Генератор псевдослучайных чисел

 

Изобретение относится к импульсной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей достигается за счет обеспечения выбора начального участка формируемой последовательности псевдослучайных чисел. Для этого в генератор псевдослучайных чисел дополнительно введены блок 2 коммутации и группа 9 шин Управление. Кроме того, генератор содержит блок 1 сумматоров по модулю два, f-разрядный регистр 3, элемент 4 эквивалентности, К-разрядньм регистр 5, блок 6 памяти, блок 7 задания режимов, счетчик 8 адреса, шины: 10 Пуск, 11 Останов. Возможность установки начального состояния генератора обеспечивает генерацию двух различных начальных участков SS последовательности и, как следствие (Л этого, возможность отбора генерируемых последовательностей по степени приближения выборочных статистических характеристик к гипотетическим. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. ГчЭ го СХ) l4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1272484 (дц4 Н 03 K /84

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3919972/24 — 21 (22) 23.05.85 (46) 23.11.86. Бюл. Ф 43 (71) Ленинградский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции институт инженеров железнодорожного транспорта им, акад,В,Н, Образцова (72) Г,В. Добрис, P.Ф. Федоров, В.В. Яковлев и В,В, Матвеев (53) 621,374.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 693408, кл. G 06 Р 7/58, 1976

Авторское свидетельство СССР

N - 1013955, кл. G 06 F 7/58, 1981. (54) ГЕНЕРАТОР ПСЕВДОСЛУЧАЙНЫХ ЧИ. СЕЛ (57) Изобретение относится к импульсной технике. Цель изобретения — рас ширение функциональных возможностей достигается за счет обеспечения выбора начального участка формируемой последовательности псевдослучайных чисел, Для этого в генератор псевдослучайных чисел дополнительно введе-. ны блок 2 коммутации и группа 9 шин

"Управление" ° Кроме того, генератор содержит блок 1 сумматоров по модулю два, У-разрядный регистр 3, элемент 4 эквивалентности, К-разрядный регистр 5, блок 6 памяти, блок 7 задания режимов, счетчик 8 адреса, шины: 10 "Пуск 1, 11 "Останов" ° Возможность установки начального состояния генератора обеспечивает генерацию двух различных начальных участков последовательности и, как следствие этого, возможность отбора генерируемых последовательностей по степени приближения выборочных статистических характеристик к гипотетическим, 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1272484

Изобретение относится к импульсной технике.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей генератора эа счет обеспечения выбора начального участка формируемой последовательности псевдослучайных чисел.

На фиг.l представлена структурная схема генератора псевдослучайных чи- lg сел; на фиг,2 — схема примера реализации блока задания режимов, Генератор псевдослучайных чисел (фиг.l) содержит блок 1 сумматора по модулю два, блок 2 коммутации, разрядный регистр 3, j-й и Р-й выходы которого соединены с входами элемента 4 эквивалентности, k-разрядный регистр 5, выходы которого соединены с соответствующими входами первой рб группы входов блока 6 памяти, первый вход которого соединен с первым выходом блока 7 задания режимов, второй выход которого соединен с первым входом счетчика 8 адреса, группу 9 шин

"Управление", шину 10 Пуск", шину 11

"Останов". Выход элемента 4 эквивалентности соединен с информационным входом Р-разрядного регистра 3, выхо;ды к младших разрядов которого соединены с соответствующими разрядными входами k-разрядного регистра 5. Зыходы счетчика 8 адреса соединены с соответствующими адресными входами блока 6 памяти, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих сумматоров по модулю два блока вторые входы соответствующих сумматоров по модулю два которого соединены с соответствующими выходами разрядного регистра 3, первый вход

40 которого соединен с первым входом kразрядного регистра 5 и третьим выходом блока 7 задания режимов, четвертый выход которого соединен с вторым входом Х-разрядного регистра 3, вы45 ходы (Р-k) старших разрядов которого соединены с соответствующими входами второй группы входов блока 6 памяти, Пятый выход блока 7 задания режимов соединен с вторым входом счетчика 8 адреса. Шина 10 "Пуск" соединена с первым входом блока 7 задания режимов, второй вход которого соединен с шиной 11 "Останов". Соответствующие шины группы 9 шин "Управление" соединены с соответствующими входами первой группы вход; в блока 2 коммутации, выходы котг;рого соединены с соответствующими разрядными входами

Р-разрядного регистра 3, Г-й выход которого соединен с вторым входом kразрядного регистра 5, третий вход которого соединен с четвертым выходом блока 7 задания режимов, шестой выход которого соединен с входом блока 2 коммутации, соответствующие входы второй группы входов которого соединены с соответствующими выходами блока 1 сумматоров по модулю два, Пятый выход блока ? задания режимов соединен с вторым входом блока 6 памяти, I

Блок 7 задания режимов (фиг,2) содержит генератор 12 импульсов, первый элемент И 13, первый триггер 14, второй 15 и третий 16 элементы И, второй триггер 17, элемент НЕ 18, третий триггер 19, элемент ЗАПРЕТ 20, счетчик 21, элемент ИЛИ 22, одновибратор

23, выход которого является вторым выходом блока 7 задания режимов и соединен с первым входом счетчика

21, первым входом первого триггера

14 и входом элемента НЕ 18, выход которого соединен с первым входом первого элемента И 13, выход которого соединен с вторым входом первого триггера 14, первым входом третьего элемента И 16 и первым входом второго элемента И 15, выход которого является пятым выходом блока 7 за— дания режимов и соединен с первым входом элемента ЗАПРЕТ 20, выход которого соединен с вторым входом счетчика 21, первый выход которого соединен с первым входом третьего триггера 19, выход которого является четвертым выходом блока 7 задания режимов, шестой выход которого соединен с вторым выходом счетчика 21, вторым входом элемента ЗАПРЕТ 20 и первым входом элемента ИЛИ 22, выход которого соединен с вторым входом третьего триггера 19. Второй вход элемента ИЛИ 22 соединен с входом одновибратора 23, первым входом второго триггера 17 и является первым входом блока 7 задания режимов, второй вход которого соединен с вторым входом второго триггера 17, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И 13, третий вход которого соединен с выходом генератора 12 импульсов. Выход третьего элемента И 13 является третьим выходом блока 7 задания режимов, первый выход которого

1272484 соединен с вторым входом третьего элемента И 16 и первым выходом первого триггера 14, второй выход которого соединен с вторым входом второго элемента И 15, 5

Генератор псевдослучайных чисел работает следующим образом.

В начальном режиме записи исходного числа, соответствующего начальному участку формируемой последователь. ности псевдослучайных чисел,и формирования псевдослучайных чисел блок 7 задания режимов формирует на своем втором выходе сигнал установки нуля, который устанавливает в исходное состояние счет-5 чик 8 адреса, На шестом выходе блока

7 задания режимов в это время присутствует уровень логического "0", который обеспечивает передачу на выход блока 2 коммутации сигналов с шин 20

"Управление" группы 9 шин. Начиная с первого такта работы блок 7 задания режимов вырабатывает последовательности из трех импульсов по свойм первому, третьему и пятому выходам, ко- 2> торые поступают соответственно на первый вход (" Чтение/Запись" ) блока

6 памяти, первые входы (синхронизации) У-разрядного 3 и k-разрядного

5 регистров, на второй (счетный) 30 вход счетчика 8 адреса и второй вход (Запрет обращения" ) блока 6 памяти.

Управление режимом работы I-разрядного 3 и k-разрядного 5 регистров осуществляется по их второму и треть- ему входам соответственно, на которые подается сигнал с четвертого выхода (" Выбор режима") блока 7 задания режимов, причем при значении этого сигнала, равном логическому "О", 1- 4О разрядный 3 и k-разрядный 5 регистры работают в режиме записи информации параллельным кодом со своих разрядных входов, а при значении сигнала, равном логической "1" — в режиме,1 сдвига записанной информации в сторону старших разрядов.

В первом такте работы генератора псевдослучайных чисел в начальном режиме значение сигнала "Выбор режи-.50 ма" равно логическому "0", поэтому при поступлении импульса синхронизации с третьего выхода блока 7 задания режимов на первые входы У-разрядного 3 и k-разрядного 5 регистров в них заносится информация с шин группы 9 шин "Управление" и с младших разрядов Й-разрядного регистра 3 соответственно. При изменении сигнала на входе "Чтение/Запись" блока 6 памяти из состояния логической "1" в состояние логического "0" (режим записи) содержимое (Z.-k) старших разрядов 2-разрядного регистра 3 и всех разрядов k-разрядного регистра 5 записывается в первую ячейку (начало массива) блока 6 памяти. После этого сигналом с шестого выхода блока 7 saдания режимов содержимое счетчика 8 адреса увеличивается на единицу и первый такт работы генератора псевдослучайных чисел заканчивается. При этом Значение сигнала управления режимами работЪ| У-разрядного 3 и k-разрядного 5 регистров на четвертом выходе блока 7 задания режимов становится равным логической "1", при котором У-разрядный 3 и k-разрядный

5 регистры образуют (7+k)-разрядный регистр сдвига с элементом 4 эквивалентности в цепи обратной связи, При поступлении на этот регистр в каждом последующем такте импульса синхронизации с третьего выхода блока 7 задания режимов происходит сдвиг информации на один разряд и занесение в первый разряд этого регистра (в .1разрядный регистр 3) псевдослучайного двоичного символа с выхода элемента 4 эквивалентности. В каждом такте работы генератора псевдослучайных чисел сдвинутая на один разряд псевдослучайная информация из Х-разрядного 3 и k-разрядного 5 регистров по логическому уровню сигнала "Чтение/Запись" записывается в следующую в определяемую содержимым счетчика 8 адреса, ячейку блока 6 памяти, после чего содержимое счетчика 8 адреса увеличивается на единицу. Процесс записи исходного массива в блок 6 памяти продолжается до изменения сигнала на четвертом выходе блока 7 задания режимов с уровнем логической

"!" на уровень логического ".0", что определяет момент перехода генератора псевдослучайных чисел в рабочий режим, Минимально необходимое количество тактов работы генератора псевдослучайных чйсел в начальном режиме определяется величиной q + k, где qчисло ячеек блока 6 памяти. Дополнительные k тактов работы необходимы для записи в первые k ячеек блока б памяти фиксированных (определенных) 1272484

5 псевдослучайных чисел вместо случайных, переписанных из k-разрядного регистра 5 в первые k тактов.

После завершения работы генератора псевдослучайных чисел в начальном режиме блок 6 памяти оказывается занесенным псевдослучайными числами,,представляющими, собой с-разрядные отрезки псевдослучайной последоваЬ

1счетчика 8 адреса, По достижении cdдержимым счетчика 8 адреса числа q-1 происходит его обнуление. Далее работа генератора псевдослучайных чисел происходит аналогично.

Блок 7 задания режимов работает следующим образом, По сигналу на шине 10 "Пуск" генератора псевдослучайных чисел устанавтельности максимальной длины (при соответствии номеров j u I разрядов I-разрядного регистра 3 показателям степени примитивного характеристического номинала).При этом записанная в блок 6 паl0 мяти информация полностью определяет- 1 ся входным словом, поданным на шины группы 9 шин "Управление", рабочий режим генератора псевдослучайных чисел определяется нулевым 20 логическим уровнем на четвертом и единичным логическим уровнем на шестом выходах блока 7 задания режимов, который в рабочем режиме вырабатывает последовательности из трех управляющих сигналов на первом, третьем и пятом своих выходах, По сигналу логической !" на первом выходе (" Чтение/

Запись" ) блока 7 задания режимов происходит выборка содержимого i-й ячей30 жи блока 6 памяти, которое поступает

1 на соответствующие входы блока 1 сумматоров по модулю два. На другие входы блока 1 сумматоров по модулю два поступает число, хранящееся в f-разрядном регистре 3, В результате на выходах блока 1 сумматоров по модулю два образуется поразрядная сумма по, модулю два входных чисел, которая по сигналу синхронизации с третьего выхода блока 7 задания режимов записывается в I-разрядный регистр 3 и появляется на выходах генератора псев" дослучайных чисел. По этому же сигна. лу синхронизации первые k разрядов прежнего числа переписываются из Я-. 45 разрядного регистра 3 в k-разрядный регистр 5, Во второй половине каждого такта информации (по сигналу на входе "Чтение/Запись" блока 6 памяти), присутствующая на входных шинах блока 6 памяти, записывается в ту же

i-ю ячейку. Такт работы генератора заканчивается увеличением содержимого счетчика 8 адреса на единицу по сигналу с пятого выхода блока 7 задания

1 режимов, который используется также для запрета обращения к блоку 6 памяти на время изменения содержимого ливаются в единичное и нулевое состояние соответственно второй 17 и третий 19 триггеры, запускается одновибратор 23, формирующий выходной сигнал установки нуля на втором выходе блока 7 задания режимов. Этот сигнал устанавливает в исходное состояние первый триггер I 4 и счетчик 21, состояние старшего разряда которого является выходным сигналом на шестом выходе блока 7 задания режимов. 22р окончании сигнала установки нуля на вход первого триггера 14 поступают через первый элемент И 13 импульсы с генератора 22 импульсов. Сигнал с первого выхода триггера 14 является сигналом "Чтение/Запись" с первого выхода блока 7 задания режимов.

В первом такте работы блока 7 задания режимов сигнал на его четвертом выходе равен нулю, а на третьем и пятом выходах (выходы третьего 16 и второго 15 элементов И соответственно) последовательно формируются сигналы синхронизации увеличения содержимого счетчика 8 адреса (запрет обращения к блоку 6 памяти), В конце первого такта.по сигналу с второго элемента И 15, воздействующего через элемент ЗАПРЕТ 20 на второй (счетчный! вход счетчика 21, последний устанавливается в состояние,.при котором сигнал с его первого выхода устанавливает в единичное состояние третий триггер 19, т.е, формирует единичный сигнал на четвертом выходе блока 7 задания режимов, 1

Во втором и последующих тактах работы состояние сигналов на четвертом и шестом выходах логические "1" и и н

О соответственно блока 7 задания режимов не изменяется, а на его первом, третьем и пятом выходах формируются последовательности управляющих импульсов, При этом по окончании каждого такта содержимое счетчика 21 увеличивается на единицу.

Переключение старшего разряда счетчика 21 в единицу вызывает сброс

1272484

2. Генератор по п,1, о т л и ч а ю шийся тем, что блок задания режимов содержит генератор импульсов первый элемент И, первый триггер, второй и третий элементы И, второй триггер, элемент НЕ, третий триггер, элемент ЗАПРЕТ, счетчик, элемент

ИЛИ и одновибратор, выход которого является вторым выходом блока задания режимов и соединен с первым входом счетчика, первым входом первого триггера и входом элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого триггера, первым входом третьего элемента И и первым входом второго элемента И, выход которого является пятым выходом блока задания режимов и соединен с первым входом .элемента

ЗАПРЕТ, выход которого соединен с вторым входом счетчика, первый выход которого соединен с первым входом третьего триггера, выход которого являе1ся четвертым выходом блока задания Режимов, шестой выход которого соединен с вторым выходом счетчика, вторым входом элемента ЗАПРЕТ и пер— вым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом третьего триггера, второй вход элемента

ИЛИ соединен с входом одновибратора, первым входом второго триггера и является первым входом блока задАния режимов, второй вход которого соеди= третьего триггера 19 через элемент

ИЛИ 22 в нулевое состояние и обеспечивает перевод генератора псевдослучайных чисел в рабочий режим, В рабочем режиме выходные сигналы на четвертом и шестом выходах блока 7 зада. ния режимов принимают соответственно значения логических "0 и 1", причем сигнал с шестого выхода блока 7 задания режимов блокирует прохожде1О ние счетных импульсов на вход счетчика 21, поддерживая тем самым рабочий режим генератора псевдослучайных чисел до подачи сигнала по шине 11

"Останов .

15 формула изобретения

1. Генератор псевдослучайных чисел, содержащий блок сумматоров по модулю два, У-разрядный регистр, j-й и Х-й выходы которого соединены с входами элемента эквивалентности, выход которого соединен с информационным входом I-разрядного регистра, 25 выходы младших разрядов которого соединены с соответствующими разрядными входами k-разрядного регистра, выходы которого соединены с соответствующими входами первой группы входов ЗО блока памяти, первый вход которого соединен с первым выходом блока задания режимов, второй выход которого соединен с первым входом счетчика адреса, выходы которого соединены с 35 соответствующими адресными входами блока памяти, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих сумматоров по модулю два блока, вторые входы соответствующих суммато 40 ров по модулю два которого соединены с соответствующими выходами Хразрядного регистра, первый вход ко- . торого соединен с первым входом k- . разрядного регистра и третьим выхо- 45 дом блока задания режимов, четвертый выход которого соединен с вторым вхо. дом I-разрядного регистра, выходы (I-k) старших разрядов которого соединены с соответствующими входами. 50 второй группы входов блока памяти, пятый выход блока задания режимов соединен с вторым входом счетчика адреса, шину "Пуск", соединенную с первым входом блока задания режимов, второй вход которого соединен с шиной "Останов", о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения выбора начального участка формируемой последовательности псевдослучайных чисел, в него введены блок коммутации и группа шин "Управление", соответствующие шины которой соединены с соответствующими входами первой группы входов блока коммутации, выходы которого соединены с соответствующими разрядными входами У-разрядного регистра, У-й выход которого соединен с вторым входом k-разрядного регистра, третий вход которого соединен с четвертым выходом блока задания режимов, шестой выход которого соединен с входом блока коммутации, соответствующие входы второй группы входов которого соединены с соответствующими выходами блока сумматоров по модулю два, пятый выход блока задания режимов соединен с вторым входом блока памяти.

l 272484

l.0

Составитель Ю, Бурмистров

Техред Л.Олейник КорректорВ, Бутяга

Редактор И. 11ик олайчук

Закаэ 6348/55

Тираж 81б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дЕлам иэобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб,, д,4/5

Производственно-полигра(1(ическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 9

1 нен с вторым входом второго .триггера, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, третий вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход третьего элемента И является третьим выходом блока задания режимов, первый выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И и первым выходом первого триггера, второй выход которого соединен с вторым входом второго эле мента И,