SU468231A1 - Генератор равномерно распределенных псевдослучайных чисел - Google Patents

Description

1

Изобретение касаетс  вычислительной ToxidHKK и может быть использовано при построении веро тностных преобразователей.

Известны генераторы псевдослучайных чисел, содержащие tl -разр дные регистры с сумматорами по модулю 2 в цепи об- ратной св зи.

Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  генератора.

Это достигаетс  тем, что первые In разр дов регистра сдвига выполнены на триггерах со счетным входом, а остальные ( П -- Тп} разр дов - на триггерах с установочными входами, причем счетные входы первых Ш триггеров соединены с e iHHt-s ными входами соответствующих (ТХ-Ш) триггеров, установочные входы которых подключены к выходам первых 1Т1 тригге- : ров соответственно.

Схема 1енератора изображена на чертеже .

Генератор псевдослучайных чисел пред ставл ет собой П. -разр дный регистр сдвига, обхваченный цепью обратной св зи и содержащр1й группу триггеров 1 со счет

ным входом 1, 2, ,.., ft и группу триггеров П с шинами установки в О и 1 т+ 1,...,11. . Коммутаци  разр дов рет-ис ра сдвига выполнена следуюищм образом: счетный вход любого из триггеров 1, 2 ..., fn , например с номером L , соедин етс  с единичным выходом триггера, имеющего номер ( И-ТП + L ), а единичный и нулевой установочные входы любого нз триггеров m + 1, ,..,П, например с номером J , - с соответствующими выходами триггера, имеющего номер ( j t7l) : Цепи синхронизации работы триггеров и установки их в начальное состо ние на схеме не показаны, хот  их наличие, как и в любой схеме с элементами пам ти, .об зательно.

Рассмотрим принцип работы обычного ; генератора псевдослучайных чисел в тече ние m тактов.

Начальное состо ние разр дов регистров сдвига обозначим символами Q| ,

CL2 .- i tl« L L

индекс t - указывает на номер разр да. Поскольку каждое последующее состо ние регистра образуетс  в результате сдвига вправо на один разр д содержимого ре- (Гистра. в предыдущем такте и записи в освобод1шшийс . разр д символа О или I с выхода сумматора цепи обратной св зи, Б результате действи  m тактовых импульсов получим следующую после- tдовательность состо ний регистра сдвига: ;после первого такта сдвига П) после второго такта f m-i-Q-n- m- anv-) f ti-uV после тактов сдвига - n-m+i, .,..., а„.п Здесь знак + означает суммирование по модулю 2. Сравнива  конечное состо ние регистра сдвига с исходным, затем, что оно получаетс  путем суммировани  по модулю 2 начальных состо ний собственного I -того и H-fn+L разр дов дл  первых у разр дов регистра сдвига и перезапись в остальные начальных состо ний первых ( tl - ТП) разр дов регистра. Если указанные операции выполн ть на каждом такте работы схемы, от некоторо , го К-того состо ни  регистра за один такт можно будет перейти к (К + tn) сост  нию, промежуточные, т. е, путем изменени  логики работы регистра сдвига можно достичь УП -кратного ускорени  : работы генератора псевдослучайных чисел. I Такой алгоритм работы генератора и реализуетс  схемой, показанной на чертеже, В этой схеме триггеры со счетнЫм входом вьшолн ют операцию суммировани  по модулю 2 в соответствии с ypaBiieHHeMf, а триггеры с установочными входами функцию хранени  предщедствующих состо4 и НИИ первых (tV -tn) разр дов регистра . Генератор псевдослучайных чисел рабо тает следующим образом, В исходном состо нии в регистр сдвига заноситс  произвольное, но не нулевое YI -разр дное двоичное число. Нулевое со- .сто ние регистра запрещено. Если при эксплуатации устройства не требуетс  точного повторени  генерируемой последовательности , достаточно установить в еданичное состо ние один из разр дов регистра . Под действием та1 товых импульсов в регистре формируетс  последовательность -разр дных двоичных чисел, представл юща  собой результат выполнени  последовательности операций, описьтаемых уравнением . Эта последовательность будет копией последовательности псевдослучайных чисел, генерируемой обычным генератором, если в последнем число сдвигов выбрать равным 1Т1 Пример. Если в исходном состо НИИ в генераторе записано число 101100111, последующими числами последовательности будут: OplOlllOl 010110001 100111010 О11101100 Дл  генерировани  схемой последовательности равномерно распределенных псевДОСлучайных чисел с максимальным периодом N -2 -1 необходимо вьшолнение следующих условий: 1) числа m и 11 должны соответствовать индексам единственных единичных ко- эффициентов неразЛожимого и примитивного многочлена степени П. ; 2) числа fn и N 2 -1 должны быть взаимно простыми. Дл  получени  последовательности псев- дослучайных чисел с большим числом ста тистически независимых разр дов желатель-; но также, «ггобы величина tn была как можно ближе к tl . Ниже приводитс  таблица значений Н и W , составленна  с соблюдением перечисленных условий. Пользу сь этой таблйцей , по : за данному периоду пос ледов атель ности N и разр дности псевдослучгайных чисел 1,4 tn можно выбра-Кз нёобходимую структуру предложенного генера тора псевдослучайных чисел.

П р е дм ет зобре тени  Генератор равномерно распределённь1Х псевдослучайных чисел, содержащий tl разр дный регистр сдвига с сумматором но модулю 2 в цепи обратной св зи, отли чающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи , первые tH разр дов регистра сдвига выполнены

на триггерах со счетным входом, а остальные (t -Ш) разр дов - на триггерах с установоч;1ыми входами, причем счетные входы первых tYl триггеров соединены ,«с единичными выходами соответствующих (Tl -Ш) триггеров, установочные входы

которых подключены к выходам первых

Ш триггеров соответственно.

Д-О.