SU1087993A1 - Устройство дл контрол генератора случайных чисел - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГЕНЕРАТОРА СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ, содерж--Чцее элемент II, блок управлени , отличающеес  тем, что, с целью новышени  быстродействи  и унрощени  ycTpoiicTua, оно содержит дешифратор, группу триггеров, два счетчика, генератор тактовых импульсов , триггер и блок формировани  интервала времени, а блок управлени  содержит элемент ЗАПРЕТ и элемент Н, выход которого соединен с входом Пуск блока фор-шровани  интервала времени, с нулевыми входами триггеров группы и с нулевым входом триггера , единичный пыход которого  вл етс  выходом Неисправность устройства , выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом первого счетчика, с первыми входами элемента ЗАПРЕТ и элемента И и с входом контролируемого генератора случайных чисел, выходы разр дов которого соединены с входами соответствующих разр дов дешифратора, выходы которого соединены с единичными входами соответствующих триггеров группы , выходы KOTOpbfx соединены с входами элемента И.соответственно , выход которого соединен со счетным входом С 5S второго счетчика, с входом Сброс (Л блока формировани  интервала времени, с вторыми входами элемента И и элемента ЗАПРЕТ , выход которого соединен с синхронизирующим входом дешифратора , вькод блока фop иpoвaни  интервала времени соеди}1ен с единичным входом триггера, выход переноса первого счетчика coeди eн с входом 00 Сброс второго счетчика, информаци онные выходы первого и второго счетсо со чиков  вл ютс  соответственно первым и вторым информацион}1ымн ньг одами со устройства.

Description

Изобретав;;te относитс  к вычислительной TexHi-ifce, предназначенной дтш оцаикн качества потока paDHObsapiO р предй. случайных чисел и может быть использовано дл  повьгшекы  достоверности работы аппаратурыS исполь 3 угоща и пос.па,;,г и а тел; нос ти с.пу ч аи иьп чнсал, фор шруаглгх аппаратным спосо 6ом Известно устройство дл  анализа веро тностных характернст1 к датчика случайных Ч15сел5 содержашее гшдикаторр первый вход которого подк  пчеи к выходу блока сравнепи , а второй вход к выходу блока угфа злениЯз йёрва  грзттга вкоггоп блока ср-аинолп-а  соедпнеиа с BuxoAatin коммутатора соответственно , перва  группа входов котороз о  сл етс  входами ycipioucTsa nepsbiti и второй регистры па;ч тк,, вхо ды которых сседынелк с выходом блока упратзлйииХ; а выходы - с зторьми груииани дходоь :соммуга ор 1 г: блока еразнеии  соответствеино CiJo Недостатком данного устройст зг йвл атс  надсстаточно высокое быстро действие аралтаристик генератора случат-ньзх чгчса и vtc .-. делать оперативную оценку тоспособнпсти, вызоаи - ое кесоходль Ю стыо иакоплв;;: ;  большого -iVборки дл  получени  состо телъгшй оценки о Ск11жению 6ыстродгкс; ;: и  способ :тзует также применетгчю комг ута-тора , что предус 1агрииас; ггоследозательный aлгopчт , Нквестио акже ycTponctso д.;;; ста тистического анализа датчика случанньш чисел, содержащее ге ератор такг вык импульсоп. датчик случа;;|гых чксел , разр диьгй регистр сд.ч-гга, элемент И, блок трехпо;;иционных переклю чателей, сиетчгпс числа испытан) переключатель п триггер Г 23, Иедостатког-; этого устройства такж  вл етс  низкое быстродейстЕчте. Кроме- Toroj аппаратурные затраты :на, реализаци  устройства зиачгггелыю аревьзЕают затраты на реализадмю само го датчика случайных чисел,; чркчем устройство одемлзагь качес.гБо только одного ,цвоич-:шго разр да пото ка . Наиболее близкий по технической сущности к данному изобретенио  вл етс  устройство дл  анализа веро т}госг ьгх характеристик датчика случай ных; Ч}1сел5 со,::,ер;каЕ(ее блок управлени , ij.;iT4i-fK случа;1ны : чисел, первый регистр памгчи. ког-мутатор, блок сравк;:11н , второй 1зегнстр пам ти, индика тсф, схему сравнени  и блок злемен ов И, CxLi;-: cpaisiif-ли  предс%-авл ет с.обоп од:-и:р;-;зр дг1у10 схему сравнени , 1;грный КАСД г-;от;/рс;й соедннеи со старШ1-1М разр дом .датчика cJcyMaunbix чйс- .г,, нторок вхо.д - с выходом блока управ.гшык , BbDHHi, блока соединен с иервьм регистром нам ти. Первые входы каж,пого элемента Н соединены с выходами коммутатора, вторые входы - с блоком уирСЕленн , а выходы - со втоpijiM регистром нам ти. Выход нидикатора  вл етс  пfcIxoдc устройства. Работу ycipo.;iCTra можно нредстаБить как лрэи,есс фс рми1 }О15ан 1Я coGiiiтнй , 1олучагкг,1х на ньгходе блока срав-Hc:n-iH: cocTDHiiu-iK ii С ;о;ги ;е} И11 , )Г-,Х сгучагль;-; чн;ел н глзр -дке их следо .зань  с датчика случайных чисел Б двуплечиьс сноплзнчые rpyiintr cefi - , ьи; на дчл гакта 1 аботь; ст;шгстчг ГЗ. Сдг-ако ::;;.В1:;Сгнс С устройсчч-io имеет п, 1-1едост;г:ч г1м нрт-г мспольтои зпии его а кСНт:;оо1;у paaoiocnocooaocii-f генеavopr с-ГУ 4;i;4)ibix чгк:ел Наг.ример, зггдержки обнаружени  -ьле/;но(: тфеменем ка ч;ки Т; итгдикатпре дл  о -ельгйой О1 енки„ 1  гл егс  и го. что ( ог:у1игст1.1: етс  только дл  1-1Огс |5азрил,л , ;i,e4biO и;(: орртгни  Япл стс  новы- iHR Зыс1 pcдeйcтJэи  устройства и : yHOOWCKiiS , /хл  достг1жеииу: посгавленной пелн )ойстгс цл  коггтрол  reirepaTopa учай;1Ь Х -.мсгл, содержаи;се элеме-гт .. олок уг(аплсы- : , вне,дечтл депифTpj-:rrepoB , два счетчиок ФормцрОЕанк  iHiTeDiia  блок управлени  содерJAIIPRТ к элемент И; выcoa jHHBH с входом ск блок,;; сЬорТИровани  юггер ала ;мени. с |у7,се1зь.ми входами трнггеi группы   с 11улевь м нходом триг а . единичный выход которого  вл -Я выходом Неислравность устроила ,, нькод генератора тактовых им:ьсов соединен со счетным входоь iBoro счетчика, с нервы -{и вход,аь;н мен|Ч; ЧЛ11РЕТ и элемента И и с входом контролируемого генератора случайных чисел, пьгходы разр дов которого соединены с входами соответствуюпщх разр дов дешифратора, выходы которого соединены с единичными входами соответствующих триггеров группы , выходы которых соединены с входами элемента И соответственно, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, с входом Сброс(0 блока формировани  итервала времени и с вторыми входами элемента И и элемента выход которого соединен с синхронизируюшлм входом деши фратора, выход блока-формировани  ин тервала времени соединен с единичным входом триггера, ныход переноса первого счетчика соединен с входом Сброс второго счетчика, информационные выходы первого и второго сче чиков  вл ютс  соответственно первым и вторым информацис нными Нулход ми устройства. На фиг. 1 представлена сгрук-iypна  схема устройства; на фит. 2 схема блока уггравлени . Устройство содержит генератор тактовых импульсоп, генератор чайных чисел, дешиф)атор 3, группу триггеров ;, элемент И 5, блок 6 управлени , счетчик 7, блок 8 формировани  интервала лремени, триггер 9 счетчик 10. Блок у 1равле и  со;;ержит элемент И 11 и элемент ЗАПРЕТ 12. В предлагаемом устройстзе используетс  метод оценки качестгкэ некоторой рав}{омерно распределенной случай ной числовой пос.тгсдовательности, основанный на формировании полного набора событий и оценки отклонени  от времени, в которого это событие должно произойти с заданной веро тностью. Устройство работает следу)ощ1-1м образом . Началу работы устройства предшест вует устаповка его в исходное состо  ние, Т;е. сброс блока трихтеров 4 н триггера 9 п О и запуск формировател  8 временного интервала, что осу ществл етс  импульсом с второго выхо да блока 6 управлени , а сброс считчиков 7 и 10 происходит циклически в процессе работы. Количество триггеро блока триггеров 4 равно количеству выходов депгифратора 3 и равно множеству состо ний выхода генератора 2 случайных чисел. Процесс формировани Ш 934 полногс наОора событий состоит в запомил .11)ли факта по влени  случайных чисел, представленных дешифрато ром в у; -rrnpHOM коде в пор дке их следовй:Л:  С. выхода генератора 2 случайных чисел на блоке триггеров 4. Прор1сход11т это следующим образом. Первый тактовый импульс поступает на первый вход блока управлени , на вход счетчика 7 и на вход генератора 2 случайных чисел. Генератор 2 случайных чисел вырабатывает по этому импульсу некоторое случайное число Uj , которое поступает на информационные выходы дешифратора 3. При налични на его втором входе нулевого уровн , поступающего с первого пыхода блока 6 управлени , происходит дешифрац{ Я данного случайного числа и на одном из выходов дешифратора в течение длительности тактового сигнала сохран етс  низкий логический урогзень , который поступает па cooTiievcTHyioiiiero ему триггера из блока триггеров 4 и устанавливает его I 1. Осталыиде триггеры из блока Tpi:rrei: OLJ 4 свое состо ние не измен ют, )мхолм всех триггеров заведен; I па входе ;)лементов И 5. Данна  схема сох)ап ет нулевой уровень lia выходе ;:ри условии, что хот  пы одни ч-риггер. из блока триггеров 4 паходдпсл Б нулевом состо нии. C4t:T4iuc. 7 суммгппет количество тактовых I; iпyJIьcoь поступаощих на его вход с геиерлторл 1 такговых импульсов , т.е. ч1-1сло сгенерирова1П ьк случайных чисел. По :чГ1ение полыогО набора событий соотно.тствуст установ се всех Tpurrepoii 4 в состо ние лопгч-еской e.iHHiiuM., при этом на г ыходе элемента И 5 точс по вл етс  уровень jior;i4i2c,KoO единиць, 3 MOMtnrr перехода и ч нул  Б единицу фиксируетс  счетчиком 10, далее сигнал с выхода схемы И поступает на HTOpovi вход блока 6 управлени ,   также на второй вход формировател  8 йременлого интервала , сбрасыва  его и исходное состо ние. После чего на ироьг  суцествоваии  В1ДСОКОГО логического уровн  ка выходе элемента И 5 запрещена работа ;еигифратора 3, а на второй вых(1д блока 6 управлени  разрешаетс  npoxoHvieHne тактового импульса от генератора 1 тактов1)Тх импульсов, которьш устанавливает в исходное состо ние б:юк триггеров 4 и триггер 9, а формирователь 8 временного интервала запускает на новый цикл формировани  временного интервала. Требуема  длина временного интерзала определ етс  как Т r.t, :где t период следовани  тактоаьгх импульсов с генератора тактО Bbtx импульсов; г - длина последовательности слу чайных чисел вида . формируемых генератором 2 случайных чисел, необходима  дл  накоплени  полного набора событий с веро тностью Р, Если полный iia6opV событий по витс  за врем  меньпгее Т, то фор -1ирователь 8 временного интерва ла уста навливаетс  в исходное состо ние по первому входу и ожидает сигнал запуска па новый цикл формировани  ::ременного интервала. Если за врем  Т полный набор событий не сформирОЕ1г то формирователь 8 временного интерпала устанавливает триггер 8 в единичное состо ние- что означает либо отклонение от нормального работы генератора случггйньг. , либо с веро тностью (1-Р) ложное ср-аса тьпзание. Выход триггера 9 должеч кс пользоватьс  дл  :инип,-1ировани  работ схемы более полного контрол , напри Meps в случае работы генератора слуайных чисел в составе ЭВМ к вькоду ршициации агитаратного прерывани  дл  остановки текущей программы, а более точна  проверка осуществл етс  допол нительньми средствами npi-i работе в с.оставе ЭВМ программным тестом. Достоиксгво предлагаемого устройс .тва состоит в том, что при возн.икно Бенин существенных отклонений в рабо те генератора случайных чисел (отказе ) в процессе решени  задачи г- скпкчаетс  возмола-юсть потреблени  больпих массивом чисел от неисправного генератора и распространение. оп1ибки iia уже полученные результаты. Это особенно ваткно при контроле генераторов случайньх чисел, работающих Е составе систем испытаний в масштабе реального времени, где задержка с обнарул;ением отказа грозит вьпсодом и нерасчетный режим и необрати {ьв4и ГЕЗменеии ми в объекте испытаний,, Дл  более полной оценки качества работы генератора случайных чисел имеетс  дополнительна  нформа1ги : п - число полн,п наборов событий на вьглоде счетчика 10; L - обща  длина последовательности с-чучайных чисел, необходимых дл  формировани  п полнь Х наборов,, на первом Bbrxc;ie сч;;тчика 7. Полуменнь)е эмпирические значени  и L сравкиваютс  с теоретическими начени ми зтгк характеристик LrTin i-сгэ , k - d-Hd rvВ I I Й li Л де d - - число возможнь;х с ; бытий . которые мог-ут по витьс  в данио1 ЧИСЛОНОЙ пос;:едовательиости; H. . . 5 Г S ОH F-1-3 - J , J ,... - стакдар-тиое отклонение длины -гисловой последователы ости ч -;сел н;ща U; ; -мьгиимальна  длина последовате .чьности чисел вида U-; -средн   длина последовательности чисел вида U. , длина числовой последовательости с.лучаймых чисел, полученна  в езультате анализа генератора случайь;х чисел, при условии, что мло по:учено п полных наборов, ,ne;i«fT Р тих пределах, то веро тность Р праильной работы генератора случайных исел где г число Стирл1П га 2-гч рода. Таким образок, предлагаемое устойстве позвол ет упростить пропедуу контрол  качества работы генератоа равномерно распределенных случайbDt чисел по сравнению с известными ешени ми.. Пои этом повьш1аетс5; скоость { сокращаетс  врем  ) обнаружени  тказа и oДi oвpeмeннo уменьшаютс  ппаратурные затраты. Повь;шение бь cтpoдeйcтв   предлагамого устройства достигаетс  за счет рименени  нового прирщипа контрол , беспечивающего получе1.:пе ои,енки качества работы генератора случайных чисел за врем  существенно меньшее, чем это делаетс  в цзвестных устройс вах за врем  меньшее необходимого дл  состо тельного анализа. Дл  достижени  поставленной цели в устройство контрол  введены дешифратор , блок триггеров, формирователь временного интервала, триггер контрол . Оценка качества работы генератора происходит путем контрол  за накоплением полного набора состо ний за врем  Т, определ емое веро тностью Р по влени  последовательност Uj , содержащей полный набор . При непо влении такого событи  за интервал времени И, отрабатываемы формирователем временных интервалов срабатывает триггер контрол , что вы зьшает необходимость проведени  боле тщательной проверки характеристик генератора, т.е. накоплени  выборки большего объема. Дл  накоплени  состо тельной статистики полньгх наборов. служит первый и второй счетчики. Производитель ность (быстродействие I предлагаемого устройства как средства контрол  по вышена и за счет того, что анализ потоков случайных чисел не поразр дный , а параллельный - все разр ды числа и. Упрощение аппаратурной реализации достигнуто за счет контрол  при эквивалентном количестве оборудовани  не одного двоичного, а всех разр дов числа и.. В противном случае дл  контрол  п разр дов числа U припшось бы использовать п устройств контрол , что потребовало бы пропорционального увеличени  аппаратурных затрат, Технико-экономическа  эффективность предлагаемого устройства обусловлена сокращением затрат машинного времени и на тестовые проверки генератора . Если в качестве базового образца использовать программный тест контрол , то экономический эффект будет определ тьс  экономией машинного времени . Однако тестовый контроль - периодический . Эффект от организации 1;епрерывного контрол  работы генератора случайных чисел зависит от важности и характера решаемой задачи, поэтому оценить его трудно.

Bxodi

8лод2

В А/л од 2

0tis. 2

Выл од 1

-

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГЕНЕРАТОРА СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ, содержащее элемент И, блок управления, отличаюш. еес я тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, оно содержит дешифратор, группу триггеров, два счетчика, генератор тактовых импульсов, триггер и блок формирования интервала времени, а блок управления содержит элемент ЗАПРЕТ и элемент И, выход которого соединен с входом Пуск блока формирования интервала времени, с нулевыми входами тригге- ров группы и с нулевым входом триггера, единичный выход которого является выходом Неисправность устройства, выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом первого счетчика, с первыми входами элемента ЗАПРЕТ' и элемента И и с входом контролируемого генератора случайных чисел, выходы разрядов которого соединены с входами соответствующих разрядов дешифратора, выходы которого соединены с единичными входами соответствующих триггеров группы, выходы которых соединены с входами элемента И.соответственно, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, с входом Сброс блока формирования интервала времени, с вторыми входами элемента И и элемента 3ΑΠΡΕΊ , выход которого соединен с синхронизирующим входом дешифратора, выход блока формирования интервала времени соединен с единичным входом триггера, выход переноса первого счетчика соединен с входом Сброс второго счетчика, информационные выходы первого и второго счетчиков являются соответственно первым и вторым информационными выходами устройства.

   >

   !087993