Генератор псевдослучайныхчисел

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Сецмапнстнчесмих

Республик (n)822162 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 038479 (21) 2745469/18-24 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет (51)М. Кл з

G 06 F 1/02

G 07 С 15/00. Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.0481. Бюллетень М 14 (53) УДК 681. 325 (088.8) Дата опубликования описания 25.04. 81 (72) Автор изобретения

О.П.Бухало (54) ГЕНЕРАТОР ПСЕВДОСЛУЧАИНЫХ ЧИСЕЛ

Изобретение относится к вычисли-. тельной технике и может быть испольо зовано при статистическом моделировании случайных величин, использовании измерительных преобразователей случайных процессов и систем автоматическрго управления процессами и объектами по случайному сигналу.

Известен генератор равномерно распределенных случайных чисел, содержащий сдвиговый регистр, полусуЬх4атор в цепи обратной связи и генератор периодических импульсов (1).

Однако этот генератор характеризу(ется невозможностью управления сф тистическими характеристиками генерируемых случайных чисел.

Наиболее близким к изобретению является генератор случайных чисел,содержащий последовательно соединенные источник случайных пуас".. соновских импульсов, блок формирования, двухвходовой элемент И, счет. чик, регистр памяти, дешифратор,. . матричный переключатель, а также блок управления, соединенный с распределителем импульсов, два выхода которого подключены к входам сброса счетчика и регистра памяти соответ:ственно, а два других — к элементу памяти, выход которого соединен со вторым входом элемента И (?).

5 недостатком этого устройства яв ляется сравнительно невысокая точность установки заданных статистических характеристик генерируемых случайных чисел как вследствие наличия пуассоновского генератора, обладающего, как правило, нестабильной интенсивностью выходного потока импульсов так и вследствие погрешности, .,вносимой матричным переключателем

15 законов распределения, аппроксимирующим последние с определенной степенью точности.

Цель изобретения — повышение точности генератора.

20 Поставленная цель достигается тем, что в генератор псевдослучайных чисел, содержащий первичный источник псевдоеслучаййого сигнала, выход tcoторого соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с информационным входом регистра памя;ти, управляющий вход которого подклю чен к выходу генератора тактовых ,импульсов .и ко входу элемента задерж30, ки, выход которого соединен со вхо4

822162 дом "сброс" счетчика, введены делитель, переключатель и управляемый генератор импульсов, выход которого соединен со входом первичного источника псевдослучайного сигнала, а вход управляемого генератора импульсов соединен с первым выходом переключателя, второй выход которого соединен с первым входом делителя, второй вход которого соединен с выхо, дом регистра памяти, выход элемента задержки соединен с третьим входом делителя, выход которого является выходом генератора.

На чертеже изображена блок-схема генератора.

Генератор содержит управляемый генератор 1 (периодических) импульсов, переключатель 2, первичный источник. 3 псевдослучайного сигнала, счетчик 4, регистр 5 памяти, делитель б, элемент 7 задержки, генератор 8 тактовых импульсов.

Первый выход переключателя 2 через управляемый генератор 1 (периодических) импульсов соединен со входом сдвига первичного источника

3 псевдослучайного сигнала, выход которого через счетчик 4 и регистр

5 памяти подключен ко входу делителя 6, вход управления которого соединен со вторым выходом переключателя 2, а .вход запуска — со входом сброса счетчика 4 и выходом элемента 7 задержки, вход которого подключен к выходу генератора 8 и входу перезаписи регистра 5 памяти.

Принцип действия генератора заключается в пересчете импульсов псевдослучайной двоичной последова. тельности в течение заданного интервала времени Т, а независимое суправление моментами осуществляется одновременным переключением частоты управляемого генератора периодических импульсов и коэффициента деления делителя.

Генератор работает следующнм . образом.

При каждом срабатывании генератора 1 импульсов на выходе первичного источника псевдослучайного сигнала появляется очередной символ последовательности (единица или нуль). Источник 3 может быть выполнен на основе регистра сдвига с пфлусумматором в цепи обратной связй." В течение интервала времени Т счетчик 4 заполняется случайным ко личеством импульсов с выхода источника 3. Длительность интервала Т является фиксированной и определяется периодом работы генератора 8.

Счетчик 4 сбрасывается в нуль каждым импульсом генератора 8. Непосредственно перед сбросом счетчика

4 его содержимое переписывается в регистр 5, после чего осуществляется арифметическая операция деления на заданное число в делителе б.

Элемент 7 задержки служит для согласования режимов работы блоков 4-6 таким образом, чтобы сначала осуществлялась перезапись содержимого

5.счетчика 4 в регистр 5 (импульсов генератора 8), а затем сброс счетчика

4 и запуск делителя 6 (задержанным импульсом генератора 8); При помощи переключателя 2 осуществляется одновременное изменение частоты генератора 1 и делителя -M в делителе б.

Известно,, что генератор псевдослучайной двоичной последовательности на основе сдвига дает последовательность бернуллиевого типа, т.е. число появления единичных символов в последовательности длиной в (подчиняется закону Бернулли

0 = FP (1-Р)

N)=tP;

35 М =мР, + Р

0 Р(1 Р) 40

Формула изобретения

Pg (N) C) Р (1-P) где Р— вероятность появления единицы °

Если за время T осуществляется

K тактов срабатывания генератора 1, то первые два момента (математическое ожидание ГМ) и дисперсия 0М) случайного числа М, записанного в регистре 5, имеют вид

Делитель 6 осуществляет деление случайного числа М, записанного в регистре 5, на постоянный коэффициент М. При этом математическое.:: ожидание и дисперсия случайного числа М+ на выходе делителя 6 определяется как

Одновременным переключением (при помощи переключателя 2) частоты генератора 1 и делителя M в делителе б таким образом, чтобы м =const, е осуществляется изменение дисперсии выходного числа М+ при его неизменном математическом ожидании. Переключение — =const позволяет измеМ2 нять математическое ожидание (N g при неизменной дисперсии 0М+ .

Таким образом, через каждый период срабатывания генератора 8 на выходе устройства появляются случайные числа, с заданными математическим ожиданием и дисперсией, значения которых могут независимо устанавливаться при помощи переключателя 2. Точность установки моментов обеспечивается цифровым представлением величин M u f и фиксированным значением вероятности Р.

Генератор псевдослучайных чисел, содержащий первичный источник псе822 162

Составитель A.Êàðàñoâ

Редактор М.Петрова Техред М.Коштура Корректор В.Бутяга

4 Тираж 7 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Эакаэ

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, вдослучайного сигнала, выход которо-. го соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с ин формационным входом регистра памя- ти, управляющий вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов и ко входу элемента задержки, выход которого соединен со входом "сброс" счетчика, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности генератора. он содержит делитель, переключатель и упоавляемый генератор импульсов, выход которого соединен со вхопом

:первичного источника псевдослучайного сигнала, а вход управляемого генератора импульсов соединен с первым выходом переключателя, второй выход которого соединен с первым входом делителя, второй вход которого соединен c âûõîäoè регистра памяти, выход элемента задержки соединен с третьим входом делителя, выход которого является выходом генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Яковлев В.В., Федоров Р.Ф.

Стохастические вычислительные машины.

Л., "Машиностроение", 1974, с. 118.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 556471, кл. G 07 .С 15/00, 1976 (прототип).