Генератор случайных чисел
Союз Советсннк
Социапистичесних
Реснубпнк
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ .
f61) Дополнительное к ввт. свид-ву(22) Заявлено 280180 (21) 2876789/18-09 {5Ц „з с присоединением заявки N9(23) Приоритет G 06 P 7/58 Н 03 В 29/00 Государственный комитет ССС Р о делам изобретений н открытий {53) УДК 621.373. .43(088.8) Опубликоваио07.1031. Бюллетень ИЯ 37 Дата опубликования описания 07.10.81 (72) Авторь изобретения ) Р 1 A,ÿ.ÃàðøHí, Л.П«Домнин, Ю.Г.Веров и В.И.НИкИшин P3) Заявитель Опытно-констРУктоРское бюРо специального физического . приборостроения при Воронежском политехническом институте (54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ Изобретение относится к области специализированной вычислительной техники, в частности к вычислительным системам с вероятностным представлением информации, и может быть исполь5 эовано в устройствах обработки параметров случайных процессов в качестве машинных переменных в ЭВМ четвертого поколения, выполненных на больших интегральных схемах. Известен генератор случайных импульсов, содержащий генератор импульсов, источник шума, подключенный ко входу счетчика, выходы которого соединены с дешифратором, коммутатор, 15 управляющий вход которого соединен с выходом дешифратора, а выходы - с входами .установки счетчика, и управляемый счетчик, счетный вход которого соединен с выходом источника шума, 20 управляющий вход — с выходом генератора импульсов, а выходы подключены к входам коммутатора (1}. Известное устройство обеспечивает стабильность закона распределения параметров выходных импульсов, однако, принцип стабилизации .интенсивности выходных импульсов в нем основан на автоматическом уменьшении .интенсивности до некоторого минималь- ЗО ного значения, что неизбежно привоит к уменьшению быстродействия устройства. Кроме того, известное устройство не обеспечивает равновероятного закона распределения. Известен генератор случайных чисел, содержащий:последовательно соединенные источник шума, видеоусилитель и запоминающее устройство (ЗУ), последовательно соединенные формирователь кодов и формирователь импульсов, а также генератор стробирующих импульсов и усилитель мощности (2). Однако известный генератор имеет низкое быстродействие и не обеспечивает равновероятностного закона распределения. Кель изобретения — повышение быстродействия при обеспечении равно-. вероятностного закона распределения. Для этого в генератор случайных чисел, содержащий последовательно соединенные источник шума, видеоусилитель и ЗУ, последовательно соединенные формирователь кодов и формирователь импульсов, а также генератор стробирующих импульсов и усилитель мощности, между выходом генератора стробирующих им871164 )пульсов и входом коррекции видеоусилителя введены последовательно соединенные элемент И, информационный вход которого подключен к выходу ЗУ и входу усилителя мощности, счет чик единиц, регистр коррекции и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).. Выход формирователя импульсов подключен к входам начальной установки формирователя кодов и счетчика единиц и информационному входу регистра коррекции, а выход генератора стробирующих импульсов соединен с счетным входом формирователя кодов и тактовым входом ЗУ. На фиг. 1 приведена структурная схема генератора случайных чисел; 15 на фиг. 2 - эпюры, поясняющие его работу. о Генератор случайных чисел содержит источник 1 шума, видеоусилитель 2, Зу 3„ формирователь 4 кодов, фор- 20 мирователь 5 импульсов, генератор б стробирующих импульсов, элемент И 7, счетчик 8 единиц, регис1р 9 коррекции, ЦАП 10 и усилитель 11 мощности. Генератор случайных чисел .работает следующим образом. Напряжение шума, вырабатываемое источником шума 1 и усиливаемое видеоусилителем 2, подается на ЗУ 3 (D-триггер с определенным порогом срабатывания). На тактовый вход ЗУ 3 с выхода генератора стробирующих импульсов б поступают импульсы (см. Фиг. 2 1,. По,отрицательному фронту стробирующих импульсов в ЗУ 3 записывается логическая 1 {если напряжение шума, поступившее в этот момент, превышало пороговое значение) или логический 0 (если напряжение шума было меньше порогового напряжения (см. Фиг. 2, Е )- 40 Двоичная информация с выхода Зу 3 через усилитель мощности ll поступает на выход генератора случайных чисел. Одновременно двоичная информация с выхода ЗУ 3. поступает на 45 информационный вход элемента И 7. При этом на тактовый вход элемента И 7 с выхода генератора б поступают стробирующие импульсы. Ца выходе элемента И 7 стробирующий импульс gp появляется в том случае, если в этот момент в Зу 3 записана логическая 1 (см. Фиг. 2, б ). С выхода элемента И 7 импульсы подаются на счетчик 8, содержимое которого увенчивается на 1 с приходом импульса с элемента И 7, изменяясь в пределах от 0 до N/2, (cM. Фиг. 2 г). Одновременно стробирующий импульс с генератора б "подается на формиро" ватель 4 кодов, представляющий собой 60 счетчик емкостью М . Содержимое формирователя 4 кодов увеличивается на 1 с приходом каждого стробирующего импульса, изменяясь..от 0 до N (см. Фиг. 3 б ). б5 В начальный момент времени содержимое счетчика 8 и формирователя 4 равно нулю. В процессе работы их содержимое увеличивается. После прохождения М стробирующих импульсов Формирователь 4 будет содержать число т.е. во всех разрядах его будут логические 1, (см. фиг, 2 Ф, ). Счетчик 8 к моменту времени может быть либо заполненным, либо незаполненным. С некоторой достоверностью заполнение счетчика 8 к моменту времени .Ь1 будет означать превышение вероятности появления логической 1 на выходе генератора случайных чисел над вероятностью появления логического 0, т.е. Р,(w P и наоборот незаполнение счетчика 8 будет означать, что Р < P . Сигнал о заполнении формирователя 4 (см. Фиг.2 ж) подается на входы начальной установки Формирователя 4 и счетчика 8 и на управляющий вход регистра 9. Одновременно с выхода счетчика 8 на информационный вход регистра 9 подается сигнал о заполнении счетчика 8 (см. Фиг. 2 е). По заднему фронту импульса коррекции содержимое счетчика 8 и формирователя 4 устанавливается равным 0 (см. Фиг. 2 Z ) д, д ). Импульс коррекции, поступающий на управляющий вход регистра 9, с формирователя 5, изменяет содержимое регистра 9 в зависимости от сигнала, поступающего со счетчика 8 Если счетчик 8 к моменту прихода импульса коррекции был заполнен, т.е. Р у Р, то содержимое регистра 9 уменьшится на 1, а если не заполнен, т.е. Р < Pa то увеличится на 1 (см. Фиг. 2 и). Соответственно увеличится или уменьшится напряжение на выходе ЦАП 10, преобразующего код, содержащийся в регистре 9, в напряжение коррекции, которое с выхода ЦАП 10 (cM.фиг. 2К ) ° поступает на вход коррекции видеоусилителя 2, изменяя величину среднего значения шумового сигнала на выходе видеоусилителя 2 в сторону уменьшения, если Р > Ро, или в сторону увеличения, еслй P c Ро . Таким образом, в конце цикла коррекции, определяемого временем заполнения формирователя 4 автоматически корректируется величина отклонения от равновероятности выходных кодов генератора случайных чисел. После возвращения формирователя 4 и счетчика 8 в исходное состояние (см. фиг. 2 C ) цикл коррекции повторяется в той же последовательности. Предлагаемый генератор случайных чисел обладает высоким быстродействием и обеспечивает равновЕроятностный закон распределения ° 871164 Формула изобретения Генератор случайных чисел, содержащий последовательно соединенные источник шума, видеоусилитель и запоминающее устройство, последова-. тельно соединенные формирователь кодов и формирователь импульсов, а также генератор стробирующих импульсов и усилитель мощности, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения быстродействия при обеспечении равновероятного закона распределения, между выходом генератора стробирующих импульсов и входом коррекции видеоусилнтеля введены последовательно соединенные элемент И, информационный вход которого подключен к выходу запоминающего устройства и входу усилителя мощности, счетчик единиц, регистр коррекции и цифроаналоговый преобразователь, при этом выход формирователя импульсов подключен к входам начальной установки формирователя кодов и счетчика единиц к информационному входу регистра коррекции, а выход генератора стробирующих импульсов соединен с счетным входом формирователя кодов и тактовым входом запоминающего устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 502489 кл. H 03 В 29/00 1974 ° 2. Авторское свидетельство СССР 9 518859, кл. H 03 В 29/00, 1974 (прототип). 871164 /, tg Составитель Л. Ананьева Техред A.À÷ Корректор Н. Швыдкая Редактор Л. Утепина и Закаэ 8436/21 Тираж 748 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, Ул. Проектная, 4
