SU1198518A1 - Генератор случайных двоичных чисел - Google Patents

Abstract

ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ, содержащий генератор пуассоновского потока импульсов, выход которого подключен к пр мому входу элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с входом равноверо тностного двухполюсника, первый выход которого соединен с входом делител  частоты, п-разр дный двоичный счетчик, выходы разр дов которого соединены с первыми входами соответствующих элементов И группы , выходы которых  вл ютс  разр дными выходами генератора, первый элемент И, выход которого  вл етс  знакошлм выходом генератора, а первый вход первого элемента И  вл етс  входом Опрос генератора и соединен с вторыьш входами элементов И группы и инверсным входом элемента ЗАПРЕТ, от л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности, в него введены (h+1)- разр дный реверсивный двоичный счетчик, группа элементов НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ, второй элемент И, первый, второй и третий элементы задержки, при этом вычитающий и суммирующий входы реверсивного счетчика подключены соответственно к первому и второму выходам равноверо тностного двухполюсника выход переноса делител  частоты соединен с входами первого и второго элементов задержки, выходы которых соединены соответственно с входом Сброс (nt1)-разр дного реверсивного двоичного счетчика и входом Установка )азр дного двоичного счетчика, (Я подключенным к первому входу второго элемента И, выход которого через третий элемент задержки соединен со счетным входом п -разр дного двоичного счетчика, выходы п младших разр дов (п+1)-разр дного реверсивного двоичного счетчика подключены UD к первым входам одноименных элементов эо НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ группы, выходы СП которых сЬединены с информационными входами одноименных разр дов ц- раз00 р дного двоичного счетчика, вторые входы элементов НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ группы с вторым входами первого и второго элементов И и подключены к выходу старшего ()-ro разр да (п+ 1)-разр дногЬ реверсивного двоичного счетчика.

Description

. f

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть ис пользовано при построении датчиков нормально распределенных двоичных чисел с нулевым средним и регулируемым средне-квадратическим отклонением .

Цель изобретени  - повышение точности работы генератора, за счет приближени  коэффициента эксцесса кривой распределени  формируемых случайных чисел к нулю.

На фиг.1 приведена структурна  схема генератора; на фиг.2 - структурна  схема одного элемента НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ; на фиг.З - крива  I распределени  чисел, формируемых. известным генератором, гауссова  крива  II с той же дисперсией, что и крива  I , крива  I I распределе-ни чисел, формируемых предложенным генератором.

Генератор случайных двоичных чисел содержит генератор 1 пуассоновского потока импульсов, элемент ЗАПРЕТ 2, равноверо тностный двух- . полюсник 3, делитель 4 частоты, ре- версивный счетчик 5, группу 6 элементов НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ, счетчик 7 группу 8 элементов И, первый 9 и второй 10 элементы И, первый 11, второй 12 и третий 13 элементы задержки . Кроме того, каждый элемент НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ содержит элемент И 14, элемент И 15 с инверсными входами н элемент ИЛИ 16 с инверсны выходом.

Генератор работает следующим образом.

Пуассоновский поток импульсов интенсивностью 2 Л с выхода генератора через открытый в отсутствие импульсов опроса элемент ЗАПРЕТ 2 поступает на-вход равноверо тиост- ного двухполюсника 3. На выходах двухполюсника 3 образуютс  два независимее пуассоновские потока с интенсивностью Д. Первый поток интенсивностью Д поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 5, второй .поток той же интенсивности Д на вычитающий вход реверсивного счетчика 5 и вход делител  4 частот На выходе делител  4 образуетс  поток Эрланга k-го пор дка с параметром Д, где (k +1) - коэффигщент делени  делител  4 частоты.

Дл  облегчени  анализа работы генератора временно отключают вы-

85182

читающий вход реверсивного счетчика 5. Тогда за интервал времени, определ емый :импульсами потока Эрланга k-ro прр дка с параметром ;| 5 в реверсивш й счетчик 5 поступает Е 0,1,2,... импульсов потока Л с веро тност ми рд,,. с (/2)

ре (

()

Ав g,(

Распределение (1)  вл етс  симметричным биномиальным распределением , приближак цимс  при возрастании К 7 7-8 к гауссовой кривой с

J5 параметрами .

Коэффициент эксцесса кривой распределени  (1) -у.- убывает с возрастанием k.

Дл  приведени  распределени  (1)

-л к центрированному () нормальному распределению необходимо в каждом цикле работы генератора уменьшать состо ние реверсивного счетчика 5 на К единиц. С этой целью вычитающий

25 вход реверсивного счетчика 5 подключен к входу делител  4 частоты. Состо ни  реверсивного счетчика 5 к моментам по влени  импульса на выходе делител  4 частоты представлены либо в пр мом Xf,, либо в дополнительном Хо кодах. Признаком распознавани  кодов (пр мой или дополнительной)  вл етс  QOCTO ние с(| е 0,1 старше го (п+1)-го разр да реверсивного счетчика 5, число

(п+1) разр дов которого определ етс  из соотношени 

п (k+1+3V2k).(2)

При 3,0(1) группа 6 элементов НЕЭКВИВАПЕНТНОСТЬ (каждый из которых

реализует логическую функцию )C,viLxj)

передает состо ние разр дов ревер- сивного счетчика 5 на информащюнные входы разр дов счетчика 7 без изменени  (с инверсией)..

5 Если а 1, то дополнительно через открытый второй элемент И 10 импульсы, записи (установки) инверсного кода реверсивного счетчика 5; в счетчик 7 спуст  небольшое врем 

50 Uj ,определ емоо третьим элементом задержки 13, суммируютс  в счетчике 7, реализу  преобразование дополнительного кода Xq в пр мой .

55 В любом случае (а О или l) в счетчике 7 присутствует случайное двоичное число с односторонним нормальным распределением (крива 

31

III, фиг.З). Знак числа определ етс  состо нием а старшего разр да реверсивного счетчика 5, которое по™ ступает на знаковый вентиль (первый элемент И 9 генератора.

Очередность срабатывани  основных элементов генератора определ етс  величинами соответствующих элементов задержек. Каждый импульс с выхода делител  4 частоты через врем  tj определ емое вторым элементом задержки 12 и необходимое дл  завершени  переходного процесса в реверсивном счетчике 5, переписывает текущее состо ние реверсивного счетчика 5 в счетчик 7 (при а,0 -- без изменени , а при а., - с инверсией состо ний разр дов). Спуст  врем  Т 7 f, - i , определ емое первым эле198518

ментом задержки 11 и необходимое дл  образовани  в счетчике 7 нового случайного числа, текущее состо ние реверсивного счетчика 5 сбрасываетс  J и начинаетс  новый цикл работы генератора .

Средн   длительность одного ра- .бочего цикла составл ет

Дл  получени  последовательности независимь1х случайных чисел импульсы опроса поступают на входы группы 8 элементов И и первого элемента И 9. При этом период Т опроса генератора составл ет

1.4-1-нЗб 1 + 1- -3}rk

U1

Of

.

3ffavef t/iJ Z

2 ХгЛ-г

Claims (1)

1. ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ, содержащий генератор пуассоновского потока импульсов, выход которого подключен к прямому входу элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с входом равновероятностного двухполюсника, первый выход которого соединен с входом делителя частоты, η-разрядный двоичный счетчик, выходы разрядов которого соединены с первыми входами соответствующих элементов И группы, выходы которых являются разрядными выходами генератора, первый элемент И, выход которого является знаковым выходом генератора, а первый вход первого элемента И является входом Опрос” генератора и соединен с вторым! входами элементов И группы и инверсным входом элемента ЗАПРЕТ, от л и ч а ю — щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены (п+1) — разрядный реверсивный двоичный счетчик, группа элементов НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ, второй элемент И, первый, второй и третий элементы задержки, при этом вычитающий и суммирующий входы реверсивного счетчика подключены соответственно к первому и второму выходам равновероятностного двухполюсника _f выход переноса делителя частоты соединен с входами первого и второго элементов задержки, выходы которых соединены соответственно с входом Сброс” (n+1 )~разрядного реверсивного двоичного счетчика и входом Установка h-разрядного двоичного счетчика, подключенным к первому входу второго элемента И, выход которого через третий элемент задержки соединен со счетным входом η-разрядного двоичного счетчика, выходы η младших разрядов (п+1)—разрядного реверсивного двоичного счетчика подключены к первым входам одноименных элементов НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ группы, выходы которых сЬединены с информационными входами одноименных разрядов п- разрядного двоичного счетчика, вторые входы элементов НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ группы соединены с вторыми входами первого и второго элементов И й подключены к выходу старшего (п+1)-го разряда (п+ 1)—разрядногЬ реверсивного двоичного счетчика»

   ..«SU .,.,1198518 . - f