Генератор случайных двоичных чисел

 

Генератор случайных двоичных чисел относится к вычислительной технике и может быть использован при построении датчиков случайных чисел с гипергерметрическим распределением. Цель изобретения - расширение области применения генератора путем получения гипергеометрического распределения. Генератор.случайных чисел содержит генератор импульсов, делитель часто-, ты, выход переноса которого через первый элемент задержки соединен с входом Сброс суммирзпощего счетчика, элемент И, элемент ЗАПРЕТ и второй элемент задержки. Новым является введение первого и второго вычитакщих счетчиков, блока формирования случайного двоичного процесса, первого, второго и третьего регистров памяти. При этом выход генератора импульсов соединен с первым входом элемента И, прямым входом элемента ЗАПРЕТ, входом бланкирования блока формирования случайного двоичного процесса и входом второго элемента задержки. Выход последнего соединен с входом делителя частоты , выход переноса которого объединен с входами Запись вычитающих счетчиков и третьего регистра памяти, информационный вход которого подключен к выходу суммирующего счетчика, : а выход является выходом генератора. Выходы первого и второго регистров памяти соединены с входами соответствующих вычитающих счетчиков, разрядные выходы которых соединены соответственно с первым и вчорым управляющим входами блока формирования случайного двоичного процесса. Выход этого блока соединен с вторым входом элемента И и инверсным входом элемента ЗАПРЕТ, выходы которых соединены соответственно с объединенными между собой счетными входами второго вычитающего и суммирующего счетчиков и счетным входом первого вычитающего счетчика. Кроме того, блок формирования случайного двоичного процесса содержит последовательно соединенные , генератор случайного потока импульсов , элемент ЗАПРЕТ, инверсный вход которого является входом бланкирования блока, и равновероятностный двухполюсник , выходы которого соединены с входами первого и второго преобразователей , код-интенсивность. Выходы преобразователей соединены с S и R- входами Триггера, прямой выход кото рого является выходом блока. 3 ил. § (Л

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1.9 В0,» р4 G 06 F 7/58

Ф./ 3

t j ц

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3940638/24-24 (22) 06.08.85 (46) 07.01.87. Бюл. Ф 1 (72) А.С.Анишин (53) 681.325(088 ° 8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (56) Авторское свидетельство СССР

В 213424, кл. С 06 F 7/58, 1966.

Авторское свидетельство СССР

В 1949905, кл. G 06 F 7/58, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1111158, кл. G 06 F 7/58, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1198518, кл. G 06 F 7/58, 1984. (54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ДВОИЧНЫХ

ЧИСЕЛ (57) Генератор случайных двоичных чисел относится к вычислительной технике и может быть использован при построении датчиков случайных чисел с гипергерметрическии распределением.

Цель изобретения — расширение области применения генератора путем получения гипергеометрического распределения.

Генератор, случайных чисел содержит генератор импульсов, делитель часто-. ты, выход переноса которого через первый элемент задержки соединен с входом "Сброс" суммирующего счетчика, элемент И, элемент ЗАПРЕТ и второй элемент задержки. Новым является введение первого и второго вычитающих счетчиков, блока формирования случайного двоичного процесса, первого, второго и третьего регистров памяти.

При этом выход генератора. импульсов соединен с первым входом элемента И, прямым входом элемента ЗАПРЕТ, входом бланкирования блока формирования случайного двоичного процесса и входом второго элемента задержки. Выход последнего соединен с входом делителя частоты, выход переноса которого объединен с входами "Запись" вычитающих счетчиков и третьего регистра памяти, информационный вход которого подключен к выходу суммирующего счетчика, . а выход является выходом генератора.

Выходы первого и второго регистров памяти соединены с входами соответствующих вычитающих счетчиков, разрядные выходы которых соединены соответственно с первым и вторым управляющим входами блока формирования случайного двоичного процесса. Выход этого блока соединен с вторым входом элемента И и инверсным входом элемента ЗАПРЕТ, выходы которых соединены соответственно с объединенными между собой счетными входами второго вычитающего и суммирующего счетчиков и счетным входом первого вычитающего счетчика. Кроме того, блок формирования случайного двоичного процесса содержит последовательно соединенные, генератор случайного потока импульсов, элемент ЗАПРЕТ, инверсный вход которого является входом бланкирования блока, и равновероятностный двухполюсник, выходы которого соединены с входами первого и второго преобразователей, код-интенсивность. Выходы преобразователей соединены с S и Квходами триггера, прямой выход кото рого является выходом блока. 3 нл.

1282118 ! 2

Изобретение относится к вычисли- Генератор случайных двоичных чисел тельной технике и может быть исполь- работает следующим образом. зовано при построении датчиков двоич- Предварительно в первый 7 и второй ных чисел с гипергеометрическим рас- 8 регистры памяти заносят числа К и пределением. 5 N-К, определяющие численность белых

Цель изобретения — расширение об- и черных шаров соответственно в моделасти применения генератора путем по- лируемой урне. Коэффициент и делителя лучения гипергеометрического распре- 6 частоты определяет размер серии деления. случайных испытаний, заключающихся в

На фиг.1 приведена структурная 10 извлечении одиночных шаров из урны. схема генератора случайных двоичных Импульсы генератора 1 через второй чисел; на фиг.2 — структурная схема элемент 3 задержки поступают на вход блока формирования случайного двоич- делителя 6 частоты. На выходе делитеного процесса на фиг.3 — пример вы- ля 6 появляется, каждый и-й импульс, полнения преобразователя код-интен- с которым связан новый рабочий цикл сивность случайного потока импульсов. генератора случайных двоичных чисел..

Генератор случайных двоичных чисел Каждый импульс с выхода делителя содержит генератор 1 импульсов, пер- 6 записывает содержимое первого 7 и вый 2 и второй 3 элементы задержки, второго 8 регистров памяти в первый элемент 4 ЗАПРЕТ, элемент И 5, дели- 20 10 и второй 11 вычитающие счетчики

- тель 6 частоты, первый 7, второй 8 и соответственно, а содержимое суммирутретий 9 регистры памяти, первый 10 ющего счетчика 12 — в третий регистр и второй 11 вычитающие счетчики, сум- 9 памяти. Спустя небольшое время, немирующий счетчик 12 и блок 13 форми- обходимое для выполнения предыдущей рования случайного двоичного про-.

25 операции и определяемое первым элецесса. ментом 2 задержки, суммирующий счет1 чик 12 устанавливается в нуль.

Блок 13 формирования случайного С учетом двоичных кодов, действудвоичного процесса содержит генера ющих на первом и втором управляющих тор 1Ф случайного потока импульсов 3О входах блока 13, на выходе последнего элемент 15 ЗАПРЕТ, вероятностный формируется случайный двоичный продвухполюсник 16, преобразователи 17 цесс с непрерывным временем и параи 18 код-интенсивность случайного по метром, равным относительной доле бетока импульсов, триггер 19; лых шаров в моделируемой урне.

Кажцый преобразователь 17 и 18 со- 31 Рассмотрим работу блока 13 более деРжит элемент 20 задеРжки, счетчик подр бн

21, стробированный дешифратор 22, I

Импульсы генератора 14 случайного группу 23 элементов И и элемент потока импульсов через постоянно от,ИЛИ 24.

40 крытый в отсутствие входных импульСущность изобретения основана на сов элемент 15 ЗАПРЕТ постУпает на моделировании случайных испытаний, вход равновероятностного двухполюсзаключающихся в извлечении (без воз- ника 16. РавновероЯтностный двухповрата) шаров иэ урны, содержащей К люсник 16 разделяет входной поток на и Я-К шаров белого и черного цвета 45 два независимых друг от друга по ока соответственно, и подсчете числа ша- с равной интенсивностью. Первый норов белого цвета в серии из и испы- ток импульсов с помощью первого претаний (извлечений). Б результате это- образователя 17 код-интенсивность, го у предлагаемого объекта появляется УпРавлЯемого Двоичным коДом, пРеобновое свойство дискретной вероятност- 5О Ра уется в случайный поток импульсов ной системы с тремя степенями свобо- .%» Аналогично второй поток с помощью ды: n, R u N-R. Отметим, что из- второго преобразователя 18 код-интенвестный генератор имеет один регули- сивность преобразуется в поток Q руемый параметр и. Благодаря этому Потоки 9< и ф воздействуют соот,свойству область применения (функцио- 5> ветственно на входы триггера 19, фор- нальные возможности) генератора слу- мируя на его прямом выходе случайный чайных чисел расширяется за счет по- двоичный процесс. лучения гипергеометрического распре- Таким образом, параметр случайного деления. двоичного процесса на выходе блока 13

3 12821 является функцией текущих состояний первого 10 и второго 11 вычитающих счетчиков.

Двоичный процесс присутствует на управляющих входах элемента 4 ЗАПРЕТ и элемента И 5, на информационные входы которых поступают тактовые импульсы генератора 1. При выполнении условия » F,„ с помощью элемента

И 5 и элемента 4 ЗАПРЕТ реализуются 10 независимые случайные извлечения отдельных шаров из моделируемой урны.

Каждый импульс генератора 1 с веN — R роятностью Р(0) = — — -- пбявляется 15

N на выходе элемента 4 ЗАПРЕТ. Это событие эквивалентно выбору из урны шара черного цвета; поэтому содержимое второго вычитающего счетчика 11 всякий раз уменьшается на единицу. При этом изменение управляющего кода У приводит к изменению параметра Р(0) случайного двоичного процесса на вы,ходе блока 13.

К

С вероятностью Р(1) = — импульсы

N генератора 1 появляются на выходе элемента И 5, что эквивалентно выбору из урны шара белого цвета. Поэтому 30 содержимое первого вычитающего счетчика 10 всякий раз уменьшается на единицу и одновременно содержимое суммирующего счетчика 12 возрастает на единицу. 35

К моменту последнего из серии и импульса генератора 1 в счетчике 12 находится случайное число, означающее число извлеченных шаров белого цвета.

Распределение Р(х) в соответствии 40 с известной вероятностной моделью, суть которой состоит в извлечении и элементов (шаров) из множества, содержащего R элементов с признаком Б (белый), без возвращения их в исход- 45 ное множество и подсчете числа элементов с признаком Б, является гипергеометрическим.

С целью повышения надежности рабо.-50 ты генератора случайных чисел блок 13 формирования случайного двоичного процесса бланкируется путем отключения равновероятностного двухполюсника

16 от генератора 14 случайного потока55 импульсов. Второй элемент 3 задержки предназначен для разделения моментов проведения последнего из серии и извлечения пара и установки начальных

18 4 состояний соответствующих элементов в новом рабочем цикле генератора.

При больших. значениях N для гипергеометрического распределения справедливы следующие приближения: бинои миальное, если — (0,1, пуассоновское, если — (О, 1 и — c О, 1; нормальное, и К

N N

n K (N — R) (N — n)» если Р ) 9 где D

У

N2 (N — 1) дисперсия гипергеометрического распределения. (Формула изобретения

1. Генератор случайных двоичных чисел, содержащий генератор импульсов, делитель частоты, выход которого соединен с входом первого элемента задержки, выход которого соединен с входом "Сброс" суммирующего счетчика, элемент И, элемент ЗАПРЕТ, второй элемент задержки, о т л и ч а ю — . шийся тем, что, с целью расширения области применения генератора путем получения гипергеометрического распределения, он содержит два в читающих счетчика, блок формирования случайного двоичного процесса, три регистра памяти, выход генератора импульсов соединен с первым входом элемента И, прямым входом элемента ЗАПРЕТ, входом ЗАПРЕТ блока формирования случайного двоичного процесса и входом второго элемента задержки, выход которого соединен с входом делителя частоты, выход которого соединен с входами "Запись" первого и второго вычитающих счетчиков и первого регистра памяти, информационный вход которого подключен к информационному выходу суммирующего счетчика, а выход первого регистра памяти является выходом генератора, выходы второго и третьего регистров памяти соединены с информационными входами соответственно первого и второго вычитающих счетчиков, информационные выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами задания интен ивности блока формирования случайного двоичного процес а, выход которого соединен с вторым входом элемента И и инверсным входом элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен со счетным входом первого вычитающего счетчика, 1282118 выход элемента И соединен со счетными входами суммирующего счетчика и второго вычитающего счетчика.

2. Генератор по п. 1, о т л и ч а- 5 ю шийся тем, что блок формирования случайного двоичного процесса содержит генератор случайного потока импульсов, элемент ЗАПРЕТ, равновероятностный двухполюсник, два преобразователя код-интенсивность случайного потока импульсов, триггер, прямой выход которого является выходом блока, входом ЗАПРЕТ которого является инверсный вход элемента ЗАПРЕТ, прямой вход которого подключен к выходу генератора случайного потока импульсов, а выход элемента ЗАПРЕТ соединен с входом равновероятностного двухполюсника, первый выход которого соединен с синхронизирующим входом первого преобразователя код-интенсивность случайного потока импульсов и информационным входом второго преобразователя код-интенсивность случайного потока импульсов, выходы которых соединены соответственно с единичным и нулевым входами триггера, второй выход равновероятностного двухполюсника соединен с информационным входом первого преобразователя код-интенсивность случайного потока импульсов и с синхронизирующим входом второго преобразователя код-интенсивность случайного потока импульсов, установочные входы которых являются соответственно первым и вторым входами задания интенсивности блока.

1282118

Составитель А. Карасов

Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

Редактор О.Бугир

Заказ. 7267/47 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауйская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4