SU1062698A1 - Генератор потоков случайных событий - Google Patents

Abstract

1. ГЕНЕРАТОР ПОТОКОВ СЛУ ЧАЙНЫХ СОБЫТИЙ, содержащий первичный источник случайных сигналов, шифратор , выходы которого соединены с входами соответствующих разр дов р1егистра пам ти, выходы которого соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ и с входами соответствующих разр довсчетчика, счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход переполнени  счетчика  вл етс  выходом генератора.и соединен .с входом Сброс регистра пам ти, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, он содержит группу счетчиков и группу регистров пам ти, информационные входы которых образуют информационный вход генератора , а информационные выходы регистров пам ти группы соединены с информационными входами соответствующих счетчиков группы, управл ющие входы которых объединены между собой и подключены к выходу элемента ИЛИ, группа выходов первичного ис (Л точника случайных сигналов соедине-. на с вычитающими входами соответству-/ ющих счетчиков группы, выходы которых соединены с соответствующими входами шифратора.

Description

2. Генератор по п. 1, о т л ичающиЯс  тем, что первичный источник случайных сигналов содержит датчик пуассонойского потока . импульсов, группу из п-1 последовательно соединенных элементов задержки (п - число выходав первичного источника случайных сигналов),

выход датчика пуассоновского потока импульсов соединен с входом первого элемента задержки, выход датчика пуассоновского потока импульсов совместно с выходами элементов задержки группы образуют группу выходов первичного источника случайных сигналов.

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании различных структно сложных объектов с учетом вли ни  случайных внешних факторов, при построении стохастических вычислительных и моделирующи устройств, а также при построении автоматизированных испытательных комплексов.

Известно устройство дл  формовани  потоков случайных событий, содержащее блок задани  длительности случайного испытани , блок генераторов импульсов с регулируемыми частотами , блок схем совпадени , дизъюнкtopa , регистр номера схемы совпадени , счетчьк 1.мпульсов, генераторимпульсов l .

Недостатком дданного устройства  вл етс  трудность его использовани  в автоматизированных системах из-за сложности сопр жени  с ЭВМ и организации программного управлени  видом и числовыми характеристикми воспроизводимой функции paqnpeделени  веро тностей формируемых случайных величин.

Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  управл емый .генератор потоков случайных событий, содержащий последовательно соединенные блок ввода потоков случайных И1лпульсов, выполненный на датчиках случайных импульсных потоков ДПСИ с регулируемыми интенсивност ми , блок схем совпадени , шифратор номера схемы совпадени , регистр номера cxeNtta совпадени , счетчик импульсов, генератор импульсов , подключенный к счетному входу счетчика импульсов, блок задани  длительности испытаний, подключенный к входам схем совпадени , схему блокировки, входы которой соединены с регистррм номера схемы совпадени , а выход подключен к входам схем совпадени , вход щих в .блок схем совпадени . Блок схем совпадени  выполнен на трехвходовых элементах И. Первые входы всех схем

совпадени  объединены и подключены к выходу схемы блокировки, вторые входы схем совпадени  также объединены и подключены к выходу блока задани  длительности испытани , одинаковой дл  всех схем совпадени , на третий вход каждой схемы совпадени  поступает случайный импульсный поток от соответствующего ей датчика потоков случайных импульсов

0 ДПСИ блока ввода потоков Случайных импульсов. При наличии разрешающего сигнала на выходе схемы блокировки проводитс  случайное испытание, заключающеес  в выработке блоком

5 задани  длитeJ ьнocти испытани  разрешающего сигнала дл  всех схем совпадени  и в определении номера той схемы совпадени , на выходе которой импульс от соответствующего

Q ей ДПСИ блока ввода потоков случайных импульсов по вилс  первым. Этот номер записываетс  в регистр номера схемы совпадени , что приводит к срабатыванию схемы блокировки, и

5 все схемы совпадени , вход щие в блок схем совпадени , закрываютс  по одному из входов до начала следующего испытани . В дальнейщем номер схемы совпадени , на выходе которой по вилс  сигнал, записанный в регистре номера схемы совпадени , преобразуетс  во временной интервал между импульсами на выходе устройства .

При изменении интенсивности вы5 ходного потока за счет регулировани  частоты генератора импульсов, заполн ющих счетчик при преобразовании случайного кода во временной интервал , вид воспроизводимой функции

0 распределени  веро тностей не измен етс .

Кроме того, устройство обладает трем  формами представлени  заданной функции распределени  веро тностей: 5 пространственной (выходы схем совпадени  блока схем совпадени  возбуждаютс  в соответствии с воспроизводимой Функцией распределени ), цифровой (поток номеров cpa6oTaBLiHX схем совпадени , т.е. схем, через которые прошел импульс) и временной (интегралы времени между нмпульсами на выходе устройства) 2 . Недостатками известного устройства  вл ютс  трудность азтоматизации процесса к недо.статочна  точность перенастройки на воспроизведение другой функции распределени  веро тностей, что св зано с необход мостью изменени  интенсивностей ДПС  вл ющихс , как-правило, аналоговыми компонентами устройства. Недоста ком  вл етс  также необходимость использовани  большого числа ДПСИ с регулируемыг и интёнсивност ми дл  воспроизведени  с требуемой точност заданной функции распределени  веро тностей . Целью изобретени   вл етс  повышение точности генератора за счет обеспечени  возможности цифрового управлени  видом и числовыми характеристиками воспроизводимой функции распределени  веро тностей, а также упрощение устройства. Дл  достижени  поставленной цели в генератор потоков случайных событий , содержащий поперечный источник случайных сигналов, шифратор, выход которого соединены с входами соотве ствующих разр дов регистра пам ти, выходы которого соединены с входами элемента ИЛИ и с входами соответствующих разр дов счетчика, счетный вход которого соединен с выходами генератора импульсов, а выход переполнени  счетчика  вл етс  выходом генератора и соединен с входом Сброс регистра пам ти, введены группа счетчиков к группа регистров пам ти, информационные входы которы образуют информационный вход генера тора, а информационные выходы регис ров пам ти группы соединены с инфор мационньи й входами соответствующих счетчиков группы, управл ющие входы которых объединены между собой и подключены к выходу элемента ИЛИ, группа выходов первичного источника случайных сигналов соединена с вычитающими входами соответствующих счетчиков группы, выходы которых со динены с соответствующими входами шифратора. Кроме того, первичный источник случайных сигналов содержит датчик пуассоновского потока импульсов и группу из п-1 последовательно соединенных элементов задержки (п число выходов первичного источника случайных сигналов) , выход датчика пуассоновского потока игчпульсов сое динен с входом первого.элемента задержки, выход датч1 ка пуассоновского потока импульсов совместно с выходами элементов задержки группы образуют группу выходов первичного источника случайных сигналов. В св зи с тем, что в .устройство дополнительно введены блок счетчиков и блок регистров, настройка на воспроизведение заданной функции распределени  веро тностей осуществл етс  путем изменени  соотношени  кодов, записанных в счетчики блока счетчиков, а не за счет изменени  интенсивностей.ДПСИ, как это делаетс  в известном устройстве, измен   программно коды, хран щиес  в блоке счетчиков, можйо осуществл ть программное- управление видом и числовыми характеристиками воспроизводимой функции распределени  веро тностей. Интенсивности всех потоков случайных импульсов, поступающих от блока ввода потоков случайных импульсов на счетчики, посто нны, одинаковы дл  всех счетчиков и не измен ютс  в процессе перенастройки на воспроизведение другой функции распределени - веро тностей. Это позвол ет использовать один датчик потоков случайных импульсов и осуществить дл  него стабилизацию интенсивности формируемого потока. На чертеже представлена структурна  схема генератора. Устройство содержит первичный источник 1 случайных сигналов, шифратор 2, регистр 3 пам ти, счетчик 4, генератор 5 импульсов, элемент ИЛИ 6, группу 7 регистров пам ти и группу 8 счетчиков. Первичный источник 1 случайных сигналов содержит датчик 9 пуассоновского потока импульсов и группу. 10 элементов задержки. Первичный источник 1 случайных сигналов предназначен дл  формировани  п независимых потоков случайных импульсов с требуемой интенсивностью. Шифратор 2 предназначен дл  преобразовани  п-разр дного унитарного кода номера того счетчика группы 7 счетчиков, от которого пришел первым сигнал равенства нулю содержимого этого счетчика, в позиционный код соответствующей разр дности. Регистр 3 пам ти предназначен дл  запоминани  номера того счетчика группы 7 счетчиков, от которого первым после начала случайного испытани  приь1ел сигнал равенства нулю его содержимого. Счетчик 4 и генератор 5 импульсов предназначены дл  преобразовани  кода, поступившего из регистра 3, во временной интервал. Элемент ИЛИ предназначен дл  запрещени  в течение времени проведени  случайного испытани  повторной записи содержимого группы 7 регистров в группу 8 счетчиков. Сигнал на выходе элемента ИЛИ 6, запрещаю щий эту перезапись, по вл етс  в т случае, если хот  бы на одном из его входов (хот  бы в одном из разр дов регистра 3) присутствует сигнал, соответствующий единице. Группа 7 регистров предназначена дл  хранени  управл ющих кодов, поступающих от внешнего источника, например, от управл ющей ЭВМ, и оп редел ющих вид воспроизводимой. функции распределени  веро тностей и ее числовые характеристики. Группа 8 счетчиков, содержаща  п счетчиков /п -I число интервалов квантовани  воспроизводшлой функци распределени  веро тностей), предназначена дл  реализации случайног испытани . Датчик 9 пуассоновского потока импульсов предназначен дл  формиро вани  пуассоновского потока с инте сивностью .. . 1рурпа элементов Ю задержки предназначена дл  получени  из одного случайного импульсного потоку., например пуассоновского потока с интенсивностью 7 , п независимых потоков с той же интенсивностью. Дл  этого может быть использовано свойство пуассоновского потока, заключающеес  в том, что длительности интервалов между соседними сигналами в пуассоновском потоке независимы друг от друга. Два пуассоновских потока на входе и на выходе линии задержки будут практически незавиСИМЫ друг от друга,-если за врем  задержки с веро тностью, близкой в единице, приходит очередной импульс входного потока. Требуема  величина задержки t- определ етс  по формул , 1 . t en-, А - интенсивность пуассоновского потока, Р - веро тность по влени  им пульса на выходе датчика 6 потока случайных импул сов за врем  t. Генератор работает следующим образом . На выходе одного из счетчиков группы 8 счетчиков по вл етс  сигна свидетельствующий о том, что этот счетчик находитс  в нулевом состо нии , т.е. об окончании предыдущего случайного испытани . Этот сигнал (при отсутствии сигналов от других Счетчиков группы 8 счетчиков) также образует унитарный код номера счетчика Группы-8 счетчиков, который обработал в данном испытании. Этот унитарный код преобразуетс  в позиционный код шифратором 2 и запоминаетс  в регистре 3. Элемент ИЛИ 6 вырабатывает сигнал, осуществл ющий перезапись содержимого группы 7 регистров в группу 8 счетчиков, чем подготавливаетс  исходное состо ние дл  следующего случайного испытани . Одновременно с этим счетчик 4, счита  импульсы от генератора 5 импульсов , преобразует код, поступивший от регистра 3, во временной интервал. Когда содержимое счетчика 4 станет равным нулю, формируетс  выходной импульс, который по вл етс  на выходе и одновременно сбрасывает в О регистр 3, а элемент ИЛИ 6 при этом разрешает проведение нового случайного испытани , заключающегос  в том, что пуассоновские потоки импульсов с выходов источника 1 поступают на вычитающие входы соответствующих им счетчиков. Каждый случайный импульс уменьшает содержимое соответствующего счетчика на единицу до тех пор, пока содержимое одного из счетчиков не станет равным нулю. Новое случайное испытание на этом заканчиваетс , и унитарный код вновь поступает на шифратор 2. Далее процесс формировани  случайных величин повтор етс . Дл  настройки устройства на воспроизведение требуемой функции распределени  веро тностей необходимо в группу 7 регистров занести коды, определ ющие вид этой функции и ее Ч1 ловые характеристики. Расчет этих кодов производитс  исход  из набора веро тностей, аппроксимирующих воспроизводимую функцию распределени  веро тностей, по формуле . у., ах р . t р. rnxn 5 л где К; - управл ющий (начальный) код 4 -го счетчика, обеспечивающий по вление сигнала о нулевом состо нии на выходе i -го счетчика с веро тностью Р , ,„у максимальный управл ющий IlU А / ( начальный) код, определ емый разр дностью счетчиков , , m - разр дность счетчиков, Р . - минимальна  веро тность из набора веро тностей Г, Р,2 , ..., РпЗ Р - веро тность из набора веро гностей, выбранного дл  аппроксимации воспроизводимой функции распределени . Формула (l) получена следующим образом. Веро тность того, что -и счетчик будет установлен в О первым. обратно пропорциональна величине управл ющего кода, записанного в чем больше код, записанный в -и счетчик, тем меньше веро тность по влени  сигнала о том, что этот счетчик первым оказалс  в нулевом состо нии. Из этого следует, что i kj-p Поставив в соответствие максима но возможный код в счетчиках с дан НОЙ разр дностью минимальной веро тности из выбранного набора веро  ностей, изГ выражени  (2) получаем (1) , При выборе разр дности сче чиков следует иметь в виду, что чем больше разр дность счетчиков, тем выше точность воспроизведени  заданного набора веро тностей и те ниже быстродействие устройства. Эт видно из выражени  ср т сL, ср где -i. f(. - интенсивность пуассоновского потока импульса на выходе датчика потока сл чайных иг шульсов ДПСИ, Tgp- среднее врем  до по влени  на выходе одного из счетчиков сигнала о его переходе в нулевое состо ние. Генератор может работать и в нестационарном режиме, т.е. в режиме посто нной смены кодов в блоке 7 регистров, однако при этом необходимо учесть, что смена кодов в блоке 7 регистров не должна происходить одновременно с-записью этих кодов в счетчики блока 6 счетчиков. Использование предлагаемого устройртва в комплексе с ЭВМ или другим источником управл ющих кодов позвол ет формировать несгтационарные потоки случайных сигналов. При этом реализуетс  цифровой метод упг равлени  видом воспроизводимой функции распределени  веро тностей и ее числовыми характеристиками, позвол ющий осуществить оперативную.перенастройку с одной функции распределени  на другую, повысить точность воспроизведени  требуемой функции распределени  веро тностей, использовать устройство Вкомплексе с ЭВМ. Кроме того, предлагаемое устройство содержит только один датчик потоков случайных импульсов, причем интенсивность его может быть посто нной , что обеспечивает высокую стабильность и точность работы устройства .

Claims (2)

1. ГЕНЕРАТОР ПОТОКОВ СЛУЧАЙНЫХ СОБЫТИЙ, содержащий первичный источник случайных сигналов, шифратор, выходы которого соединены с входами соответствующих разрядов регистра памяти, выходы которого соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ и с входами соответ- ствующих разрядов счетчика, счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход переполнения счетчика является выходом генератора, и соединен с входом Сброс регистра памяти, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он содержит группу счетчиков и группу регистров памяти, информационные входы которых образуют информационный вход генератора, а информационные выходы регистров памяти группы соединены с информационными входами соответствующих счетчиков группы, управляющие входы которых объединены между собой и подключены к выходу элемента ИЛИ, группа выходов первичного источника случайных сигналов соедине-'. на с вычитающими входами соответствуй/ гощих счетчиков группы, выходы которых соединены с соответствующими входами шифратора.

2. Генератор по π. ^отличающийся тем, что первичный источник случайных сигналов содержит датчик пуассоновского потока импульсов, группу из η-l последовательно соединенных элементов задержки (п - число выходов первичного источника случайных сигналов), выход датчика пуассоновского потока импульсов соединен с входом первого элемента задержки, выход датчика пуассоновского потока импульсов совместно с выходами элементов задержки группы образуют группу выходов первичного источника случайных сигналов.