SU1636996A1

SU1636996A1 - Генератор случайного пол

Info

Publication number: SU1636996A1
Application number: SU894681332A
Authority: SU
Inventors: Александр Николаевич Попов; Наталья Алексеевна Волорова
Original assignee: Предприятие П/Я М-5339
Priority date: 1989-04-18
Filing date: 1989-04-18
Publication date: 1991-03-23

Abstract

Изобретение относитс к импульсной технике и может быть использовано при моделировании стохастических систем. Цель насто щего изобретени - расширение функциональных возможностей ЗА счет управлени статистическими характеристиками формируемых реализаций случайного пол , котора достигаетс введением в генератор случайного пол элемента ЗАПРЕТ 3, групп элементов И 8.1-8.К, группы элементов. ИЛИ 9.1-9.М, элементов задержки 12 и 17, элемента ИЛИ 16;. счетчика 14 импульсов, дешифратора 15 и образовани новых функциональных св зей. Генератор содержит также триггер 1, генератор 2 тактовых импульсов , генератор 4 случайных чисел, элементы задержки 5 и 18, сумматор 6, регистры 7 и 10, блок 11 пам ти, элементы И 13 и 19, шину Пуск 20. 1 ил. а S 9 П З.П til mi

Description

Изобретение относитс к импульсной технике и может быть использовано при моделировании стохастических систем. .с

Цель изобретени -/ расширение функ-Р циональных возможностей за счет управлени статистическими характеристиками формируемых реализаций случайного пол ,JQ

На чертеже приведена структурна электрическа схема генератора случайного пол .

Генератор случайного пол содержит последовательно соединенные триггер 15 1, генератор 2 тактовых импульсов, элемент ЗАПРЕТ 3 и генератор/ 4 случайных чисел, вход которого соединен с входом первого элемента 5 задержки , выход которого соединен с треть- 20 им входом сумматора 6, выход которого соединен с третьим входом второго регистра 7, М групп 8.1-8.М элементов И, выходы элементов И которых соединены с входами соответствующих эле- 25 ментов ИЛИ 9.1-9.М группы 9 элементов ИЛИ, выходы элементов ИЛИ 9.1- 9.М которой соединены с второй группой входов первого регистра 10, блок 11 пам ти, третий элемент 12 задерж- JQ ки, последовательно соединенные первый элемент И 13, счетчик 14 импульт сов и дешифратор 15, элемент ИЛИ 16, выход которого соединен с входом четвертого элемента 17 задержки, второй элемент 18 задержки, вход которого соединен с первым входом второго элемента И 19, шину Пуск, соединенную с первым входом первого регистра 10, с вторым входом счетчика .Q 14 импульсов, с вторым входом второго регистра 7 и с первым входом триггера 1, второй вход которого соеди- i нен с соответствующим выходом счетчика 14 импульсов, первый вход кото- рого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 16, первый вход которого соединен с выходом третьего элемен- та задержки и с первым входом второго регистра 7, соответствующие JQ выходы которого соединены с группой входов блока 11 пам ти и с вторыми входами соответствующих элементов И группы 8„1-8.М элементов И, первые входы элементов И которой соединены ,, с соответствующими выходами дешифратора 15, входы которого соединены с. первой группой входов первого регистра 10, второй вход которого соединен

35

5 0 5 Q Q Q ,

5

с выходом второго элемента И 19, второй вход которого соединен с .выходом четвертого элемента 17 задержки.

Выход генератора 2 тактовых импульсов соединен с первым входом первого элемента И 13, второй вход которого соединен с выходом второго элемента 18 задержки, вход которого соединен с соответствующим выходом второго регистра 7 и с вторым входом элемента ЗАПРЕТ 3, выход которого соединен с входом блока I1 пам ти, выходы которого соединены с первой группой входов сумматора 6, втора группа входов и вход которого соединены , соответственно, с выходами генератора 4 случайных чисел и с входом третьего элемента 12 задержки.

Генератор 2 тактовых импульсов содержит элемент И, элемент НЕ, резистор и конденсатор с соответствующими св з ми между ними.

Генератор случайного пол работает следующим образом.

Дл формировани данной реализации случайного пол на шину Пуск подаетс сигнал Пуск. Сигнал поступает на первый (установочный) вход триггера 1, на второй (инверсный ) вход второго регистра 7, второй вход счетчика 14 импульсов и первый (инверсный) вход первого регистра 10, Под действием этого сигнала триггер 1 устанавливаетс в единичное состо ние и разрешает работу генератора 2 тактовых импульсов, во втором регистре 7 устанавливаетс код 00...01 (единица в младшем разр де), в счетчике 14 импульсов и первом регистре 10 устанавливаетс код 00...00.

Генератор 2 тактовых имйульсов на- чинает формировать последовательность тактовых импульсов.

Затем осуществл етс формирование совокупности статистически св занных случайных величин t t Ј ,..., , при которой реализуетс метод поразр дной .выработки кода случайной величины I ( 5fz ) начина со старшего разр да, причем каждый разр д формируетс путем проверки услови

( ...ОМ), ()

где - случайное число, равномерно распределенное в диапазоне (О, О;

51636996

Р ( if - 0 10.. ,0/рО - веро тность кового разр да (0 или). Этот сиг-.

нал поступает На третий вход второго регистра 7.

того, что значение многомерной случайной величины Ј меньше кода К-10...О при условии, что в предыдущих тактах был сформирован код бЈ (символ Cxi в выражении ui,10...0 обозначает группу старших разр дов). Если указанное условие (1) выполн етс , то разр ду, формируемому в данном такте, присваиваетс значение 0, если условие (1) не выполн кового разр да (0 или). Этот сиг-.

0

Тактовый импульс с выхода первого элемента 5 задержки поступает на вход третьего элемента 12 задержки. Спуст интервал времени, задаваемый третьим элементом 12 задержки, тактовый импульс приходит на первый вход второго регистра 7 и производит сдвиг его содержимого на один разр д в сторону старших разр дов и запись сигнала, присутствующего на

етс , то формируемому разр ду присва- 15 его третьем входе, в младший разиваетс значение 1.

При формировании первого (старшего ) разр да многомерной случайной величины | импульс с выхода генератора 2 тактовых импульсов поступает на первый вход элемента ЗАПРЕТ 3, открытого по второму (инверсному) входу нулевым сигналом с соответствующего , например с (N+l)-ro выхода второго регистра 7, и проходит на выход элемента ЗАПРЕТ 3. С выхода последнего тактовый импульс приходит на вход генератора 4 случайных чисел, на вход первого элемента 5 задержки и

20

р д данного регистра. Таким образом , в генераторе формируетс один разр д статистически св занных случайных величин , gz. t fA

Каждый из последующих разр дов формируетс аналогично по мере поступлени тактовых импульсов с выхода генератора 2 тактовых импульсов. Об щее количество тактовых импульсов, 25 которое затрачиваетс на формирование совокупности ц, ,. .. .Р составл ет N импульсов. Кажда из слу-. чайных величин представл етс г-раз-

р дным кодом, при этом величина N на первый вход блока 11 пам ти. Гене- 30 св зана с величиной г соотношением

ратор 4 случайных, чисел вырабатывает м , „,м /0

и - г i . л «и w - г - м. z.)

значение случайного числа, равномер-

но распределенного на интервалеПосле формировани N тактовых им (0, 1). В блоке 11 пам ти по тактово- пульсов в старшем разр де второго

регистра 7 (на (№Н)-м выходе) оказываетс единица, сдвинута из его младшего разр да, а в младших N разр дах - . Единичный сигнал с (N-H)-ro выхода второго регистра 7

му импульсу, поступившему на его вход, производитс считывание информации из чейки, адрес которой присутствует на группе входов блока 11 пам ти . При поступлении первого такто35

вого импульса производитс считывание 40 поступает на второй (инверсный) вход

информации из чейки с адресом 00... 01, который задаетс вторым регистром 7, В блоке 11 пам ти значени веро тностей P(fc (x 1 0.. .0/(/) хран тс в виде отрицательных чисел в обратном коде.

С выходов генератора 4 случайных чисел и блока 11 пам ти коды поступают на второй и первый входы сумэлемента ЗАПРЕТ 3 и запрещает прохо дение тактовых импульсов через него Одновременно единичный сигнал с (N+l)-ro выхода второго регистра 7 45 поступает на первый вход второго элемента И 19 и разрешает прохождение тактовых импульсов через него ( помощью первого элемента И 13, элемента ИЛИ 16, четвертого элемента 1

матора 6. По окончанию интервала вре- 50 задержки и второго элемента 18 замени задаваемого первым элементом 5 задержки, тактовый импульс поступает на третий вход сумматора 6, разреша выполнение операции сложени чисел , поступивших на первый и второй 5 входы сумматора 6.

При сложении чисел, поступивших на входы сумматора 6, на его выходе формируетс сигнал переноса из знадержки ).

Начина с N-ro тактового импульс в генераторе производитс формирова ние значений обобщенной случайной в личины в (k+O-мерном пространстве и выдача сформированных значений на выход генератора.

Тактовые импульсы, проход через первый элемент И 13, поступают,на

Каждый из последующих разр дов формируетс аналогично по мере поступлени тактовых импульсов с выхода генератора 2 тактовых импульсов. Об щее количество тактовых импульсов, которое затрачиваетс на формирование совокупности ц, ,. .. .Р составл ет N импульсов. Кажда из слу-. чайных величин представл етс г-раз-

элемента ЗАПРЕТ 3 и запрещает прохождение тактовых импульсов через него. Одновременно единичный сигнал с (N+l)-ro выхода второго регистра 7 поступает на первый вход второго элемента И 19 и разрешает прохождение тактовых импульсов через него (с помощью первого элемента И 13, элемента ИЛИ 16, четвертого элемента 17

задержки и второго элемента 18 задержки ).

Начина с N-ro тактового импульса, в генераторе производитс формирование значений обобщенной случайной величины в (k+O-мерном пространстве и выдача сформированных значений на выход генератора.

10

15

71636996

первый вход счетчика 14 импульсов, в котором последовательно формируютс коды, начина с исходного состо - ни 00...00. С информационных выходов счетчика 14 импульсов сигналы поступают на входы дешифратора 15, который преобразует входной код в унитарный К-разр дный код на выходе Входной код 00,.,00 преобразуетс в выходной код СО...01, код 00...01 - в код 00..,010, код 11... 11 - в выходной код 10,.,00.

С выходов дешифратора 15 сигналы поступают на первые входы элементов И группы 8.1-8.М элементов И. Единичный сигнал с первого выхода дешифра- тора 15 открывает по первым входам элементы И группы 8.1 элементов И.

Па вторые входы элементов И этой группы поступают сигналы с соответствующих выходов, например, младших г разр дов второго регистра 7. Эти сигналы проход т через элементы И этой группы, поступают на входы эле ментов ИЛИ 9.1-9.М группы 9 элементов ИЛИ и передаютс с их выходов на вторую группу входов первого регистра 10. N-й тактовый импульс с выхода второго элемента И 19 поступает на второй вход первого регистра 10. На первую и вторую группы входов первого регистра 10 поступает код обобщенной случайной величины ( х4,ХЈ,...|ХК) с выходов элементов ИЛИ 9.1-9,К группы 9 и с k информационных выходов счетчика 14 импульсов Тактовым импульсом, пришедшим на вто20

2- 25

30

35

рой вход первого регистра 10, код обобщенной величины, представл ющий первое значение реализации случайного пол , записываетс в первый регистр 10 и с его выхода поступает на выход устройства.

(N+O-й тактовый импульс поступает на первый вход первого элемента И 13, проходит на первый вход счетчика 14 импульсов и устанавливает в его в состо ние 00...01 (единица в младшем разр де . С информационных выходов счетчика 14 импульсов сигналы поступают на входы дешифратора 15 и на первую группу входов первого регистра -LO. Дешифратор 15 формирует код 00...010, Единичный сигнал с второго выхода дешифратора 15 открывает по первым входам элементы И группы 8.2, на вторые входы которых поступают сигналы с выходов (г+1), (г+2),

40

45

50

55

10

15

36996

20

25

30

35

40

45

50

55

8

,,.,2г-го разр дов второго регистра 7 (код 2. Эти сигналы проход т через элементы И группы 8.2 и элементы ИЛИ 9.1-9.М группы 9 на вторую группу входов первого регистра 10. Тактовым импульсом, поступающим на второй вход первого регистра 10, осуществл етс запись в первый регистр 10 второго значени случайно (Г;

го пол (Јг, х0х, ...,хк). Формирование следующих сшачени случайного пол (, х ,х2,. ...Xj,) выполн етс аналогично по мере поступлени тактовых импульсов.

Процесс выработки значений случайного пол в соответствии с заданной многомерной функцией распределени F ( г « f(v) продолжаетс до формировани в счетчике 14 импульсов кода II ... 1 1, При этом на выходе дешифратора 15 вырабатываетс код 10...00, открывающий по первым входам элементы И группы 8.М. На вторую группу входов первого регистра 10 поступают, при этом, сигналы с выходов разр дов с (N-r)-ro по N-й второго регистра 7. Тактовым импульсом, пришедшим на второй вход первого регистра 10, в него записываетс последнее значение случайного пол (, х0 ).

Следующий тактовый импульс, поступивший на первый вход счетчийа 14 импульсов , формирует единичный сигнал на выходе переполнени счетчика 14 импульсов . Этот сигнал приходит на второй установочный вход триггера 1t который переходит в нулевое состо ние и запрещает формирование тактовых импульсов генератора 2 тактовых импульсов ,

Дл выработки следующей реализации случайного пол необходимо подать сигнал Пуск на шину Пуск устройства , после чего цикл формировани повтор етс . Генератор случайного пол может работать в автоматическом режиме при периодической подаче сигналов Пуск через (N-Ш) периодов следовани тактовых импульсов.

Claims

Формула изобретени

Генератор случайного пол , содержащий шину Пуск, соединенную с первым входом триггера и с первым входом первого регистра, генератор тактовых импульсов, выход1 которого соединен с первым входом первого

элемента И, генератор случайных чисел , вход которого соединен с входом первого элемента задержки и с входом блока пам ти, выходы которого соеди- нены с первой группой входов сумматора , втора группа входов которого и вход которого соединены соответственно с выходами генератора случайных чисел и с выходом первого элемента задержки, второй элемент задержки, второй элемент И, второй регистр, соответствующие выходы которого соединены с группой входов блока пам ти , отличающийс тем, что, с целью расширени функциональных возможностей за счет управлени статистическими характеристиками формируемых реализаций случайного пол , в него введены последователь:- но соединенные третий элемент задержки , элемент ИЛИ и четвертый элемент задержки, последовательно соединенные счетчик импульсов и дешифратор, М групп элементов И, группа элементов ИЛИ и элемент ЗАПРЕТ, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, вход которого соединен с выходом триггера , второй вход которого соединен с соответствующим выходом счетчика импульсов , первый вход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ и

0

5

5

с выходом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента задержки, вход которого соединен с первым входом второго элемента И, с соответствующим выходом второго регистра и с вторым входом элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с входом первого элемента задержки, выход которого через третий элемент задержки соединен с первым входом второго регистра , второй вход которого соединен с шиной Пуск и с вторым входом счетчика импульсов, соответствующие входы которого соединены с первой группой входов первого регистра, втора группа входов которого соединена с выходами группы элементов ИЛИ, К-е входы элементов ИЛИ которой соединены с выходами соответствующих элементов И К-й группы элементов И ( ,2,... ,М), первые входы элементов И которой соединены с соответствующими выходом дешифратора, выход четвертого элемента задержки соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого регистра , выход сумматора соединен с третьим входом второго регистра, соответствующие выходы которого соединены с вторыми входами элементов И соответствующих групп элементов И.