Управляемый датчик случайных чисел

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (.ч) 4 G 06 F 7/58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 690469 (21) 3935049/24-24 (22) 15.05.85 (46) 23.04,87. Бюл. N - 15 (72) А.А.Бурба, В.Н.Васильев и В.В.Опарышев (53) 681.325(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н - 690469, кл. G 06 F 7/58, 1977. (54) (57) 1. УПРАВЛЯЕМЫЙ ДАТЧИК СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ по авт.св. Р 690469, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей датчика за счет случайного перемешивания элементов множества, он содержит преобразователь код — напряжение, генератор одиночных импульсов, два счетчика, блок элементов задержки, эпемент задержки, цифроаналоговый преобразователь, схему сравнения, элемент НК, второй блок памяти, два блока ключей, блок перестановок чисел, блок индикации, выход регистра памяти датчика соединен с информационным входом первого блока ключей, выход которого соединен через блок элементов задержки с информационным входом второго блока памяти и через преобразователь код — напряжение — с входом генератора одиночных импульсов, выход которого соединен со счетными входами первого и второго счетчиков, информационный выход первого счетчика через цифроаналоговый преобразователь соединен с первым входом схемы сравнения, второй вход которой является входом задания числа перемешиваемых элементов множества датчика, а выход схемы сравнения через элемент

НЕ соединен с управляющим входом пер„„SU„„1305676 А 2 вого блока ключей и через элемент задержки — с входом "Сброс" первого счетчика, информационный выход вто-. рого счетчика соединен с адресным входом второго блока памяти, группа информационных выходов которого соединена с группой информационных входов второго блока ключей соответственно, группа выходов которого соединена с группой информационных входов блока перестановок чисел соответственно, группа выходов которого соединена с группой входов блока индикации соответственно, выход схемы сравнения соединен с управляющим входом второго блока ключей и с входом

"Пуск" блока перестановок чисел.

2. Датчикпоп.1, отлич аюшийся тем, что блок перестановок С чисел содержит группу цифроаналоговых преобразователей, группу схем сравнения, две группы ключей, группу элементов ИЛИ, регистр памяти, элемент «„ф

ИЛИ, элемент задержки, счетчик, де- «," шифратор и генератор линейно-изменяющегося напряжения, вход которого объ- «р единен с входом элемента задержки и является входом "Пуск" блока, группой информационных входов которого являются информационные входы ключей первой группы и входы цифроаналоговых преобразователей группы, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих схем сравнения группы, вторые входы которых подключены к вы- Я ходу генератора линейно-изменяющегося напряжения, а выходы схем сравнения группы соединены с входами элемента

ИЛИ, соответственно, и с управляющими входами соответствующих ключей пер13056 76 вой группы, выходы которых соединены с входами элементов ИЛИ группы соотвественно, выходы которых соединены с информационными входами ключей второй группы, выходы которых соединены с входами регистра памяти соответственно, выходы которого являются группой выходов блока, выход элемента ИЛИ

Изобретение относится к вычислительной технике, может быть использовано при статистическом моделировании и является усовершенствованием устройства по авт,св. ¹ 690469.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей датчика за счет случайного перемешивания элементов множества.

На фиг.1 приведена блок-схема датчика; на фиг.2 — функциональная схема блока перестановок чисел.

Датчик содержит блок 1 ввода функции распределения, блок 2 параллельного сравнения чисел, блок 3 дифференцирования, квантователь 4, регистр

5 сдвига, блок 6 памяти, блок 7 определения максимума, делитель 8, генератор 9 равномерно распределенных случайных чисел, блок 10 триггеров, блок 11 элементов И, регистр 12 памяти, блок 13 ключей, преобразователь 14 код- — напряжение, генератор

15 одиночных импульсов, счетчик 16, цифроаналоговый преобразователь 17, схему 18 сравнения, блок 19 элементов задержки, элемент 20 задержки, элемент НЕ 21, блок 22 памяти, счетчик 23, блок 24 ключей, блок 25 перестановки чисел, блок 26 индикации.

Блок 25 перестановки чисел содержит группу цифроаналоговых преобразователей 27, группу схем 28 сравнения, генератор 29 линейно изменяющегося напряжения, группу ключей 30, элемент

ИЛИ 31, счетчик 32, блок 33 элементов

ИЛИ, группу ключей 34, дешифратор 35, регистр 36 памяти, элемент 37 задержки.

Датчик работает следующим образом.

Непрерывные значения заданной фун-кции распределения с блока 1 ввода поступают в блок 3 дифференцирования соединен с счетным входом первого счетчика, вход "Сброс" которого соединен с выходом элемента задержки, а выходы разрядов счетчика соединены с соответствующими входами дешифратора, выходы которого соединены с управляющими входами ключей второй группы соответственно, и квантователь 4. С блока 3 значение

F (х) подается в блок 6 памяти, откуf да возвращаются на второй вход блока

3, с второго выхода которого снимают5 ся значения второй производной F (х) и направляются в блок 7 определения максимума, Этот блок определяет наибольшее значение второй производной заданной функции распределения и соответствующую ему абсциссу. По сигналу с блока 7 первый блок 6 памяти выдает на вход делителя 8 значение первой производной, соответствующей учету наибольшей кривизны заданной функции распределения. На другой вход делителя поступает умноженная на два с помощью регистра 5 сдвига величина допустимой погрешности воспроизведения заданной функции распределения. о Эта величина выдается на регистр 5 сдвига с выхода блока 1 ввода. Делитель осуществляет вычисление интерФ вала дискретизации и подает его значения в квантователь 4, который осуществляет дискретизацию непрерывной функции распределения с вычисленным интервалом и выдает дискретные значения заданной функции распределения

30 на первые входы блока 2 параллельного сравнения чисел и значения аргументов узловых точек — на вторые входы выходного блока 12. В тактовые моменты времени с генератора 9 равномерно распределенных случайных чисел

35 поступают случайные числа на вторые входы блока 2 параллельного сравнения чисел.

В результате сравнения случайного

4О числа с числами, снимаемыми с блока ввода, только часть выходных шин блока 2 возбуждена. Причем вследствие монотонности возрастания функции рас3 13056 пределения между возбужденной и невозбужденной частями выходов блока 2 существует единственная граница, которая определяется триггерами 10 и элементами И 11. При этом из всех элементов И открыт только один, определяющий участок функции распределения, в пределах которого оказалось в данный момент времени случайное равномерно распределенное число. Вы- 10 ходы элементов И 11 возбуждают соответствующие элементы регистра 12 памяти и на выходе управляемого датчика появляется случайное число, подчиненное заданному закону с неизменным ма-f5 тематическим ожиданием. В качестве элементов выходного блока могут быть использованы регистры, в которых записываются значения аргументов узло вых точек функции распределения. 20

Последовательность случайных величин, каждая из которых представляет собой цифровой код, через блок 13 ключей поступает на информационный вход преобразователя 14 код — напря- 25 жение, с выхода которого напряжение, соответствующее коду текущего случайного числа, поступает на вход генератора 15 и запускает его. Генератор 15 при этом вырабатывает импульс,30 который с его выхода поступает в счетчик 16, определяющий количество прошедших случайных величин на вход счетчика 23.

Кроме того, последовательность случайных величин поступает через блок 19 элементов задержки на информационный вход блока 22 памяти, где осуществляется считывание числовых 40 л значений х. в регистры памяти блока.

При этом синхронизация процесса счил. тывания случайных величин х. во вто1 ром блоке 22 памяти осуществляется счетчиком 23, который запускается им-45 пульсами с выхода генератора 15. Импульсы синхронизации с выходов счетчика 23 поступают на адресные входы блока 22 памяти для синхронизации считывания случайных величин в ре- 50 гистры памяти. С выходов счетчика 16 информация о количестве считанных величин в цифровой форме поступает .в цифроаналоговый преобразователь 17, с выхода которого эта информация в виде аналогового напряжения поступает на информационный вход схемы сравнения. Здесь происходит сравнение аналоговой величины, определяемой ко76

4 личеством прошедших через блок 13 ключей случайных величин с порогом, который задается уровнем порогового напряжения, подаваемого на вход схемы

18 сравнения с входа датчика. При выполнении условия равенства аналогового напряжения, поступающего с выхода преобразователя 17 на вход схемы 18 сравнения, и порогового напряжения, поступающего на ее другой вход с входа датчика, вырабатывается на выходе напряжение, которое отпирает блок 24 ключей и через элемент НЕ 21 запирает блок 13 ключей, а также подается на управляющий вход генерато ра 29 для его запуска. При этом процесс считывания случайных чисел во втором блоке 22 памяти прекращается, так как блок 13 ключей находится в запертом состоянии, а количество считываемых величин определяется величиной порога на входе датчика..

Таким образом, величина порога определяет объем выборки случайных чисел. Случайные числа, записанные во втором блоке 22 памяти через многоканальный блок 24 ключей (который после окончания процесса считывания случайных чисел во втором блоке 22 памяти находится в открытом состоянии), параллельно поступают на информционные входы цифроаналоговых преобразователей 27 и на информационные входы ключей 30 из второго блока памяти поступают значения чисел элементов определенного множества. Аналоговые случайные напряжения поступают на информационные входы схем 28 сравнений, на входы которых поступает пилообразное напряжение с генератора

29, который запускается напряжением с выхода схемы 18 сравнения, чем обеспечивается его запуск в тот момент времени, когда совокупность случайных величин в виде случайных напряжений уже подана на информационные входы блока 27.

При выполнении условия равенства величины напряжения с выхода генератора 29 на входе задания порога соответствующей схемы 28 сравнения и аналогового напряжения случайной величины вырабатывается импульс, который через элемент ИЛИ 31 считывается в счетчике 32 и одновременно подается на управляющий вход cooTD .тствующего ключа 30 и открывает его, обеспечивая этим возможность прохожденчн через него числа из определенного множест130567

5 ва, поступающего на информационный вход ключа с информационного входа блока 25. С выходов ключей 30 числа из определенного множества через блок

33 элементов ИЛИ поочередно в процессе их прохождения через ключи 30 поступают на информационные входы ключей 34. При этом открыт ключ, соответствующий номеру в порядке поступления на информационные входы ключей fg

34 числа из определенного множества.

Это обеспечивается следующим образом.

Если. на информационные входы ключей

34 число из определенного множества поступает N-м по счету, в счетчике 32 15 считывается N импульсов через элемент

ИЛИ 31. С выходов счетчика информация о числе считанных импульсов поступает

6 на информационные входы дешифратора

35. Коммутатор 35 при этом в зависимости от информации с выходов счетчика 32, являющейся цифровым кодом, вырабатывает единичный сигнал Hà его

N-м выходе, соединенном с управляющим входом Я-го ключа 34.

Таким образом, при поступлении

N-го числа из определенного множества на информационные входы ключей 34 открыт именно N-й ключ блока. С выходов ключей 34 числа из определенного множества поступают на информационные входы регистра 36 памяти и записываются в них. При этом элементы определенного множества после записи в регистр 36 расположены в случайной последовательности.

%uz1

1305676

От длока 2О

0m дл. 18

Составит ель А. Кар а сев

Редактор Н.Рогулич Техред Д.олейник Корректор A.06PY aP

Заказ 1452/46 Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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