Генератор случайного поля

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при моделировании стохастических систем. Цель настоящего изобретения - расширение функциональных возможностей ЗА счет управления статистическими характеристиками формируемых реализаций случайного поля, которая достигается введением в генератор случайного поля элемента ЗАПРЕТ 3, групп элементов И 8.1-8.К, группы элементов. ИЛИ 9.1-9.М, элементов задержки 12 и 17, элемента ИЛИ 16;. счетчика 14 импульсов, дешифратора 15 и образования новых функциональных связей. Генератор содержит также триггер 1, генератор 2 тактовых импульсов , генератор 4 случайных чисел, элементы задержки 5 и 18, сумматор 6, регистры 7 и 10, блок 11 памяти, элементы И 13 и 19, шину Пуск 20. 1 ил. а S 9 П З.П til mi

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHAM

ПРИ 1 ННТ СССР

„„Я0„„1636996 . А 1

gag)g Н 03 К 3/84

l (21) 468133?/21 (22) 18.04.89 (46) 23.03,91. Бюл. ¹- 11 (72) А. Н.Попов и Н.А.Волорова (53) 621.374.2(088.8) (56} Авторское свидетельство СССР

¹ 993444, кл. Н 03 К 3/84, 1981.

Авторское свидетельство СССР

¹ 857978, кл. С 06 Р 7/58, 1979 (54} ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПОЛЯ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при модеЛировании стохастических систем. Цель настоящего изобретения— расширение функциональных возможностей за счет управления статистичес2 кими характеристиками формируемых реализаций случайного поля, которая достигается введением в генератор случайного поля элемента ЗАПРЕТ 3, групп элементов И 8.1-8,У. группы элементов. ИЛИ 9,1-9.M элементов задержки 12 и 17, элемента ИЛИ 16; счетчика !4 импульсов, дешифратора 15 и образования новых функциональных связей. Генератор содержит также триггер 1, генератор 2 тактовых импульсов, генератор 4 случайных чисел, элементы задержки 5 и 18, сумматор 6, регистры 7 и 10, блок 11 памяти, элементы И 13 и 19, шину "Пуск" 26.

1 ил.

1636996

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использова" но при моделировании стохастических систем.

Цель изобретения - расширение функ- циональных возможностей за счет управления статистическими характеристиками. формируемых реализаций случайного поля, !О

На чертеже приведена структурная электрическая схема генератора случайного поля.

Генератор случайного поля содержит

-последовательно соединенные триггер

1, генератор 2 тактовых импульсов, элемент ЗАПРЕТ 3 и генератор, 4 случайных чисел, вход которого соединен с входом первого элемента 5 задержки, выход которого соединен с третьим входом сумматора б, выход которого соединен с третьим входом второго регистра 7, Yi групп 8.1-8.М элементов И, выходы элементов И которых соединены с входами соответствующих эле- 5 ментов ИЛИ 9.1-9.М группы 9 элементов ИЛИ, выходы элементов ИЛИ 9 .1"

9.М которой соединены с второй группой входов первого регистра 10 блок

11 памяти, третий элемент 12 задерж1 ки, последовательно соединенные первый элемент И 13, счетчик 14 импуль-, сов и дешифратор 15, элемент ИЛИ 16, выход которого соединен с входом четвертого элемента 17 задержки, второй элемент 18 задержки, вход кото35 рого соединен с первым входом второго элемента И 19, шину "Пуск", соединенную с первым входом первого регистра 10, с вторым входом счетчика

14 импульсов, с вторым входом второго регистра 7 и с первым входом триггера 1, второй вход которого соеди- нен с соответствующим выходом счетчика 14 импульсов, первый вход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 16, первый вход которого, соединен с выходом третьего элемен та задержки и с первым входом второго регистра ?, соответствующие выходы которого соединены с группой .входов. блока 11 памяти и с вторыми входами соответствующих элементов

И группы 8.1-8.М элементов И, первые входы элементов И которой соединены с соответствующими .выходами дешифратора 15, входы которого соединены с . первой группой входов первого регистра IO, второй вход которого соединен с выходом .второго элемента И 19, второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента 17 задержки, Выход генератора 2 тактовых им" пульсов соединен с первым входом первого. элемента И 13, второй вход которого соединен с выходом второго элемента 18 задержки, вход которого соединен с соответствующим выходом второго регистра 7 и с вторым входом элемента ЗАПРЕТ 3, выход которого соединен с входом блока 11 памяти, выходы которого соединены с первой группой входов сумматора 6, вторая группа входов и вход которого соединены, соответственно, с выходами генератора 4 случайных чисел и с входом третьего элемента 12 задержки.

Генератор 2 тактовых импульсов содержит элемент И, элемент НЕ, резистор и конденсатор с соответствующими связями между ними.

Генератор случайного поля работает следующим образом.

Для формирования данной реализации случайного поля на шину "Пуск" подается сигнал Пуск". Сигнал поступает на первый (установочный) вход триггера 1, на второй (инверсный) вход второго регистра 7, второй вход счетчика 14 импульсов и первый (инверсный) вход первого регистра 10.

Под действием этого сигнала триггер

1 устанавливается в единичное состояние и разрешает работу генератора 2 тактовых импульсов, во втором регист ре 7 устанавливается код 00...0! (единица в младшем разряде), в счет" чике 14 импульсов и первом регистре

10 устанавливается код 00...00.

Генератор 2 тактовых импульсов начинает формировать последовательность тактовых импульсов. г

Затем осуществляется формирование совокупности статистически связанных случайных величин, 1,..., „, при которой реализуется метод поразрядной выработки кода случайной величинн (= ((,,(я,...,(Н), начиная со старшего разряда,iïðè÷åì каждый .разряд формируется путем проверки условия

1н Р((яро...nia), где - случайное число, равномерно распределенное в диапазоне (О, 1);

6996 о

50

5,!63

Р (< 0(10. ° ° ИРО - вероятность того, что значение многомерной случайной величины . меньше кода K 10 ° .,0 при . условии, что в предыдущих тактах был, сформирован код

5С, (символ 1х . в выражении

gl0„ О обозначает группу старших разрядов).

Если указанное условие (1) выполняется, то разряду, формируемому в данном такте, присваивается значение О, если условие (1) не выполняется, то формируемому разряду присваивается значение 1, При формировании первого (старшего) разряда многомерной случайной величины .(импульс с выхода генератора 2 тактовых импульсов поступает на первый вход элемента ЗАПРЕТ 3, открытого по второму (инверсному) входу нулевым сигналом с соответствующего, например с (И+1)-го выхода второго регистра 7, и проходит на выход элемента ЗАПРЕТ 3. С выхода последнего тактовый импульс приходит на вход генератора 4 случайных чисел, на вход первого элемента 5 задержки и на первый вход блока ll памяти. Гене-. ратор 4 случайных чисел вырабатывает значение случайного числа, равномерно распределенного на интервале (О, 1),. В блоке ll памяти по тактовому импульсу, поступившему на его вход, производится считывание информации из ячейки, адрес которой присут.ствует на группе входов блока !) памяти. При поступлении первого тактового импульса производится считывание информации из ячейки с адресом 00...

01, который задается вторым регистром 7. В блоке 11 памяти значения вероятностей Р(й- (Х !0...0/0 ) хранятся в виде отрицательных чисел в обратном коде.

С выходов генератора 4 случайных чисел и блока 11 памяти коды поступают на второй и первый входы сумматора 6. По окончанию интервала времени, задаваемого первым элементом 5 задержки, тактовый импульс поступает на третий вход сумматора 6, разрешая выполнение операции сложения чисел, поступивших на первый и второй входы сумматора 6.

При сложении. чисел, поступивших на входы сумматора 5, на его выходе формируется сигнал переноса из знакового разряда (О или 1). Этот сиг-, < нал поступает на третий вход второго регистра 7.

Тактовый импульс с вь|хода перво5

ro элемента 5 задержки поступает на вход третьего элемента 12 задержки.

Спустя интервал времени, задаваемый третьим элементом 12 задержки, тактмщй импульс приходит на первый вход второго регистра 7 и производит сдвиг его содержимого на один разряд в сторону старших разрядов и запись сигнала, присутствующего на его третьем входе, в младший разряд данного регистра. Таким образом, в генераторе формируется один разряд статистически связанных случайных величин - ... и

20 Каждый из последующих разрядов формируется аналогично по мере поступления тактовых импульсов с выхода генератора 2..тактовых импульсов. Общее количество тактовых импульсов, 25 которое затрачивается на формирование совокупности P,,..., „, составляет Н импульсов. Каждая из слу- . чайных величин представляется r-раз.— рядным кодом, при этом величина N связана с величиной r соотношением

N = r i „., < ° ° еn)<= r""М. (2) После формирования N тактовых импульсов в старшем разряде второго регистра 7 (на (N+ l ) м выходе) оказывается единица, сдвинутая из его младшего разряда, а в младших N раэРидак — код(1 . единичный сигнал с (N+1)-ro выхода второго регистра 7 поступает на второй (инверсный) вход элемента ЗАПРЕТ 3 и запрещает прохождение тактовых импульсов через него.

Одновременно единичный сигнал с (Nkl)-го выхода второго регистра 7 поступает на первый вход второго элемента И 19 и разрешает прохождение тактовых импульсов через него (с помощью первого элемента И 13, элемента ИЛИ 16, четвертого элемента 17 задержки. и второго элемента 18 saдержки) .

Начиная с N-ro тактового импульса, в генераторе производится формирова ние значений обобщенной случайной величины в (1с+1)-мерном пространстве и выдача сформированных значений на выход генератора.

Тактовые импульсы, проходя через первый элемент И 13, поступают,на

lбЗб996 первый вход счетчика 14 импульсов, в котором последовательно формируют- ся коды, начиная с исходного состоя" ния 00...00. С информационных выходов счетчика.14 импульсов сигналы поступают на входы дешифратора 15, который преобразует входной код в унитарный М-разрядный код на выходе.

Входной код 00...00 преобразуется в выходной код 00...01, код 00...01 в код.00...010, код 11...,11 — в выходной код 10...00.

C выходов дешифратора 15 сигналы поступают на первые входы элементов

И группы 8.1-8.N элементов И. Единичный сигнал с первого выхода дешифратора 15 открывает по первым входам элементы И группы Яа1 элементов И.

Па вторые входы элементов И этой группы поступают сигналы с соответствующих выходов, например, младших

r разрядов второго регистра 7. Эти сигналы проходят через элементы И ч этой группы, поступают на входы эле- 25 ментов ИЛИ 9.1-9.N группы 9 элементов ИЛИ и передаются с их выходов на вторую группу входов первого регистра 10. N-й тактовый импульс с выхо-. да второго элемента И 19 поступает на второй вход первого регистра 10.

На первую и вторую группы входов первого регистра 10 поступает код обобиенной случайной величины (1<, х «х,...,х,) с выходов элементов

ИЛИ 9.1-9.N группы 9 и с k информа ционных выходов счетчика 14 импульсов.

Тактовым импульсом, пришедшим на второй вход первого регистра 10, код обобщенной величины, представляющий 40 первое значение реализации случайного поля, записывается в первый регистр 10 и с его выхода поступает на выход устройства., (N+1) Й тактовый импульс посту пает на первый вход первого элемента И 13, проходит на первый вход счетчика 14 импульсов и устанавливает в его в состояние 00...01 {единица в младшем разряде) . С информационных выходов счетчика 14 импульсов сигналы поступают на входы дешифратора

15 и на первую группу входов первого регистра.3.0. Дешифратор 15 формирует код 00...010, Единичный сигнал с второго выхода дешифратора 15 открывает

55 по первым входам элементы И группы

8.2, на вторые входы которых поступают сигналы с выходов (r+I), (r+2), «2r го разрядов второго регистРа 7 (код f ) . Эти сигHGJIbi проходят через элементы И группы 8.2 и элементы ИЛИ 9.1"9.N группы 9 на вторую группу входов первого регистра 10, Тактовым импульсом, поступающим на второй вход первого регистра

10, осуществляется запись в первый регистр 10 второго значения случайноFO ПОЛЯ, g ° Хй«Х « ° ° ° «ХК)е ФОРМИ (1. рование следующих значений случайного поля {, «х «х «... «х ) выполняется аналогично по мере поступления тактовых импульсов.

Процесс выработки значений случайного поля в соответствии с заданной многомерной функцией распределения

F ((„ «,..., и) продолжается до фор мирования в счетчике 14 импульсов кода 11...11, При этом на выходе дешифратора 15 вырабатывается код 10...00, открывающий по первым входам элементы И группы 8.N. На вторую группу входов первого регистра 10 поступают, при этом, сигналы с выходов разрядов с (N-r)-го по N-й второго регистра 7, Тактовым импульсом, пришедшим на второй вход первого регистра 10, в него записывается последнее значение случайного поля {f х, х„,...,zl), Следующий тактовый импульс, поступивший на первый вход счетчи1<а 14 импульсов, формирует единичный сигнал на выходе переполнения счетчика 14 импульсов. Этот сигнал приходит на второй установочный вход триггера I который переходит в нулевое состояние и запрещает формирование тактовых импульсов генератора 2 тактовых импульсов, Для выработки следующей. реализации случайного поля необходимо подать сигнал "Пуски на шину Пуск" устройства, после чего цикл формирования повторяется. Генератор случайного поля может работать в автоматическом режиме при периодической подаче сигналов "Пуск" через (N+N) периодов следования тактовых импульсов.

Формула и з о б р е т е н и я

Генератор случайного поля, содержащий шину "Пуск", соединенную с первым входом триггера и с первым входом первого регистра, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом первого.163

Составитель И. Бурмистров

Техред Л.Сердюкова Корректор С,Иевкун

Редактор В.Данко

Заказ 824 Тираж 473 Подписное

ВЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óèãîðîä, ул. Гагарина,101 элемента И, генератор случайных чисел, вход которого соединен с входом первого элемента задержки и с входом блока памяти, выходы которого соединены с первой группой входов сумматора, вторая группа входов которого и вход которого соединены соответственно с выходами генератора случайных чисел и с выходом первого элемента задержки, второй элемент задержки, второй элемент И, второй регистр, соответствующие выходы которого соединены с группой входов блока памяти, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей за счет управления статистическими характеристиками формируемых реализаций случайного поля, в него введены последователь= но соединенные третий элемент задержки, элемент ИЛИ и четвертый элемент задержки, последовательно соединенные счетчик импульсов и дешифратор, М групп элементов И, группа элементов ИЛИ и элемент ЗАПРЕТ, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, вход которого соединен с выходом триггера, второй вход которого соединен с соответствующим выходом счетчика импульсов, первый вход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ й

6996

1О с выходом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента задержки, вход которого соединен с первым входом второго элемента И, с соответствующим выходом второго регистра и с вторым входом элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с входом первого элемента задержки, выход которого через третий элемент задержки соединен с первым входом второго регистра, второй вход которого соединен с шиной "Пуск" и с вторым входом счетчика импульсов, соответствующие входы которого соединены с первой группой входов первого регистра, вторая группа входов которого соединена с выходами группы элементов ИЛИ, К-е

20 входы элементов ИЛИ которой соединены с выходами соответствующих элементов

И К-й группы элементов И (K=1 2,...,М), первые входы элементов И которой соединены с соответствующими выходом

25 дешифратора, выход четвертого элемента задержки соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого регистра, выход сумматора соединен с

30 третьим входом второго регистра, соответствующие выходы которого соединены с вторыми входами элементов И соответствующих групп элементов И.