Управляемый генератор случайных чисел

 

О П И--C À Н--И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ пи 556471

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.10.74 (21) 2065201/24 с присоединением заявки № (51) М. Кл. - G 07C 15/00

G 06F 1/02

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 681.3(088.8) Опубликовано 30.04.77. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 11.05.77 (72) Авторы изоорстсппя

3. Л. Иапиро, В. H. Гаврилов и Э. Ч. Сейдак (71) Заявитель (54) УГ1РАВЛЯЕМЫЙ ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ

Государственный комитет (23) 11риоритет

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при исследовании устройств и систем автоматического управления на физических моделях и аналоговых вычислительных машинах с учетом случайных возмущений.

Известны генераторы случайных чисел, основанные па пересчете случайных импульсов за фиксированный интервал времени. Один из известных генераторов случайных чисел содерхкит источник случайного потока импульсов, ключ, счетчик, регистр памяти, источник регулярных и м пул псов.

Основным недостатком этого генератора является то, что он не позволяет воспроиз водить задаваемые законы распределения случайных чисел.

Наиболее близким техническим решением к изобретенгпо является генератор случайных чисел, содержащий первичный источник случайных импульсов, выход которого че|рез блок формирования подключен к первому входу элемента И, распределитель импульсов, вход которого соединен с выходом блока управления, матричный переключатель, выход которого является выходом генератора.

Недостаточные стабильность и точность такого генератора объя сняются наличием амплитудного селектора, выполняемого íà noipoговых устройствах, чувствительных к внешним возмущениям.

Цель изобретения — повышение стабильности и точности генератора.

5 Для этого п редлагаемый генератор дополнительно содержит последователыно включенные между выходом элемента И и входом матричного переключателя счетчик, регистр памяти и дешифратор, при этом второй вход

1Q элемента И соединен с выходом элемента памяти, первый вход, которого соединен с четвертым выходом распределителя импульсов, первый, второй и третий выходы которого соответственно соединены с вторыми входами

15 элемента .памяти, регистра памяти и счетчика.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого генератора случайных чисел; на фиг. 2 — в ременная диаграмма раооты ге2Q нератор а.

Устройство включает в себя последовательно соединенные первичный источник 1 случайных импульсов, блок формирования 2, элемент И 3, счетчик 4, регистр памяти 5, де25 шифратор 6 и матричный переключатель 7.

Второй вход элемента И соединен с выходом элемента памяти 8, первый вход которого,присоединен к четвертому выходу распределителя импульсов 9, первый, второй и третий вы556471 ходы которого соответственно присоединены к вторым входам элемента памяти 8, .регистра памяти 5 и счетчика 4. Вход распределителя импульсов соединен с выходом блока управления 10.

Принцип действия управляемого генератора случайных чисел оанован на получении случайных чисел с нормированными вероятностями появления путем пересчета случайных по моментам появления импульсов (в данном случае стационарного пуассоновского потока импульсов (на фиксированный интервал времени Ж=тсч.

Работа генератора поясняется на в ременной диаграмме, где: UI — случайная последовательность импульсов на выходе блока формирования 2, U — регулярная последовательность имлульсов на выходе элемента памяти

8, Ua — регулярная последовательность импульсов на выходе блока управления 10, Uz ь, Ua Uz — регулярные последовательности импульсов соответственно на первом, втором, третьем и четвертом выходах распределителя импульсов 9. т;ч — длительность импульса счета Uz, Т вЂ” период импульсов Ua.

Генератор работает следующим образом.

Стационар ный пуассоновский поток импульсов, случайных по амплитуде и времени появления, генерируемый первичным источником 1 случайных импульсов, поступает на вход блока формирования 2. На выходе блока формирования получается случайная последовательность UI однополярных прямоугольных импульсов фиксированной амплитуды, но случайных по моментам появле|ния с пуассоновским законом распределения. В случае наличия сигнала Uq на втором входе элемента

И 3 (поступает с выхода элемента памяти 8) импульсы UI, проходя через элемент И, поступают,на первый вход счетчика 4. Счетчик

4 пересчитывает случайное число импульсов, поступающее на его вход за период считывания тч. Длительность периода считывания является величиной фиксированной и определяется периодом управляющих импульсо в Ug блока управления 10, запускающих расп ределитель импульсов 9, С четвертого выхода распределителя импульсов 9 поступает разрешающий сигнал U-, на первый вход элемента памяти 8. По заднему фронту U-, начинается импульс U .на выходе элемента памяти 8.

Задний фронт U определяется передним фронтом запрещающего импульса U,«.

Полученное на счетчике 4 по окончании т,ч случай ное число списывается и фиксируется регистром памяти 5. После списывания числа импульс U, поступающий на вход (второй) счетчика 4 с третьего выхода распределителя импульсов 9, возвращает счетчик в исходное (нулевое) положение и с приходом очередного импульса U2 счет повторяется.

С определенным периодом Т в регистре памяти 5 будут фиксироваться случайные чис5 ла. Обнуление, регистра памяти 5 осуществляется импульсом Ug, поступающим íà BToipoH вход регистра памяти 5 с второго выхода распределителя импульсов 9.

Если количество двоичных разрядов реги10 стра памяти и, то максимальное число, фиксируемое им, N=2".

Вероятность появления того или иного числа М за время T«HB o HTOH cTpoIo no формуле

15 и

Рд —, е (М = О, 1, 2,..., И), где а — математическое ожидание числа импульсов UI на интервале т ч, равное

20 сч а = () (Y)dt=- i««, так как Л= const, о где Х вЂ” плотность потока импульсов (сред26 нее число импульсов, приходящееся на единицу времени).

Дешифратор 6 преобразует код двоичного числа, зафиксированного в регистре памяти 5, в выходной сигнал, снимаемый с соответÇ0 ств ющей выходной шины.

Таким образом, получаем N случайных чисел, вероятность появления каждого из кото рых известна.

Задаваемые законы распределения случай

З5 ной величины набираются на матричном п реключателе 7, выход которого является в ходом устройства.

Формула изобретения

Управляемый генератор случайных чисел, содержащий первичный источник случайных импульсов, выход которого через блок формирования подключен к первому входу элемен45 та И, распределитель импульсов, вход которого соединен с выходом блока управления, матричный переключатель, выход которого является выходом генератора, о тл и ч а ющ и и ся тем, что, с целью повышения точности, генератор дополнительно содержит последовательно включенные между выходом элемента И и входом матричного пе реключателя счетчик, регистр памяти и дешифратор, при этом в горой вход элемента И соединен с

55 выходом элемента памяти, первый вход которого соединен с четвертым выходом распределителя импульсов, первый, второй и третий .выходы которого соответственно соединены с вторыми входами элемента памяти, регистра

60 памяти и счетчика.

556471

Pue. f

Составитель А. Карасов

Техред 3, Тарасова

Корректор Л. Орлова

Редактор С. Заика

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1051/1 Изд. № 390 Тиран 735 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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