группы, выходы каждого компаратора второй группы соединены соответст-; венно с второй группой адресных входов соответствующего блока памяти группы,.третья группа адресных входов каждого из которых соединена с группой выходов компаратора соответственно, выход генератора тактовых импульсов соединен с входами "Опрос". первого и второго источников шума и с входом

"Считывание" блока памяти, первая группа информационных выходов которого соединена с входами соответствующих ° компараторов первой группы, выход элемента И соединен с входом "Запись" блока памяти, вторая группа информационных выходов которого соединена с входами соответствующих компараторов второй группы, выход первого источника шума через второй элемент задержки соединен с информационным входом ключа, выход которого соединен с информационным входом блока памяти.

На фиг.1 приведена блок-схема генератора; на фиг.2 — схема одного блока памяти из, группы блоков памяти на фиг.З - то же, другого блока памяти, на фиг.4 — схема ключа, примененного в блоке памяти.

Генератор содержит компаратор .1, группу 2 блоков З -Зя памяти и ком- параторов 4,-4> и 5 -5>, группу схем

6 -611 сравнения, элемент И 7, блок 8 памяти, ключ 9, источники 10 < и 10 . шума, элементы 11 и 12 задержки и генератор 13 тактовых импульсов, Каждый блок 3 памяти (фиг.2) содержит ячейки 14 памяти и ключи 15 и

16.

Блок 8 памяти содержит схему 17 сравнения, счетчики 18 и 19, -дешцфраторы 20 и 2 1, ключи 22, ячейки 23 памяти, компараторы 24 и коммутатор 25.

Ключи 22 содержат элемент 26 И, ключевой элемент 27.

Генератор предназначен для формирования случайного поля, заданного семейством трехмерных плотностей ве» роятностей. Каждый блок Э памяти предназначен для хранения одной трехмерной плотности вероятностей.

Принцип работы генератора основан на использовании способа Неймана, з 1164j что реализуется при помощи группы схем 6 сравнения и элемента И.

Источники 10 шума предназначены для задания равномерно распределенных случайных сигналов. 5

Блок 8 памяти предназначен для хранения сформированных значений случайного поля.

При формировании каждого текущего значения случайной величины одно- 10 временно учитываются значения параметров, отстоящих от него на К строк и К столбцов. Счетчик 18 и дешифратор 20 служат для задания номера . столбца, в который должно записы- 15 ваться формируемое значение. Схема 18 сравнения необходима для проверки, полностью ли заполнена формируемая строка, номер которой задается счетчиком 19 и дешифратором 2 1. Вы- 20 бор нужной ячейки в строке и столбце осуществляется при совпадении сигналов,от дешифраторов 20 и 21 на входах элемента 26 И ключа 22.

Генератор работает следующим об- 25 разом.

Предварительно в К первых строк и

К первых столбцов блока 8 памяти записываются сформированные каким-либо образом значения поля (это могут Зп быть равномерно распределенные случайные числа). Начальные установки счетчиков 18 и 19 должны быть равны величине (К+1), а на установочньФ вход схемы сРавнения 17 подана вели- З чина, пропорциональная 2М.

Поскольку на входах дешифраторов

20 и 21 при опросе блока 8 памяти от элемента 7 И будут сигналы, пропорциональные величине К+1, сигналы с выходов должны открыть для записи формируемого числа соответствующий ключ 19. Коммутаторы 21 предназначены для подключения на выход (К+1)-го сигнала из M присутствуницих на вхо45 де, причем номер сигнала, который первым подключается. на выход, определяется величиной входного. сигнала от счетчика 19.

1 50

Коммутатор 25 предназначен для подключения на выход блока 8 памяти выходов (К+1)-го коммутаторов 24, причем номер коммутатора 24, выходы которого первыми подключаются на вы-. 55 ход блока 8 памяти, определяются seличиной входного сигнала от счетчика 18.

О5 4

Таким образом, при появлении сигнала от генератора 13 тактовых импульсов и опроса ячеек 23 на вход коммутатора 25 должны поступить (К+1) (К+1) входных, сигналов. С выхода его будет снят (К+1) (К+1) — 1 выходной сигнал, так как на выход блока 8 памяти не должен подаваться сигнал иэ запоминающей ячейки, соответствующей формируемому значению поля.

Пуск генератора осуществляется пуском генератора 13 тактовых импульсов. Источники 10< и 102 формируют два равномерно распределенных случайных сигнала. Первый сигнал поступает на вход компаратора 1 и открывает его

i-й выход, что приводит к подключению всех i-х столбцов ячеек памяти в блоках 3 памяти. Поскольку во всех блоках.3 памяти одновременно выбраны определенные матрицы и строки сигналами от компараторов 4 и 5, на выходах каждого блока памяти появляется число, аппроксимирующее соответствующее значение из семейства плотностей вероятностей случайного поля.

Эти значения поступают на вторые входы схем 6 сравнения, где проверяется выполнение системы неравенств

Неймана

Р б, f(x,, t;.х <, х .,)) r

f(x Й> х g х )) г (1)

1 с

Е(х,, t х; х„ ))r х" х хЪ т з-я -г. -С

На первые входы схем 6 поступает за-. держанный элементом задержки 12 до данного момента времени сигнал с выхода второго источника шума 10.

Если хоть одно из неравенств (1)

I не выполняется, элемент 7 И не срабатывает и формирование случайной величины начинается заново при новом такте работы генератора 13; Система (1) проверяется для новых значений случайных величин. Если на этот раз все неравенства выполняются, элемент 7 И выдает сигнал, открывакяяий. ключ 9 и записывакщий величину r. задержанную до этого времени элементом задержки 11, в ячейку, соответ- ствующую счетчику 19 в качестве реализации выходного значения случайной величины. Опрос счетчиков 18 и 19 и пуск дешифраторов М и 21 происхо1164705 дит также от элемента 7 И. В момент : записи сформированного числа происходит также увеличение показания счетчика 18 на "1", в результате чего в следующий такт работы устройства формируется следующее значение случайной величины.

Таким образом, может быть сформировано случайное поле любого размера ИИ, По сравнению с прототипом предла-: гаемое устройство позволяет значительно расширить класс решаемых задач, так как прототип предназначен для формирования двухмерного случайного процесса, а предлагаемое устройство для формирования случайного пдля с трехмерным распределением, 1 164705 аю у

° .

°

ЮтМ

Составитель А.Карасов

Редактор В.Ковтун Техред М.Гергель

Корректор Л. Пилипенко

Заказ 4187/45 Тираж 710 . Подписное

ВЙИИПИ,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