Датчик случайных чисел

 

М а

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 557394

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.01,76 (21) 2315468/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.05,77. Бюллетень № 17 (45) Дата опубликования описання15.07,77 (5Ц М. Кл, 607 Ñ15/00

G06 F 1/02

Гасударственный намитет

Саввтв Министров СССР па делам изобретений и открытий (53) УДК 681.3 (088.8) (72) Автор.. изобретения

Л. Ф. Козлов (71) Заявитель

Московский ордена Трудового Красного Знамени инженернофиэический институт (54) ДАТЧИК СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при статистическом моделировании случайных величин.

Известен датчик случайных чисел, содержащий регистр, в котором случайное число формируется S из случайных двоичных цифр "1" и "0", получаемых с помощью датчиков равновероятных двоичных цифр (1 J По способу формирования случайного числа датчики делятся на параллельные и последовательные. В параллельных датчиках с каж- -10 дым разрядом регистра связан отдельный датчик цифры. Количество таких датчиков цифры равно количеству разрядов случайного числа, и формирование числа осуществляется одновременным опросом всех датчиков цифры. В последовательных 1а датчиках имеется лишь один датчик цифры, а формирование случайного числа осуществляется в сдвиговом регистре.

Основные технические характеристики датчиков — быстродействие и надежность, практически р11 определяются аналогичными характеристиками датчиков цифры. Поэтому для параллельных датчиков характерно более высокое быстродействие.

Наиболее близким по технической сути к предложенному изобретению является датчик случайных чисел, содержащий вероятностный двоичныи элемент, регистр сдвига с сумматором по модулю два в цепи обратной связи, вход, "сдвиг" которого соединен с выходом генератора импульсов, а установочный вход — с выходом элемента задержки (2).

Недостатком этого датчика является его низкое быстродействие.

Цель изобретения — повышение быстродействия датчика.

Для достижения поставленной цели в датчик дополнительно включены счетчик, элемент И и дополнительный сумматор по модулю два, выход которого соединен со входом элемента задержки, а входы — соответственно с выходами вероятностного двоичного элемента и элемента И, первый вход которого соединен с выходом счетчика и со входом вероятностного двоичного элемента, а второй вход — с выходом i-го разряда регистра сдвига с сумматором по модулю два в цепи обратной связи, вход счетчика подключен к выходу генератора импульсов.

Блок- схема датчика приведена на чертеже, Датчик содержит генератор 1 импульсов, вероятностный двоичный элемент 2, элемент 3 задержки, сумматор 4 по модулю два, включенный в

557394 цепи обратной связи регистра 5 сдвига, счетчик 6, вход которого соединен с выходом генератора 1 импульсов и со входом "сдвиг" регистра 5 сдвига, а выход — со входом вероятностного двоичного элемента 2, выход которого соединен с первым входом дополнительного сумматора 7 по модулюдва, выход которого через элемент 3 задержки подключен к установочному входу регистра 5 сдвига, а второй вход — к выходу элемента 8 И, первый вход которого подключен к выходу счетчика 6, а второй вход — к выходу i-го разряда регистра S сдвига.

Датчик работает следующий образом.

С выхода генератора 1 на вход регистра 5 поступает импульс и производит сдвиг в сторону старшего разряда и. При этом в младший разряд регистра запишется двоичная цифра с выхода сумматора 4. Одновременно с выхода генератора 1 сигнал поступает и на вход счетчика 6. Если переполнения счетчика при этом не происходит, то с его выхода не поступает сигнал опроса элемента 2. Если же счетчик переполняется, то, переходя в начальное состояние, он выдает сигнал на входы элемента 2 и элемента 8 И. Второй вход элемента 8 соединен с выходом одного из промежуточных разрядов регистра, например Р р, где (E(n), поэтому при переполнении счетчика б в сумматоре 7 образуется сумма по mod 2 от содержимого элемента 2 и этого разряда регистра 5. Это обеспечивает выравнивание вероятностей "Г и "0" в случайной двоичной последовательности, вырабатываемой с помощью элемента 2 и продвигаемой в младший разряд Р, по установочному входу вх. 1 в темпе, который в m раз ниже частоты сдвига, Установ младшего разряда по входу 1 происходит после окончания переходного процесса установа по входу 2 (необходимую длительность задержки обеспечивает элемент 3), Установ триггера младшего разряда регистра по входу 2 пр ои зв одится при каждом сдвигов ом импульсе сигналом, который поступает с выхода сумматора 4, вырабатывающей равновероятные двоичные цифры путем суммирования по mod 2 содержимого старшего разряда Рп и одного из промежуточных разрядов, например Pn s (s(n).

Таким образом, интервалы между разрядами случайного числа, образованными с помощью элемента 2, заполняются двоичными цифрами, выработанными из элементов последовательности, первоисточником которых является элемент2. Для того, чтобы это выполнялось, достаточно, чтобы разрядность регистра не была кратна емкости счетчика m.

Например, удобным соотношениам является

n km+1; где k=3,2,3;;.

Использование новых элементов счетчика и вспомогательных логических элементов — выгодно отличает датчик, так как позволяет поднять его быстродействие настолько, насколько можно увеличить частоту сдвига для тех технических средств, которые используются в схеме датчика, причем предел быстродействия элемента 2 в данном случае не будет определять. скорость датчика, поскольку согласование заданного быстродействия элемента 2 и требуемой скерости датчика осутцествляется по-, средством счет ниса соогветствую1цей еМкости.

20 Формула изобретения

Датчик случайных чисел, содержащий вероятностный двоичный элемент, регистр сдвига с сумматором по модулю два в цепи обратной связи, вход

"сдвиг" которого соединен с выходом генератора импульсов, а установочный вход — с выходом элемента задержки, от ли чающий ся тем, что, с целью повышения быстродействия датчика, он дополнительно содержит счетчик, элемент И и дополз нительный сумматор по модулю два:, выход которого соединен со входом элемента задержки, а входы — соответственно с выходами вероятностного двоичного элемента и элемента И, первый вход которого соединен с выходом счетчика и со входом

15 вероятностного двоичного элемента, а второй вход — с выходом i-го разряда регистра сдвига с сумматором по. модулю два в цепи обратной связи, вход счетчика подключен к выходу генератора импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Бусленко Н, П. и др. Метод статистических испытаний; "Физматгиз", 1962.

2. Козлов Л.Ф. "Исследование вопросов теории и проектирования датчиков случайных чисел с использованием радноактивных изотопов", диссертация, М., 1970, 557394

Составитель А. Карасов

Техред И.Асталош

Корректор С Шекмар

Редактор И. Марховская

Заказ 850/60

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Тираж 735 Подписное

ЦИИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открьпий

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