SU1104512A1 - Random number generator - Google Patents

Random number generator Download PDF

Info

Publication number
SU1104512A1
SU1104512A1 SU833584276A SU3584276A SU1104512A1 SU 1104512 A1 SU1104512 A1 SU 1104512A1 SU 833584276 A SU833584276 A SU 833584276A SU 3584276 A SU3584276 A SU 3584276A SU 1104512 A1 SU1104512 A1 SU 1104512A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
input
reversible counter
generator
amplifier
Prior art date
Application number
SU833584276A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Яковлевич Гаршин
Лев Петрович Домнин
Александр Владимирович Грибанов
Мария Николаевна Гаршина
Original Assignee
Опытное конструкторско-технологическое бюро "Феррит" при Воронежском политехническом институте
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Опытное конструкторско-технологическое бюро "Феррит" при Воронежском политехническом институте filed Critical Опытное конструкторско-технологическое бюро "Феррит" при Воронежском политехническом институте
Priority to SU833584276A priority Critical patent/SU1104512A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1104512A1 publication Critical patent/SU1104512A1/en

Links

Landscapes

  • Manipulation Of Pulses (AREA)

Abstract

ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ, содержащий источник шума, выход которого соединен с информационным входом первого усилител , выход которого соединен с D-входом D-триггера , выход которого соединен с входом второго усилител , выход которого  вл етс  выходом генератора, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с С-входом D-триггера и с первым входом элемента PI, регистр кода , выход которого через цифроаналоговый преобразователь соединен с управл ющим входом первого усилител , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, он содержит реверсивный счетчик, информационный выход которого соединен с информационньм входом регистра кода, синхронизирующий вход которого объединен с входом Установка реверсивного счетчика и подключе к выходу элемента И, второй вход которого подключен к выходу переполнени  реверсивного счетчика, счетный вход которого объединен с С-входом D-триггера, выход которого соединен с управл ющим входом реверсивного счетчика.A GENERATOR OF RANDOM NUMBERS containing a noise source, the output of which is connected to the information input of the first amplifier, the output of which is connected to the D input of a D-flip-flop, the output of which is connected to the input of the second amplifier, the output of which is the generator output, a clock generator, the output of which is connected with the C input of a D-flip-flop and with the first input of the PI element, a code register whose output is connected via a digital-to-analog converter to the control input of the first amplifier, characterized in that, in order to improve the accuracy, It contains a reversible counter, the information output of which is connected to the information input of the code register, the synchronization input of which is combined with the input. Installation of the reversible counter and connected to the output of the I element, the second input of which is connected to the overflow output of the reversible counter, the counting input of which is combined with the C input D a trigger, the output of which is connected to the control input of a reversible counter.

Description

4; :л Изобретение относитс  к специализированной вычислительной технике, в частности к вычислительным системам с веро тностным представлением информации, и может быть испольэовано в качестве машинных переменных в устройствах обработки параметров случайных процессов. Известен генератор случайных импульсов , содержащий генератор импуль сов, источник шума, подключенный к. входу счетчика, выходы которого соединены с дешифратором, коммутатор, управл ющий вход которого соединен с выходом дешифратора, а выходы с входами установки счетчика, и упра л емый счетчик, счетньй вход которог соединен с выходом источника шума, управл ющий вход - с выходом генератора импульсов, а выходы подключены к входам коммутатора lj . Недостаток данного генератора заключаетс  в том, что принцип стабили зации интенсивности выходных импульсов в нем основан на автоматическом уменьшении интенсивности до некоторо го минимального значени , что неизбежно приводит к уменьшению быстродействи . Кроме того, данные устройства не обеспечивают равноверо тност ногр закона распределени  и не могут быть реализованы по интегральной тех нологии вследствие наличи  реактивных элементов. Известные устройства имеют большой уровень потребл емой мощности и низкую эксгшуатационную надежность. Известен также генератор случайны чисел, содержащий последовательно Соединенные источник шума, видеоусилитель и запоминающее устройство, последовательно соединенные формирователь кодов и формирователь импульсов , а также генератор стробирующих импульсов, преобразователь напр жени  в. частоту, формирователь чисел и усилитель мощности 2j , . Известное устройство имеет низкую эксплуатационную надежность, низкое быстродействие, не обеспечивает равноверо тностного закона распределени  чисел и не может быть реализовано по интегральной технологии вследствие наличи  реактивных элементов. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту  вл етс  генератор случайных чисел, содержащий последовательно соединенные источник шума, видеоусилитель и запоминающее устройство, последовательно соединенные формирователь кодов и формирователь импульсов, а также генератор стробирующих импульсов, усилитель мощности и последовательно соединенные элемент И, счетчик единиц, регистр коррекции и цифроаналоговый преобразователь, при этом информационный вход элемента И подключен к выходу запоминающего устройства и входу усилител  мощности, выход формировател  импульсов подключен к входам начальной установки формировател  кодов и счетчика единиц и к информационному входу регистра коррекции, а выход генератора стробируюш 1х импульсов соединен со счетным входом формировател  кодов и с тактовым входом запоминающего устройства з. В известном устройстве точность анализа равноверо тности случайных чисел, поступающихс выхода генератора , и точность поддержани  их равноверо тности пропорциональны разр дности счетчика единиц и формировател  . Так, если случайна  последовательность на выходе генератора случайной последовательности (ГСП) характеризуетс  некоторым отклонением от равноверо тности е PI- РО, (1) где Р и РО - веро тность по влени  логических сигналов 1 и О на выходе ГСП, то математическое ожидание числа логических сигналов 1 после по влени  N разр дов случайной последовательности должно иметь вид М,., f (1 +f), Фактическое число логических сигналов 1, содержащихс  в N разр дах случайной последовательности Q,), отличаетс  от М , а знак разности ( Q(.f( - ) лишь с некоторой веро тностью Р соответствует знаку € . Веро тность того, что значение Q. находитс  в интервале от (М. ц - N ) до (М, ц+ Ng), (т.е. знак разности N (Qvv т) верно характеризует знак ), определ етс  теоремой Лапласа. Расчеты показывают, что дл  оценки знака с достоверностью 0,95 при jEl 1СГ необходимо пересчитать число единиц в 6,710 разр дах случайной последовательности, а дл  случа  IEI 1(Г в 6,740 разр дах. Дл  записи этих чисел необходимо использовать счетчики емкостью 16 и 23 разр да соответственно, что значительно усложн ет схему ГСЧ. В известном ГСЧ сигнал, поступающий на регистр коррекции , вьфабатываетс  периодически, через интервалы времени, равные времени заполнени  счетчиков. Таким образом , чем точнее требуетс  информаци  об отклонении от равноверо тности , тем больше должна быть разр дност счетчиков, сложнее их конструкции и тем продолжительнее осуществл етс  процесс замера, т.е. реже корректируетс  значение равноверо тности. Если прин ть значение тактовой частоты ff 1 мГц, то врем  заполнени  счетчиков известного ГСЧ при оценке знака ( и|Е)-10 с достоверностью 0,95 дл  описанных условий составит 0,67 с и 67 с соответственно, причем эти отрезки времени не завис т от реальной величины отклонений-. При значительном отклонении от равноверо тности случайной последовательност схема коррекции известного ГСЧ может восстановить равноверо тность за несколько циклов коррекции, что требует значительных затрат времени, так как схема коррекции измен ет сигнал коррекции за один цикл на малую величину S . Это ограничивает возможности системы автоподстройки равноверо тности случайных чисел, поскольку внешние воздействующие факторы, привод щие к отклонению от равноверо тности (окружающа  температура, величина питающего напр жени , процессы старени  компонентов и т.д.) измен ютс  с некоторой конечной скоростью вследствие чего скорость формировани сигнала коррекции должна быть вьте скорости указанных изменений, так ка в противном случае отклонение, от рав новеро тности случайных чисел окажет с  вьш1е допустимой величины. Таким образом, воздействие внешних дестабилизированных факторов ограничивает разр дность счетчика единиц и формировател  кодов, что неизбежно ухудшает точность авт оподстройки равноверо тности случайных чисел. Увели1 12, 4 чение точности автоподстройки в пределах указанного ограничени  требует значительного увеличени  емкости счетчика единиц и формировател  кодов , что усложн ет конструкцию и снижает ее надежность, причем дальнейшее увеличение точности автоподстройки возможно лишь при снижении быстродействи . Так, например, суммирование двух последовательных разр дов по модулю 2 приводит -к двукратному снижению быстродействи  ГСЧ. Даже при идеальной равноверо тности случайных чисел сигнал коррекции в ГСЧ вырабатываетс  и периодически измен ет содержание регистра коррекции , что вызывает увеличение коэффициента автокоррел ции последовательности случайных чисел. Дл  построени  сложных веро тностных автоматов, например стохастических вьмислительных устройств, используютс  многоканальные или многоразр дные ГСЧ, причем наибольшим быстродействием обладают ГСЧ, которых каждый разр д случайного двоичного числа формируетс  отдельным генератором случайной двоичной последовательности (ГСП) Интегральна  микроэлектроника позвол ет создавать ГСЧ в виде одной, или нескольких микросхем, что значительно снижает стоимость и улучшает эксплуатационные характеристики ГСЧ. При этом наиболее сложным и занимающим наибольшую часть площади кристалла микросхемы  вл етс  блок автоподстройки равноверо тности случайных чисел. Наиболее эффективным представл етс  использование в ГСЧ одного блока автоподстройки с несколькими ГСП таким образом, чтобы коррекци  равноверо тности всех ГСП производилась поочередно с высоким быстродействием , что практически несуществимо в известном ГСЧ. Цель изобретени  - повышение быстродействи  и упрощение конструкции ГСЧ при улучшении характеристики равноверо тности случайной последовательности . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в генератор случайных чисел, содержащий источник шума, выход которого соединен с информационным входом первого усилител , выход которого со единен с D-входом D-триггера, выход которого соединен с входом второго усилител , выход которого  вл етс four; The invention relates to specialized computing, in particular to computing systems with a probabilistic representation of information, and can be used as machine variables in devices for processing parameters of random processes. A known random pulse generator, comprising a pulse generator, a noise source connected to the counter input, the outputs of which are connected to the decoder, a switch, the control input of which is connected to the output of the decoder, and outputs to the counter installation inputs, and an adjustable counter, counting the input is connected to the output of the noise source, the control input is connected to the output of the pulse generator, and the outputs are connected to the inputs of the switch lj. The disadvantage of this generator is that the principle of stabilization of the intensity of the output pulses in it is based on an automatic reduction of the intensity to a certain minimum value, which inevitably leads to a decrease in speed. In addition, these devices do not provide equal footing of the distribution law and cannot be implemented using integral technology due to the presence of reactive elements. The known devices have a high level of power consumption and low operational reliability. A random number generator is also known that contains a sequentially connected noise source, a video amplifier and a memory device, serially connected driver and code generator of pulses, as well as a generator of gating pulses, voltage converter. frequency, number generator and power amplifier 2j,. The known device has a low operational reliability, low speed, does not provide an equipotent law of the distribution of numbers and cannot be implemented using an integrated technology due to the presence of reactive elements. The closest to the proposed technical essence and the achieved positive effect is a random number generator containing a serially connected noise source, a video amplifier and a memory device, serially connected shaper codes and shaper pulses, as well as a generator of gating pulses, power amplifier and serially connected element And, unit counter, correction register and digital-to-analog converter, while the information input of the AND element is connected to the output in the memory and the input of the power amplifier, the output pulse shaper connected to the inputs of the initial installation codes and shaper units counter and the correction to the data input of the register, and strobiruyush 1x pulse generator output coupled to an input of the counting codes and a clock input of the memory device. In the known device, the accuracy of the analysis of the uniformity of random numbers received by the output of the generator, and the accuracy of maintaining their uniformity are proportional to the size of the unit counter and the former. So, if a random sequence at the output of a random sequence generator (GSP) is characterized by some deviation from the uniformity e PI-PO, (1) where P and PO are the probability of occurrence of logic signals 1 and O at the output of GSP, then the mathematical expectation of the number of logical signals 1 after the occurrence of N bits of a random sequence should be M,., f (1 + f). The actual number of logical signals 1 contained in the N bits of a random sequence Q, is different from M, and the sign of the difference (Q (.f (-) only with some likely P corresponds to the sign of €. The probability that the value of Q. is in the range of (M. c - N) to (M, c + Ng), (i.e. the sign of the difference N (Qvv t) characterizes the sign) is determined by the Laplace theorem. Calculations show that to estimate a mark with a confidence of 0.95 for jEl 1СГ, it is necessary to recalculate the number of units in 6,710 bits of a random sequence, and for the case of IEI 1 (G in 6,740 bits.) counters with a capacity of 16 and 23 bits, respectively, which significantly complicates the RNG circuit. In the known RNG, the signal arriving at the correction register is periodically interleaved at intervals equal to the time taken to fill the counters. Thus, the more accurate the information about deviation from the uniformity is required, the greater must be the size of the counters, the more complicated their design and the longer the measurement process, i.e. the equilibrium value is less often corrected. If we take the value of the clock frequency ff 1 MHz, then the filling time of the counters of the known RNG when evaluating the sign (and | Е) -10 with a confidence of 0.95 for the described conditions will be 0.67 s and 67 s, respectively, and these time periods do not depend t from the real value of deviations -. With a significant deviation from the uniformity of a random sequence, the correction circuit of a known RNG can restore the uniformity in several correction cycles, which requires a considerable amount of time, since the correction circuit changes the correction signal in one cycle by a small value S. This limits the ability of the auto-tuning system to the uniformity of random numbers, since external factors affecting deviation from uniformity (ambient temperature, supply voltage, component aging processes, etc.) change at some finite rate, resulting in the formation rate The correction signal must be the rate of the indicated changes, as otherwise the deviation from the randomness uniformity will be from the maximum permissible value. Thus, the effect of external destabilized factors limits the size of the unit counter and the code generator, which inevitably degrades the accuracy of autotuning the randomness of random numbers. Increasing the accuracy of the auto-tuning within the limits of this limitation requires a significant increase in the capacity of the unit counter and the code generator, which complicates the design and reduces its reliability, and a further increase in the auto-tuning accuracy is possible only with decreasing speed. For example, the summation of two consecutive bits of modulo 2 results in a two-fold decrease in the speed of the RNG. Even with ideal equilibrium of random numbers, the correction signal in the RNG is produced and periodically changes the content of the correction register, which causes an increase in the autocorrelation coefficient of a sequence of random numbers. For constructing complex probabilistic automata, for example, stochastic supermixing devices, multichannel or multi-bit RNGs are used, and RNGs have the highest speed, which each bit of a random binary number is formed by a separate random binary sequence generator (GFR). , or several chips, which significantly reduces the cost and improves the operational characteristics of the RNG. At the same time, the most complex and occupying the largest part of the chip area of the chip is the auto-tuning block of equal numbers of random numbers. The most effective use of a single auto-tuning unit with several GPS in the RNG is such that the correction of the equilibrium of all the GPS is performed alternately with high speed, which is practically impossible in the well-known RNG. The purpose of the invention is to increase the speed and simplify the design of the RNG while improving the uniformity characteristic of a random sequence. The goal is achieved by the fact that a random number generator containing a noise source, the output of which is connected to the information input of the first amplifier, the output of which is connected to the D input of a D-flip-flop, the output of which is connected to the input of the second amplifier, whose output is

выходом генератора, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с С-входом D-триггера и с первым входом элемента И, регистр кода, выход которого через цифроаналоговый преобразователь соединен с управл ющим входом первого усилител , введен реверсивный счетчик, информационный выход которого соединен с информационным входом регистра кода, синхронизирую1ций вход которого объединен с входом Установка реверсивного счетчика и подключен к выходу элемента И, второй вход которого подключен к выходу переполнени  реверсив ного счетчика, счетный вход которого объединен с С-входом D-триггера, выход которого соединен с управл ющим входом рейерсивного счетчика.the generator output, the clock pulse generator, the output of which is connected to the C input of the D-flip-flop and the first input of the element I, the register of the code whose output through the digital-to-analog converter is connected to the control input of the first amplifier, is entered a reversible counter, the information output of which is connected to the information the input of the register of the code, the synchronization of whose input is combined with the input of the installation of the reversible counter and connected to the output of the element I, the second input of which is connected to the output of the overflow of the reversing center tchika, the counting input of which is combined with the C-input of D-flip-flop, whose output is connected to a control input reyersivnogo counter.

На фиг. 1 приведена блок-схема генератора; на фиг, 2 - .временные диаграммы работы генератора; на фиг.3 и А - сравнительные характеристики параметров систем автоподстройки известного и предлагаемого генераторов .FIG. 1 shows a block diagram of a generator; Fig 2 - .time diagrams of the generator; Fig. 3 and A show the comparative characteristics of the parameters of the auto-tuning systems of the known and proposed generators.

Генератор содержит источник 1 шума , усилитель 2, D-триггер 3, .усилитель 4, элемент 5И, регистр 6 кода, цифроаналоговый преобразователь 7, генератор 8 тактрвых импульсов, реверсивный -счетчик 9.The generator contains a source of 1 noise, an amplifier 2, a D-flip-flop 3, an amplifier 4, an element 5I, a register 6 of a code, a digital-to-analog converter 7, a generator of 8 clock pulses, a reversible counter 9.

Генератор работает следующим образом .The generator works as follows.

Напр жение шума, вырабатываемое источником 1 шума, усиливаетс  усилителем 2 (фиг.. 2а) и поступает на вход D-триггера с определенным порогом срабатывани . Одновременно на тактовый вход О-триггера 3 с выхода генератора 8 тактовых импульсов поступают импульсы (фиг. 26),. по отрицательному фронту которых в D-триггер 3 записываетс  логический сигнал 1, если напр жение шума в данный момент превысило пороговое значение или логический сигнал О (фиг. 2в), если напр жение шума не достигло порогового значени . Двоична  информаци  с выхода D-триггера 3 через усилитель 4 поступает на выход. Одновременно двоична  информаци  с выхода D-триггера 3 поступает на управл ющий вход реверсивного счетчика 9. На тактовый вход реверсивного счетчика 9 с выхода генератора 8 тактовых импульсов поступают импульсы, под действием которых -содержимое реверсивного счетчика 9 увеличиваетс  или уменьшаетс  на единицу в зависимости от информации, поступающей на управл ющий вход реверсивного счетчика 9 (фиг. 2г). В начальный момент в реверсивный счетчик 9 записываетс  NThe noise voltage produced by noise source 1 is amplified by amplifier 2 (Fig. 2a) and is fed to the input of a D-flip-flop with a certain threshold. At the same time, pulses are received at the clock input of the O flip-flop 3 from the generator output of 8 clock pulses (Fig. 26). on the negative edge of which a logical signal 1 is recorded in the D-flip-flop 3, if the noise voltage at the moment has exceeded the threshold value or the logical signal O (Fig. 2c), if the noise voltage has not reached the threshold value. Binary information from the output of the D-flip-flop 3 through the amplifier 4 is output. At the same time, the binary information from the output of the D-flip-flop 3 is fed to the control input of the reversible counter 9. The clock input of the reversible counter 9 from the generator output 8 clock pulses are received by the action of which the content of the reversible counter 9 increases or decreases by one depending on the information supplied to the control input of the reversible counter 9 (Fig. 2d). At the initial moment in the reversible counter 9 is written N

N - емкость счетчика.N is the capacity of the counter.

число -Г-, гдеthe number is - where

В процессе работы содержимое реверсивного счетчика 9 некоторым образом мен етс  и в тот момент, когда в реверсивном счетчике будет содержатьс  число О или N, на выходе переполнени  по витс  высокий уровень (фиг. 2д, врем  t), а на информационном выходе - высокий или низкий уровень в зависимости от наличи  N или О в реверсивном счетчике. Под воздействием высокого уровн  с выхода переполнени  реверсивного счетчика 9 на выходе элемента 5 И вырабатываетс  импульс (фиг. 2е), по переднему фронту которого увеличиваетс  содержимое регистра 6 на единицу в том случае, если С информационного выхода реверсивного счетчика 9 на реГистр 6 поступает логический сигнал или уменьшаетс  содержимое регистра на единицу, если с информационного выхода реверсивного счетчика 9 на регистр 6 поступает логический сигнал 1 (фиг. 2ж, врем  . По заднему фронту импульса, поступающего с выхода элемента 5 И, реверсивный счетчик 9 устанавливаетс  в исходное состо ние , после чего на его выходе переполнени  по вл етс  низкий уровень и начинаетс  новый цикл коррекции (фиг. 2г, е, врем  to).During operation, the contents of the reversible counter 9 vary in some way and at the moment when the reverse counter contains O or N, the output of the overflow appears to be high (Fig. 2e, time t), and the information output shows high or low level depending on the presence of N or O in a reversible counter. Under the influence of a high level from the overflow output of the reversible counter 9 at the output of element 5, an impulse is produced (Fig. 2e), on the leading edge of which the contents of register 6 increase by one in the event that From the information output of the reversible counter 9 a logical signal is received at the register 6 or the contents of the register are reduced by one, if the information output of the reversible counter 9 to the register 6 receives a logical signal 1 (Fig. 2g, time). On the falling edge of the pulse coming from the output of element 5 AND, the reversible counter 9 is reset, after which a low level appears at its output and a new correction cycle begins (Fig. 2d, f, time to).

Рассмотрим более подробно работу системы коррекции предлагаемого ГСЧ. Пусть случайна  последовательность на входе реверсивного счетчика 9 характеризуетс  некоторым отклонением от равноверо тности f Р - РО ОВ этом случае веро тность заполнени  реверсивного счетчика 9 будет превышать веро тность его обнулени , причем веро тность того, что состо ние реверсивного счетчика 9 в конце цикла коррекции будет соответствовать знаку Е ,  вл етс  веро тностью правильной оценки знака и зависит от величины |t( и емкости реверсивного счетчика.Let us consider in more detail the work of the correction system of the proposed RNG. Let the random sequence at the input of the reversible counter 9 be characterized by some deviation from the equality f P - PO OV In this case, the probability of filling the reversible counter 9 will exceed the probability of its zeroing, and the probability that the state of the reversible counter 9 at the end of the correction cycle corresponding to sign E, is the probability of a correct sign estimate and depends on the value of | t (and the capacity of the reversible counter.

Емкость реверсивного счетчика, необходима  дл  оценки знака с определенной достоверностью, увеличиваетс  с уменьшением величины и с увеличением достоверности оценки Расчет необходимой величины емкости реверсивного счетчика производитс  по следующей методике. В соответстви с формулой Стирлинга веро тность по влени  m единиц на выходе ГСП после N. тактов равна -(m-Npi1 2NPoP, л12мМр„р, Если в формуле (3) прин ть m емкость реверсивного счетчи величина будет выражать веро тность заполнени  реверсивного счетчика на N-OM такте случайной последовательности . Веро тность заполнени  реверсивного счетчика после N . тактов случайной последовательности будет равна сумме веро тностей запол нени  его во всех предшествующих так тах. При этом следует учесть, что веро тность заполнени  реверсивного счетчика на Nj-ом такте равна произведению веро тностей собственно запо нени  счетчика, умноженному на веро тность того, что счетчик не будет заполнен во всех предшествуюш 1х тактах .. Принцип расчета необходимой величины емкости реверсивного счетчи ка заключаетс  в последовательном суммировании веро тностей заполнени  реверсивного счетчика вообще и его заполнени , при котором содержимое соответствует знаку € . Расчет зависимости необходимой емкости реверсивного счетчика и времени цикла анализа от величины 6 дл  веро тности правильной оценки Р 0,95 производитс  на ЭВМ. На фиг.З показаны зависимости необходимого числа N двоичных разр дов счетчика в блоке коррекции от величины отклонени  от равноверо тности дл  известного ГСЧ (крива  А) и дл  предла гаемого ГСЧ (крива  Б), а на фиг. 4 зависимость времени, необходимого на один шаг цикла коррекции при тактовой частоте f 1 мГц, от величины отклонени  от равноверо тности б1 дл  известного ГСЧ (крива  А,), и дл  предлагаемого ГСЧ (крива  Б). Приведенные на фиг. 3 и А сравнитель ные характеристики параметров систем автоподстройки показывают, что дл  1 - 10 и веро тности правильного решени  в цикле коррекции Р 0,95 необходима  емкость лвоичного счетчика известного ГСЧ, вьфаженна  в числе двоичных разр дов, должна в 3,5 раза превышать емкость реверсивного счетчика предлагаемого ГСЧ, а врем , затрачиваемое на один шаг цикла коррекции в известном ГСЧ, в 4,5 раза больше времени, необходимого дл  той же Операции в предлагаемом ГСЧ. Технические преимущества ГСЧ заключаютс  в том, что в 3,5-кратное уменьшение емкости реверсивного счет чика позвол ет во столько же раз упростить схему коррекции, что имеет большое практи 1еское значение, поскольку именно схема коррекции определ ет сложность схемы всего ГСЧ, его надежность, быстродействие и другие тактико-технические показатели . 4,5-кратное сокращение времени, затрачиваемого на один шаг цикла анализа, позвол ет обеспечить работумногоразр дного ГСЧ таким образом, чтобы одна коррекци  обслуживала поочередно несколько генераторов случайной последовательности (ГСП) безухудшени  параметров случайной последовательности , а также значительно снизить вли ние внешних дестабилизирующих факторов на равноверо тность случайной последовательности. Преимуществом предлагаемого ГСЧ  вл етс  то, что при фиксированной емкости реверсивного счетчика врем  анализа уменьшаетс  с ростом величины 6 . Это позвол ет значительно сократить врем , необходимое на восстановление требуемой равноверо тности при резком отклонении вследствие воздействи  внешних дестабилизирующих факторов. Так, в известном ГСЧ врем  одного цикла анализа зависит только от емкости счетчика единиц и формировател  кодов. При резком скачкообразном отклонении от равноверо тности выходной случайной последовательности необходимое на,восстановление равноверо тности врем  может достигать значительной величины. Например, при f-r 1 мГц необходима  длительность цикла анализа дл  поддержани  величины1€1 10 составл ет дл  известного ГСЧ 67 с, а дл  предлагаемого ГСЧ 15 с. Если по каким-либо причинам величина скачкообразно изменитс  до Ю.The capacity of the reversible counter, necessary for evaluating the sign with a certain reliability, increases with decreasing magnitude and with increasing confidence of the estimate. The required value of the capacity of the reversible counter is calculated by the following method. In accordance with the Stirling formula, the probability of occurrence of m units at the output of the GPS after N. ticks is - (m-Npi1 2NPoP, l12mMr p) If in formula (3) to take the reversible counter capacity, the value will express the probability of filling the reversible counter on the N-OM cycle of a random sequence. The probability of filling the reversible counter after the N cycles of a random sequence will be equal to the sum of the probabilities of filling it in all the preceding ones. At the same time, it should be noted that the probability of filling the reverse counter on the Nj-th It is equal to the product of the probabilities of the actual filling of the counter multiplied by the probability that the counter will not be filled in all preceding 1 cycles. The principle of calculating the required value of the capacity of the reversing counter is the sequential summation of the probabilities of filling the reverse counter in general and its filling, where the contents correspond to the € sign. Calculate the dependence of the required capacity of the reversible counter and the analysis cycle time on the value 6 for the probability of a correct estimate of P 0.95 izvodits on a computer. FIG. 3 shows the dependences of the required number N of the binary bits of the counter in the correction unit on the deviation from the uniformity for the known RNG (curve A) and on the proposed RNG (curve B), and FIG. 4 dependence of the time required for one step of the correction cycle at a clock frequency f 1 mHz, on the deviation from the uniformity b1 for the known RNG (curve A,), and for the proposed RNG (curve B). Referred to FIG. 3 and A, the comparative characteristics of the parameters of the auto-tuning systems show that for 1 to 10 and the probability of a correct decision in the correction cycle P 0.95, the capacity of the Lvoic counter of the known RNG necessary for the binary bits must be 3.5 times greater than the capacity reversible counter of the proposed RNG, and the time spent on one step of the correction cycle in the known RNG is 4.5 times longer than the time required for the same Operation in the proposed RNG. The technical advantages of the RNG are that the 3.5-fold reduction in the capacity of the reversing counter allows the correction scheme to be simplified by the same factor, which is of great practical importance, since it is the correction scheme that determines the complexity of the RNG circuit, its reliability, speed and other tactical and technical indicators. A 4.5-fold reduction in the time spent on a single step of the analysis cycle allows for the operation of a discharge GSCH in such a way that one correction alternately serves several random sequence generators (GSP) of the random sequence parameters, and also significantly reduces the influence of external destabilizing factors. on the uniformity of a random sequence. The advantage of the proposed RNG is that, with a fixed capacity of the reversible counter, the analysis time decreases with increasing 6. This makes it possible to significantly reduce the time required to restore the required uniformity with a sharp deviation due to the influence of external destabilizing factors. So, in the well-known RNG, the time of one analysis cycle depends only on the capacity of the unit counter and the code generator. With a sharp discontinuous deviation from the equilibrium of the output random sequence required for, the recovery of the equilibrium time can reach a considerable value. For example, at f-r 1 MHz, the duration of the analysis cycle is necessary to maintain a value of € 1 10 for the known RMS 67 s, and for the RNG proposed 15 s. If for some reason the magnitude changes abruptly to y.

то длительность цикла анализа в предлагаемом ГСЧ уменьшитс  до 6,6 с, тогда как в известном ГСЧ она останетс  неизменной.then the duration of the analysis cycle in the proposed RNG will decrease to 6.6 s, while in the known RNG it will remain unchanged.

Применение предлагаемого ГСЧ в вычислительных устройствах с веро тностApplication of the proposed RNG in computing devices with probability

110451210110451210

. ным представлением информации позволит значительно повысить их надеж- ность, экономичность, увеличить быстродействие , производительность и точность , упростить конструкцию и улучшить характеристику равноверо тности случайной последовательности.. presenting information will significantly improve their reliability, efficiency, increase speed, performance and accuracy, simplify the design and improve the equilibrium characteristic of a random sequence.

Фиг1Fig1

аbut

,/, /

I I II I I

I I

м- I 1m- I 1

шsh

33

НH

ii tz t3ii tz t3

//

Фиг, 2FIG 2

50 ЦО W20- Ю50 CO W20-S

г-юmr

-.т/Г 5-.t / g 5

5-ю5th

Фиг.ЗFig.Z

ЮYU

Claims (1)

ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ, содержащий источник шума, выход которого соединен с информационным входом первого усилителя, выход которого соединен с D-входом D-тригге ра, выход которого соединен с входом второго усилителя, выход которого является выходом генератора, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с С-входом D-триггера и с первым входом элемента И, регистр кода, выход которого через цифроаналоговый преобразователь соединен с управляющим входом первого усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он содержит реверсивный счетчик, информационный выход которого соединен с информационным входом регистра кода, синхронизирующий вход которого объединен с входом Установка” реверсивного счетчика и подключей к выходу Iэлемента И, второй вход которого под- К ключей к выходу переполнения реверсивного счетчика, счетный вход которого объединен с С-входом D-триггера, вы- Q ход которого соединен с управляющим входом реверсивного счетчика.RANDOM NUMBER GENERATOR, containing a noise source whose output is connected to the information input of the first amplifier, the output of which is connected to the D-input of the D-trigger, the output of which is connected to the input of the second amplifier, the output of which is the output of the generator, the clock generator, the output of which is connected with the C-input of the D-flip-flop and with the first input of the And element, a code register whose output is connected via a digital-to-analog converter to the control input of the first amplifier, characterized in that, in order to increase accuracy, it contains there is a reversible counter, the information output of which is connected to the information input of the code register, the synchronizing input of which is combined with the “Setting” of the reversible counter and connected to the output of Element I, the second input of which is connected to the overflow output of the reversible counter, the counting input of which is combined with C -input of the D-flip-flop, the- Q output of which is connected to the control input of the reversible counter. 1 11045121 1104512
SU833584276A 1983-04-22 1983-04-22 Random number generator SU1104512A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833584276A SU1104512A1 (en) 1983-04-22 1983-04-22 Random number generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833584276A SU1104512A1 (en) 1983-04-22 1983-04-22 Random number generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1104512A1 true SU1104512A1 (en) 1984-07-23

Family

ID=21060863

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833584276A SU1104512A1 (en) 1983-04-22 1983-04-22 Random number generator

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1104512A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР № 502489, кл Н 03 К 3/8А, Н03 В 29/00, 1974. 2.Авторскоесвидетельство СССР № 518859, кл. И03 В 29/00, 1974. 3.Авторскоесвидетельство СССР № 871164, кл. G06 F 7/58, Н 03 В 29/00, 1980 (прототип). *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0590607B1 (en) Low-power baud rate generator
US4136912A (en) Method and arrangement for filtering digital, measured cycle-duration values, in particular in antiskid control devices on vehicles
SU1104512A1 (en) Random number generator
EP0205743B1 (en) Storage of data in compressed form
EP0031403B1 (en) Data processing apparatus including a time of day clock
JPH0534474A (en) Measurement timer device
SU1120318A1 (en) Device for calculating values of exponential dependences
KR100942128B1 (en) Method for Calculating Revolution Per Unit time using High Speed Counter
US3036774A (en) Computing apparatus
SU1034145A1 (en) Controlled pulse repetition frequency multiplier
SU911533A1 (en) Device for shaping test signals
SU1043677A1 (en) Exponential function index computing device
SU1170466A1 (en) Device for determining reliability value of object
RU1793534C (en) Random pulse sequence oscillator
SU1520589A1 (en) Device for monitoring instability of rotary speed of magnetic disk of storage
SU1118933A1 (en) Digital phase detector
SU922773A1 (en) Device for functional testing of large-scale integrated circuits
SU809204A1 (en) Random process analyzer
US3588843A (en) Logarithmic clock
RU2019845C1 (en) Statistical analyzer
SU1129611A1 (en) Device for calculating exponent value of exponential function
SU1038882A1 (en) Instantaneous value digital frequency metr
SU655984A1 (en) Low frequency digital meter
SU517152A1 (en) Periodic Pulse Frequency Multiplier
SU935953A1 (en) Random number train generator