Генератор псевдослучайных двоичных последовательностей

 

Союз Советскик

Социалистических

Респу6лик

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ к авто(ском свидетельств (ll) 742910 (6! ) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено 24. 10.77 (2 () 2536929/18-24 (5()М. Кл.

G 06 F 1/02

G 07 С 15/00 с присоединением заявки ¹â€”

Гееударстееииый комитет

СССР (23) П рноритет ао делаы изобретений и открытии

Опубликовано 25.06.80. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 28.06.80 (53) УДК 681.325 (088.8) (?2) Авторы изобретения

3. А. Главинская, Л. Ф. Карачун, В. H Кущ и А. М, Романкевич

Специальное конструкторско-технологическое бюро вычислительной техники (?1) Заявитель (54) ПЕНЕРАТОР ПСЕВДОСЛУЧАЙНЫХ ДВОИЧНЫХ

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ

Изобретение относится к вычислитель ной технике и может быть использовано в качестве генераторов проверочных последовательностей в установках, использующих различные вероятностные методы обнаружения отказов в цифровых схемах, 5

Известен генератор псевдослучайных чисел, содержащий регистр сдвига с сум матором по модулю два в цепи обратной связи Cll .

Известный генератор не является регулируемым.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является генератор псевдослучайных двоичных последователь15 ностей, содержащий генератор равномерно распределенных псевдослучайных чиселсдвиговый регистр с суьееатором по модулю два в цепи обратной связи, регистр кода, разряды которого связаны с соответствующими разрядами генератора, равномерно распределенных псевдослучайных чисел, группы схем ИЛИ и И, через которые разряды регистра кода связаны

2 друг с другом, и схему формирования веса кода. Известное устройство обладает возможностью изменения вероятностей появления единичных сигналов на своих выходах Р23 Однако имеет недостаточный диапазон значений вероятностей.

)Мель изобретения - повышение точности задания вероятностей.

Для достижения поставленной цели в генератор псевдослучайных двоичных последовательностей, содержащий датчик равномерно расположенных нсевдослучайных чисел, выходы которого соединены со входами регистра кода, разрядные выходы которого являются выходами генератора, а вход "запись" регистра кода соединен с выходом блока задания веса кода, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами генератора, введены четыре элемента И, два элемента ИЛИ и триггер, тактовый вход которого соединен с тактовой шиной регистра кода, счетный вход триггера через первый элемент ИЛИ со7429

Генератор состоит из rl. -разрядного регистра 1 кода, состоящего из триггеров 2. Единичный выход триггера 2 в

6-ом разряде соединен со входом элемента 3 И, выход которого через элемент

4 ИЛИ подключен к информационному входу 5 триггера 2 в (+1)-ом разряде и к одному входу элемента 6 И также в (. +1)-ом разряде. Нулевые выходы разрядов датчика равномерно распределенных псевдослучайных чисел 7 соединены в каждом разряде с инверсным входом элемента 6 И, а также с входом элемента

3 И. Тактовые входы триггеров 2 соединены с выходами элементов 9 И, первый вход которых соединен с выходами датчика 7, а второй вход подключен к шине

10 тактовых сигналов. Выход элемента 6

И соединен со входом элемента 4 ИЛИ.

Шина 10 соединена также со входом триггера 11. Вкод регистра кода соединен с выходом блока 12 задания веса кода, вхо- о ды 13 и 14 которого являются входами генератора, Выход регистра кода соединен со входом элемента 15 И,и с инверсным входом элемента 16 И, выходы которых через элемент 17 ИЛИ соединены со счет- ; ным входом триггера 11, выходы которого соединены со входами элементов 15 и 16

И. Выход регистра кода соединен также со входом элемента 18 И, другой вход которого соединен со входом элемента

19 И и подключен ко входу 20 генератора. Другой вход элемента 19 И соединен с нулевым выходом триггера 11. Выходы элементов 18 и 19 И через элемент 21

ИЛИ соединены со входом блока 12 задания веса zona.

Работает генератор следующим образом.

3 единен с выходами первого и второго элементов И, первые входы которых соединены с выходом регистра кода, а вторые вкоды первого и второго элементов

И соединены с выходами триггера сост=

S ветственно, нулевой выход которого сое-. динен с первым вкоцом третьего злемен=Та И, первый вход четвертого элемента

И соедипен с выходом регистра кода, вторые вкоды третьего и четвертого эле- 10 ментов И поцключены к третьему входу генератора, а выходы третьего и четвертого элементов И через второй элемент

ИЛИ соединены с третьим входом блока задания веса zona, 15

На чертеже изображена функциональная схема генератора.

10 ф

Датчик 7 генерирует псевдослучайную последовательность равномерно распрецеленных нулей и единиц, с помощью которой производится управление сдвигом кода в регистре 1, Перед началом работы устанавливается вес кода, Для этого по шине 1 3 задания веса последовательно поступают единицы в количестве, равном заданному весу кода К. При этом датчик равномерно распределенных псевдослучайнык чисел 7 сохраняет исходное (нулевое) состояние, так как тактовые импульсы на него не подаются. До тех пор, пока все выходы датчика 7 остаются в нулевом состоянии, сигнал с единичного выхода триггера 2 в любом разряде проходит чепез элементы 3 И и 4 ИЛИ на информационный вход 5 триггера 2 следующего разряда. В момент действия тактового сигнала, поступающего на входы 8 всех триггеров 2, происходит запись в триггер 2 (L +1)-го разряда информаций с выхоца триггера 2 р --го разряда. Таким образом поступающие по шине 1 3 единицы" сдвигаются в регистре 1 обычным образом и заполняют первые К разрядов регистра 1. Для изменения веса кода необходимое число импульсов (единиц" ) подается в блок 12 по шине 13 в случае увеличения веса или по шине 14 в случае уменьшения веса генерируемых кодов. После задания веса кода в регистре 1 запускается датчик 7 и в нем формируется псевцослучайная последовательность нулей и единиц.

Работу генератора рассмотрим на примере для числа разрядов й. — 4. Процесс формирования кодовых комбинаций в регистре 1 при наличии единичного сигнала на шине 20 протекает следующим образом. Например, в данном такте в регистре датчика 7 находится код 0110, а в предыдущем такте на регистре 1 формируется кодовая комбинация 1100. В эгoM случае нулевым сигналом с нулевых выходов второго и третьего разрядов датчиков 7 закрыты элементы 9 И в соответствующих разрядак, поэтому такто» вые сигналы 10 не проходят на входы 8 триггеров 2 во втором и третьем разрядах, и зти триггеры сокраняют свое состояние независимо от того, какие сигналы поступают на входы 5.

Единичный сигнал с единичного выхо» да триггера 2 первого разряда проходит последовательно через элементы 3 И, 4 ИЛИ в первом разряде, через открытый нулевым сигналом с выкода датчика 7 элемент 6 И второго разряда, через элемент 4 ИЛИ второго разряда, через открытый нулевым сигналом с выхода генератора 7 элемент 6 И третьего разряда и через элемент 4 ИЛИ третьего разряда на вхоц 5 триггера 2 четвертого раз» ряда. Через элемент 6 И четвертого раз, ряда рассматриваемый сигнал не проко- 10 дит, так как он закрыт единичным сигналом с выкоца датчика 7 четвертого разряда. На вкод 5 триггера 2 первого разряда действует нулевой сигнал с выхода триггера 2 четвертого разряда, прохоцяший последовательно через элементы 3

И, 4 ИЛИ четвертого разряда, 18 И, 21 ИЛИ и блок 12 формирования веса кода.

В момент действия тактового сигнала

10 происходит запись "единицы" в четвертый триггер 2 и «нуля" в первый триггер 2. В результате на регистре 1 формируется код 01 01.

Таким образом при сдвиге разряды кода "перепрыгивают" через триггеры 2, отмеченные" единицами в соответствующих разрядах да чика 7. «Отмеченные" триггеры 2 сокраняют прежнее состояние.

При этом количество единиц в коде на регистре 1 остается неизменным.

Поскольку последовательность нулей и единиц на выхоцак датчика 7, которая управляет сцвигом кода в регистре 1, представляет собой псевдослучайную по- 35 следовательность (с равными вероятностями появления "0" и 1", то перемешивание" единиц в регистре 1 произойдет в случайном порядке и на выходах генера тора формируются псевдослучайные кодовые комбинации постоянного веса, причем математическое ожидание появления "1 в двоичной последовательности на выходе любого разряда регистра 1 равно величине, где К - вес кода, а И. - число к регистра 1.

При наличии нулевого сигнала на шине

20 на вход регистра 1 по цени обратной связи через элементы 19 И, 21 ИЛИ и блок 1 2 формирования веса кода поступает сигнал с нулевого выхода триггера 11.

При нулевом состоянии триггера 1 1 на вход регистра 1 в каждом такте поступает единичный сигнал. Нулевое состояние триггера 11 сохраняется до тек пор, пока с выхода регистра 1 кода на входы элементов 15 и 16 И поступают единичные сигналы. При появлении на выходе регистра 1 кода нулевого сигнала в цепь обратной связи вместо него поступает единичный сигнал, а триггер

1 1 изменяет свое состояние на ециничное и сохраняет его цо тех пор, пока с выхода регистра 1 кода на входы элементов 16 и 15 И поступают нулевые сигналы. При этом в регистре 1 кода находится одна лишняя" ециница, и вес кода в регистре равен К + 1.

При единичном состоянии триггера

11 на вход регистра 1 в каждом такте поступает нулевой сигнал. Когда на выходе регистра 1 кода появляется ециничный сигнал, в данном такте в обратную связь поступает нулевой сигнал, благоцаря чему количество единиц в регистре 1 уменьшится на одну, и вес кода равен снова К. Триггер 11 тем же единичным сигналом с выхода регийтра 1 кода установится в нулевое состояние, которое сохраняется цо тех пор, пока на выходе регистра 1 кода не появится нулевой сигнал. Поскольку число единиц, циркулируемых в регистре 1, есть в процессе работы генератора при условии, что на шине

20 присутствует нулевой сигнал, изменяться случайным образом в пределах от К до К + 1, где К вЂ” предварительно установленный вес кода, то вероятность появления ециницы на любом выходе генератора равна величине 2к + 1

Использование предлагаемого генератора позволяет при равном количестве разрядов в датчиках псевдослучайных чисел и сдвигающих регистрах получить вдвое большее число значений вероятностей прецставления выходных единичных сигналов в выходной последовательности.

Зто дает возможность для достижения одних и тех же технических характеристик вцвое сократить количество разрядов в датчиках и сдвигающих регистрах и, соответственно почти вдвое уменьшить стоимость его изготовления.

Формула изобретения

Генератор псевдослучайнык двоичнык последовательностей, содержащий датчик равномерно распределеннык псевдослучайных чисел, выходы которого соединены со входами регистра кода, разрядные выходы которого являются выкодами генератора, а вход «запись регистра кода соединен с выходом блока задания веса кода, 742910

Составитель А, Карасов

Редактор Т. Киселева Техред р, Опиян Корректор М. Демчик

Заказ 3618/14 Тираж 751 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открыл ий

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

Филиал ППП .Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами генератора, о т л и ч а ю ш и йс я тем„что, с целью повышения точности задания вероятностей, генератор 5 сОцэржит четыре элемента И, два элемента ИЛИ и триггер, тактовый вход котОрого соединен с тактовой шиной регистра кода, счетный вход триггера через первый элемент ИЛИ соецинен с выхода- 10 ми первого и второго элементов И, первые входы которых соединены с выходом регистра кода, а вторые входы первого и, второго элементов И соединены с выходами триггера соответственно, нулевой 1 выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, первый вход четвертого элемента И соединен с выходом регистра кода, вторые входы третьего и четвертого элементов И подключены к третьему входу генератора, а выходы третьего и четвертого элементов И через второй элемент ИЛИ соединены с третьим входом блока зацания веса кода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 416830, кл. G 06 Р 1/02, 1973, 2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2447623/18»24, кл, 6 06 Р 1/02, 1977 (прототип).