RU1817092C - Генератор двоичных случайных цифр - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике. Цель изобретени  - расширение Функциональных возможностей за счет фиксации частоты по влени  нулей и единиц в генерируемой последовательности цифр, что позвол ет производить оператив-. ную оценку работоспособности генератора двоичных случайных цифр при использовании его дл  решени  зйдач на ЭВМ. Генератор содержит датчик случайных цифр 1,. триггеры 2,12, счетчики 3,4, группу элементов НЕ 5, элемент задержки 6, элементы И 8, 9, сумматор 7, элемент ИЛИ-НЕ 10 и элемент ИЛИ 11. 1 Ил.

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике, предназначено дл  оценки качества потока равномерно распределенных случайных чисел и может быть использовано дл  повышени  достоверности результатов вычислений при решении задач на ЭВМ методом веро тностного моделировани .

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей генератора двоичных случайных цифр за счет фиксации частоты по влени  нулей и единиц в генерируемой последовательности цифр и проведени  оперативной оценки работоспособности датчика на случайных числах, используемых в данный момент времени при решении задач.

Известно, что в случайной последовательности из п двоичных цифр число 1 (или О) m с доверительной веро тностью 0,95 должно быть равно

m

0,5п ±0,5-1,96 гГ

или приближенно

m 0,5n ±- ЛГ

(Е.С.Венцель, Теори  веро тностей. М.: Наука , 1969).

Число двоичных цифр п равно числу импульсов Опрос, по которым генератор вырабатывает О или 1. Поэтому, если иметь два счетчика, первый из которых подсчитывает число импульсов Опрос, а второй - число единиц в случайной последовательности , то можно вычитанием содержимого второго счетчика из уменьшенного в два раза содержимого первого счетчика определить их разность. Эта разность должна быть меньше п. Таким образом, старшие разр ды сумматора должны всегда находитьс  в состо нии О (уменьшенное в два раза содержимое первого счетчика больше содержимого второго счетчика) или в состо нии 1 (уменьшенное в два раза содержимое первого счетчика меньше содержимого второго счетчика). Анализиру  состо ние старших разр дов сумматора, можно судить о правильности работы генератора случайных двоичных цифр. При конкретной реализации можно определить число разр дов в счетчиках и сумматоре. Например, если нужно контролировать генератор через каждые 500 тыс ч случайных двоичных разр дов , то число разр дов счетчиков и сумматора должно быть не меньше 18. Число младших разр дов сумматора должно быть таким, чтобы на них пересчитать 707 единиц , т.е. равно 10. Контроль в этом случае

будет осуществл тьс  за 8 старшими разр дами сумматора.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в генератор двоичных случайных цифр, содержащий датчик случайных цифр, вход запуска которого  вл етс  входом запуска генератора, а информационный выход соединен с информационным выходом генератора; введены первый и второй триггеры,

первый и второй счетчики, сумматор, первый и второй элементы И, группа элементов НЕ, элемент задержки, элемент ИЛИ-НЕ, элемент ИЛИ, первый вход которого  вл етс  входом начального

5 запуска генератора и соединен с входами установки в ноль первого и второго счетчиков , сумматора и первого триггера, вход запуска генератора соединен с входом элемента задержки, вторым входом элемен0 та ИЛИ и счетным входом первого триггера, пр мой выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, разр дные выходы которого соединены с первым разр дным входом сумматора, второй разр д5 ный вход которого соединен с выходами элементов НЕ группы, входы которых соединены с разр дными выходами второго счетчика , счетный вход которого соединен с информационным выходом датчика случай0 ных цифр, выход элемента задержки соединен с входом синхронизации сумматора, единичные разр дные выходы старших разр дов которого соединены с входами первого элемента И, нулевые разр дные выходы

5 старших разр дов сумматора соединены с входами второго элемента И, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соеди0 нен .с входом установки в единицу второго

триггера, вход установки в ноль которого

соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход

 вл етс  выходом контрол  генератора.

На чертеже представлена функциональ5 на  схема предложенного устройства.

Устройство содержит датчик случайных цифр 1, первый триггер 2, первый счетчик 3, второй счетчик 4, группу элементов НЕ 5, элемент задержки 6, сумматор 7, первый

0 элемент И 8, второй элемент И 9, элемент ИЛИ-НЕ 10, элемент ИЛИ 11, второй триггер 12, входы устройства 13 (запуск генератора) и 14 (начальный запуск генератора), выход схемы контрол  15 и ин5 формационный выход 16.

Предложенное устройство работает следующим образом,

При начальном запуске генератора по входу 14 устанавливаютс  в нулевое состо ние первый триггер 2, первый 3 и второй 4

счетчики, сумматор 7 и через элемент ИЛИ 11 - второй триггер 12. Таким образом, схема готова к работе.

По импульсам запуска генератора по входу 13 на выходе датчика случайных цифр 1 вырабатываютс  уровни 1 или О случайного числа, которые поступают на выход устройства 16 и на вход второго счетчика единиц случайного числа 4, Единицы случайного числа подсчитываютс  на счетчике 4, Импульсы запуска генератора поступают также на первый триггер 2 и с его выхода - на вход первого счетчика 3, где и пересчитываютс . Таким образом, на первом счетчике 3 имеетс  уменьшенное в два раза количество импульсов запуска генератора, а на счетчике 4 - количество единиц в случайной последовательности.

Импульсы запуска генератора через элемент задержки 6 поступают на вход син- хронизации сумматора 7. По этим импульсам происходит сложение содержимого первого счетчика 3 в пр мом коде и содержимого второго счетчика 4 в обратном коде. Инвертирование содержимого второго счетчика 4 осуществл етс  на группе элементов НЕ 5.

В дальнейшем возможны три случа  работы устройства,

Если содержимое счетчика 3 больше со- держимого счетчика 4 и их разр дность не превышает vn, то старшие разр ды сумматора наход тс  в состо нии О. Высокие уровни с нулевых выходов старших разр дов сумматора поступают на вход первого элемента И 8. На выходе этого элемента будет высокий уровень, который поступает на первый вход элемента ИЛИ-НЕ 10. На второй элемент И 9 поступают низкие уровни с единичных выходов старших разр дов сумматора и на второй вход элемента ИЛИ- НЕ 10 поступает низкий уровень. На выходе элемента ИЛИ-НЕ 10 будет низкий уровень , и второй триггер 12 остаетс  в состо нии нул ..

Если содержимое счетчика 3 меньше содержимого счетчика 4 и их разность не превышает Vn, то старшие разр ды сумматора 7 наход тс  в состо нии 1. Тогда низкие уровни с нулевых выходов старших разр - дов сумматора поступают на первый элемент И 8, выход которого в виде низкого уровн  поступает на первый вход элемента ИЛИ-НЕ 10. На втором входе элемента ИЛИ-НЕ 10 будет высокий уровень, так как на второй элемент И 9 поступают высокие уровни с единичных выходов старших разр дов сумматора. На выходе элемента ИЛИ-НЕ 10 будет также низкий уровень, и

второй триггер 12 останетс  в состо нии нул .

Если же разность содержимого счетчика 3 и счегчика 4 больше м, то старшие разр ды сумматора не будут все находитьс  в состо нии нул  или единицы. На выхЬдй- элементов 8 и 9 будут низкие уровни, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 10 будет высокий уровень, устанавливающий в единичное состо ние второй триггер 12, высокий уровень с которого поступает на выход устройства 15, как признак того, что произошло отклонение от равноверо тного закона. Однако единичные отклонени  от равноверо тного закона еще не говор т о плохой работе генератора , и формирование случайных цифр продолжаетс . Первый пришедший импульс запуска генератора через схему ИЛИ устанавливает в О второй триггер 12. В случае подключени  данного генератора к ЭВМ в машине должна быть специальна  программа , котора  подсчитывает число отклонений от равномерного закона и,если частота их по влени  зайдет за пределы доверительной веро тности,, то на печатающее устройство ЭВМ выдаетс  информаци  о неисправности генератора случайных двоичных цифр, а результаты решени  задачи с использованием этих случайных цифр неверны .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Генератор двоичных случайных цифр, содержащий датчик случайных цифр, вход запуска которого  вл етс  входом запуска генератора, а информационный выход соединен с информационным выходом генератора , отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет фиксации частоты по влени  нулей и единиц в генерируемой последовательности цифр, в него введены первый и второй триггеры, первый и второй счетчики, сумматор, первый и второй элементы И, группа элементов НЕ, элемент задержки, элемент ИЛИ-НЕ, элемент ИЛИ, первый вход которого  вл етс  входом начального запуска генератора и соединен с входами установки в О первого и второго счетчиков, сумматора и первого триггера, вход запуска генератора соединен с входом элемента задержки , вторым входом элемента ИЛИ и счетным входом первого триггера, пр мой выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, разр дные выходы которого соединены с первым разр дным входом сумматора, второй разр дный вход которого соединен с выходами элементов НЕ группы, входы которых соединены с разр дными выходами второго счетчика, счетный вход которого соединен с информационным выходом датчика случайных цифр, выход элемента задержки соединен с входом синхронизации сумматора, единичные разр дные выходы старших разр дов которого соединены с входами первого элемента И, нулевые разр дные выходы старших разр дов сумматорй соединены с входами

   второго элемента И, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с входом установки в 1 второго триггера, вход установки в О которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход  вл етс  выходом контрол  генератора.