SU1022163A1

SU1022163A1 - Генератор псевдослучайных чисел

Info

Publication number: SU1022163A1
Application number: SU823414278A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Николаевич Ярмолик; Игорь Петрович Кобяк
Original assignee: Минский радиотехнический институт
Priority date: 1982-03-29
Filing date: 1982-03-29
Publication date: 1983-06-07

Abstract

ГЕНЕРАТОР ПСЕВДОСЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ, содержащий генератор тактовых импульсов, регистр сдвига, в цепь офатной св зи которого включен сумматор по модулю два, о тли ч а к щи и с тем, что, с целью упрощени генератора, содержит :9лемент Й-НЕ, первый вход которого соединен с его выхо- . дом и с тактовым входом регистра сдвига , а второй вход элемента И-НЕ подключен к выходу генерасгора тактовых импульсов .

Description

Йиг./

Изобретение относитс к вычислительной технике и может быть использовано дл построени задающих блоков веро тностных вычислительных машин при решении задач статистическими методами, а также дл построени генераторов случайных процессов с заданными характеристиками , которые широко примен ютс при испытании эффективности различюдх алгоритмов дл вычислительных машин, дл измерени дальности в радиолокации, дл кодировани речи, обнаружени ошибок, идентификации систем, в ислытательной и контрольной аппаратуре при вьшуске изделий вычислительной техники.

Известны генераторы псевдослучайных чисел, основанные на применении регистров сдвига/Простейшим генератором на базе регистра сдвига вл етс последо1эательный генератор псевдослучайных чисел 113

Дл получени многоразр дного двоичного числа работу данного устройства следует моделировать Ы7/)1число тактов, где Ум эаар дность регистра сдвига. Частота выборки псевдослучайных чисел в Ы раз меньше тактовой частоты.

Дл достижени максимального быстродействи генераторов псевдослучайных чисел обычно используют параллельный принцип формировани разр дов псевдослучайного двоичного числа, что приводит к усложнению генератора.

Известен также генератор псевдослучайных чисел, содержавши регистр сдвига и блок сумматоров по модулю два, что также обусловливает большие аппаратурные затраты C2j .

Наиболее близким к предлагаемому вул етс генератор псевдослучайных чисел, содержащий Ш триггеров, входы которых подключены к тактовому входу генератора , а выходы вл ютс выходами генератора , и (m-i) сумматоров по модулю два, где i - номер чейки регистра сдвига , образукшшй обратную св зь f3 .

Однако данное устройство содержит избыточное количество сумматоров по модулю два, а методика построени ГПСЧ применима лишь дл частного случа , когда цепь обратной св зи генератора состоит только из одного полусумматора . . Цель изо фетени - упрощение генератора за счет уменыиени объема используемого оборудовани , повьш1ёш1 надежности устройства, повышени качества выходной последовательности и росширени функциональных возможностей устройства , за счет увеличени разр дности псевдослучайных кодов, увеличени периода последовательностей.

Поставленна цель достигаетс тем, что в генератор псевдослучайных чисел, содержаший генератор тактовых импутп сов , регистр сдвига, в цепь обратной св зи которого включен сумматор по модулю два, введен элемент И-НЕ, первый вход которого соединен с его выходом и с тактовым входом регистра сдвига, а второй вход элемента И-НЕ подключен к ВЫХОДУ генератора тактовых импульсов . На фиг. 1 показана схема генератора; на фиг. 2 - диаграмма работы генератора .

.Генератор содержит генератор 1 тактовых импульсов, элемент 2 И-НЕ и регистр 3 сдвига с сумматором 4 по модулю два в цепи обратной св зи. Повышение качества выходной псевдослучайной последовательности происходит за счет флуктуации времен задержки фротов тактовых импульсов генератора 1. Дл многих параметров дискретных и логических элементов может быть прин та гипотеза о нормальном законе распределени . Флуктуаци параметров обусловлена действием внутренних шумов логических элементов. Так, в частности , врем - задержки на логическом элементе есть случайна величина, распределени , распределенна по нормальному закону распределени . Причина флуктуации времен задержки на логическом элементе заключаетс в дискретном характере зар дов, солдак цих электрический ток (дробовой эффект в тепловом движении этих носителей зар дов (тепловой шум), в изменени х проводимости под воздействием некоторых случгайных факторов (модул ционный шум и т. д.

Устройство работает следующим образом .

Тактовый импульс от генератора 1 поступает на второй вход элемента И-НЕ 2 и вл етс разрешающим импульсом дл генерации пакета синхросигналов элементом 2. Очевидно, что коли . честьо синхросигналов в пакете будет случайньп образом мен тьс от одного тактового импульса к другому за счет флуктуации длительности тактовых импульсов . Генераци пакета синхросигналов осушествл етс элементом И-НЕ

в св зи с логическим противоречием между первым Ежодом элемента и его выходом в момент подачи тактового импупьica на второй вход. Сформированный пакет синхросигналов поступает на синхровйоды триггеров регистра сдвига, причем на

средних и низюпс частотах количество синхросигналов в пакете значительно больш разр дности регистра 3 сдвига. Поэтому за один такт информаци ойювл егс полно

стаж. Кроме того, новое число соответствует числу, случайным образом вз тому с кольца М-последовательности. Это позвол ет практически.неограниченно удлинить период формируемых чисел.

В элементе 2 можно использовать, кроме указанного элемента И-НЕ, двухвходовой сумматорпо модулюдва и другие элементы с соотвётствукадей обратной св зью.

Предлагаемый генератор псевдослучайных чисел реализуетс с минимавПгными аппаратурньюли затратами, причем реализаци возможна дл общего случа организации обратной св зи регистра сдвига, что существенно расшир ет возможности устройств данного типа. Минимизаци оборудовани ведет к повышению надежностных характеристик. ГПСЧ. Важным достоинством технического решени вл етс то,, что выборка чисел проводитс не жестко через определенное число тактов, а достаточно случайно, что позвол ет неограниченно увеличить период следовани чисел.

По сравнению с прототипом в предлагаемом ШСЧ аппаратные затраты не завис т от вида офатной св зи регист ра сдвига и составл ют дл любой структуры 1/4 микросхемы К155ЛАЗ. Протот пу же свойственна указанна зависимость и при построении, например, 13-разр дного ГПСЧ на 33-paqp днoм регистре сдвига избыточность аппаратуры будет составл ть 13 элементов сложени по модулю два.

В сравнении с известным предлагаемый генератор псевдослучайных чисел обладает повышенным быстродействием и случайностью выборки псевдослучайных чисел.

Подобные устройства целесоо азно использовать дл построени генераторов случайных процессов с заданными характеристиками , а та ке в аппаратуре контрол и диагностики цифровых устройств при выпуске изделий дл ЭВМ.

Claims

ГЕНЕРАТОР ПСЕВДОСЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ, содержащий генератор тактовых импульсов, регистр сдвига, в цепь обратной связи которого включен сумматор по модулю два, о тли ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения генератора, содержит элемент И-НЕ, первый вход которого соединен с его выходом и с тактовым входом регистра сдвига, а второй вход элемента И-НЕ подключен к выходу генерасгора тактовых импульсов.

§ £

455