Генератор случайных равномерно распределенных двоичных цифр

 

ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ РАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ДВОИЧНЫХ ЦИФР, содержащий сумматор по модулю два, первую группу генераторов импульсов, 0-триггёр, генератор тактовых импульсов , отличающийся тем, что, с целью повьшения точности, он содержит вторую группу генераторов импульсов, группу регистров сдвига и группу сумматоров по модулю два, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора по модулю два, выход которого соединен с -входом D -триггера, выход которого является выходом генератора , а С -вход Г -триггера подключен к выходу генератора тактовых импульсов , выходы генераторов импульсов первой группы соединены с входами Сдвиг соответствую1цих регистров сдвига группы, информационные входы которых подключены к выходам соответствующих сумматоров по модулю два группы, первые входы которых подключены к выходам соответствуюа $9 щих генераторов импульсов ВТОРОЙ группы, выходы i -го ( 1 1, п -1j (Л где П - число разрядов каждого регистра сдвига группы) и п -го разрядов каждого регистра сдвига группы соединены соответственно с вторым и третьим входами соответствующего сумматора по модулю два группы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECflVS JlHH (19) (11) (51) G 06 F 7/58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3763341/24-24 (22) 29.06.84 (46) 23.12,85; Бюл. )1 47 (7 1) Казанский ордена Трудового Красного Знамени и ордена Дружбы народов авиационный институт им. А.Н.Туполева (72) Н.Н.Сергеев (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

))р 445134, кл. С 06 F 7/58, 1972.

Авторское свидетельство СССР

)) 249040, кл. С 06 F 1/02, 1969. (54)(57) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ РАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННЪ|Х ДВОИЧНЫХ ЦИФР, содержащий сумматор.по модулю два, первую группу генераторов импульсов, 1)-триггер, генератор тактовых импульсов, отличающийся .тем, что, с целью повышения точности, он содержит вторую группу генераторов импульсов, группу регистров сдвига и группу сумматоров по модулю два, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора по модулю два, выход которого соединен с ) -входом 3 --триггера, выход которого является выходом генератора, а С -вход D -триггера подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выходы генераторов импульсов первой группы соединены с входами "Сдвиг" соответствующих регистров сдвига группы, информационные входы которых подключены к выходам соответствующих сумматоров по модулю два группы, первые входы которых подключены к выходам соответствующих генераторов импульсов a so oA группы, выходы 1 -го (1 = 1, п -1, где и — число разрядов каждого регистра сдвига группы) и и -го разрядов каждого регистра сдвига группы соединены соответственно с. вторым и третьим входами соответствующего сумматора по модулю два группы.

4 1

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти приме-. нение при статистическом моделировании на электронных вы .;лительных машинах.

Цель изобретения — повышение точности.

200286 2

Генератор работает следующим образом.

При подключении напряжения пита-. ния к генератору каждый j -й генератор импульсов обеих групп начинает формировать последовательность типа

11меандр11 с периодом

На фиг. 1 приведена схема предла-. гаемого генератора; на фиг. 2 и 3— схемы генераторов импульсов первой и второй групп.

Генератор содержит первую группу генераторов 1<» 1 » ..., 1ь, импульсов, вторую группу генераторов 2»

2, ..., 2„„импульсов, группу регистров 3,, 3, ..., 3„„ сдвига, с сумматорами 4 » 4, ..., 4,„по модулю два в цепях обратньм связей, сумматор 5 по модулю два, триггер 6, генератор 7 тактовых импульсов, вьмодную клемму 8.

Каждый 1 -й генератор 11 импульсов первой группы (j 1, в, где в — число генераторов импульсов в группе) состоит (фиг. 2) из нечетного числа элементов НЕ 9, 9, 9 д„ (8 = 1, ь ), соединенных в кольцо выходом 10 1 -го генератора импульсов является вЫход одного из элементов HE 91 9г». ° ° 92)») (например

9 e, ). Каждый 1 -й генератор 2 импульсов второй группы состоит из нечетного числа элементов НЕ 11<, 11, °... 11 < „(d — 1,в ), соединенных в кольцо, выходом 12 -ro генератора импульсов является выход одного из элементов НЕ 11»» 11,. ° ., 11 .»« (например, 11 1»,) ° Причем .число элементов HE 91, 9, ...»926»t для каждого 1 -ro генератора 11 им, пульсов первой группы некратно как числу элементов НЕ 9», 9, ...,9 », для каждого k -ro генератора 1„ импульсов первой группы (0,k = Г,м, p4 k), так и числу элементов НЕ 11,, 112» . ° ., 112,1, и 11 » 11 »

11,1+ для каждого j -ro и k -го генераторов 2 » и 2 k импульсов второй группы (d = 1»в ) ..

Работа генератора случайных двоичных цифр основан на свойстве взаимно флуктуирующих.структурно-сложных последовательностей, поступающих на входы логического элемента, порождать случайную асихронную последовательность на выходе этого элемента.

2 ьа.р.ср.

10 где — число элементов НЕ 94, 93

92д» i или 11,, 11 »... »

11 2»«в кольце j -ro генератора импульсов из первой и второй группы, 15

10 04

Р ъд.р Я, ъа р ср 2 — среднее время задержки распространения сигнала через один из элементов HE 9»» 9 »

9 д«или 11,, 11

2»

1123«, 25

rpeC ap

oi а.р и 1 — время задержек распространения сигнала соответственно при включении и выключении

30 логического элемента.

Устойчивость процесса генерации обеспечивается нечетным числом элементов НЕ 9,, 92» ..., 9 « или 11,, 11, °, 11,, в кольце j -го.

35 гейератора импульсов обеих групп (в кольце из нечетного числа инвер тирующих логических элементов постбянно присутствует логическое противоречие "1=0"., которое обуславли40 вает устойчнвый процесс генерирования двоичной последовательности .типа "меандр").

Работа каждого 1 -го регистра

3j сдвига с сумматором по 4» модулю два в цепи обратной связи синхронизируется отдельным генератором 1» импульсов. В любой момент времени регистр 3> сдвига находится в-одном из 2 возможных состояний, но, 50 так как последовательности с выходов генераторов 1 и 2 незави,1 симы и взаимно флуктуируют, то состояния регистра 3. сдвига чере1 дуются случайным образом. Следова55 тельно, каждый из регистров 3 сдвига с сумматором 4 по модулю два в цепи обратной связи генерирует на выходе сумматора 4 по

Т=2 -1

1 или 3

2 или 3

31

1 или 5

3, 4 или 6

4 или 5

127

511

1023

1О

3 или 7

2 или 9

4, 7, 8или14

2047

32767

3 или 14

7 или 11

3 или 17

2 или 19

1 или 21

131071

262143

2097151

4194303

5, 9, 14 или 18

3, 7, !8 или 22

8388607

3355443 1

28

3, 9 !3, 15, 19 или 25

268435455

3 1200286 модулю два структурно-сложную случайную последовательность, в которой уровни "Лог. 1" и "Лог. 0" n равновероятны.

На входы сумматора 5 с выходов сумматоров 4, 4>, ..., 4> по 4 модулю два поступают взаимно флуктуирующие структурно.-сложные незави- 5 симые случайные последовательности.

На выходе сумматора 5, выполняющего 1О 6 линейную болевую функцию, формируется случайный процесс типа белого шума, спектральная плотность которого распределена равномерно и ограничена сверху лишь быстро- 15 действием сумматора 5. По сигналу от генератора 7 тактовых импульсов йз случайного процесса формируется и запоминается в триггере 6 на 11 такт синхронная равновероятностная двоичная цифра, значение которой с выхода триггера 6 поступает на выход 8 устройства.

Для получения на выходе суммато- 17 ра 5 случайного процесса максималь- д . ной структурной сложности целесооб- . 18 разно настраивать регистры З, 3»

3,„ сдвига с сумматорами 4, 20

4, ..., 4,„по модулю два в цепях

1 обратных связей на разные примитивные 3О 21 полиномы вида () Ф х +x +1 где j 1, tn; k = 1, m, j Ф1(конкретные значения n и даны в таблице).

С той же целью количества зле" ментов НЕ в кольцах генераторов импульсов обеих групп целесообразно выбирать взаимно некратными.

В таблице представлены данные для настройки регистров сдвига на примитивные полиномы.

1200286

Фиа

ВНИИПИ Заказ 7868/54 Тираж 709 Подписное

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