SU734766A1 - Стохастический преобразователь - Google Patents

Description

(54) СТОХАСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

1

Изобретение относитс  к вычислительной технике -и может быть использовано в устройствах управлени , а также при моделировании и исследовании р да процессов. Наиболее целесообразно его применение при случайном выборе числа за ограниченный интервал времени в услови х наличи  посто нных или временных запретов на использование отдельных чисел, например в устройствах управлени  многоканальных радиолиний , радиолокации.

Известно устройство получени  случайных чисел, содержащее блок пам ти, логические элементы, источник случайного сигнала . Устройство предусматривает генерирование случайных чисел и управление законом их распределени , основанные на стохастической реализации кусочно-линейной апроксимации плотности распределени  веро тностей 1.

Недостаток устройства - невозможность выборки М чисел, составл ющих некоторое подмножество в полном наборе генерируемых комбинаций.

Известно также устройство, содержащее источник входного сигнала, дещифратор.

блок запрета, счетчик, блок схем ИЛИ, причем выход источника входного сигнала соединен с первым входом блока запрета непосредственно , а через дешифратор - со вторым входом блока запрета и со входом . счетчика, выход которого соединен с первым входом блока схем ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом запрета, выход блока схем ИЛИ подключен к выходу датчика 2. Устройство обеспечивает генерирование множества случайных чисел в интервале от

10 1 до N 2,, проверку каждого числа на принадлежность к подмножеству М, включающему числа, распределенные в интервале от 1 до М N, трансл цию потребителю чисел, принадлежащих к подмножеству М, запрещение трансл ции чисел, не принадлежащих

5 к подмножеству М, счет с коэффициентом пересчета М, количества чисел, не принадлежащих к подмножеству М, н трансл цию потребителю (вместо таких чисел) результата счета, который лежит в

20 интервале 1-М. Таким образом, способ предусматривает трансформацию совокупности чисел, равномерно распределенных в интервале 1-N, в совокупность чисел, распределенных в интервале -М.

Недостатки устройства - невозможность произвольного формировани  подмножества М из N случайных чисел, например, с пропусками , расположенными в множестве N и смешение закона очередности формировани  чисел от случайного к последовательному при увеличении отношени .

Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  стохастический преобразователь, содержащий генератор случайных чисел, выходного блока, анализатора кодовых комбинаций и блока управлени , выходы генератора соединены со входами анализатора и выходного блока, выход анализатора соединен со входами блока управлени  и выходного блока, выход блока управлени  соединен со входами генератора и выходного блока 3.

Такое устройство выдает по запросу потребител  только те числа, которые принадлежат к заранее заданному фиксированному подмножеству.

В устройстве генерируетс  некоторое множество случайных чисел, каждое число провер ют на принадлежность к разрешенному подмножеству М и при наличии запроса транслируют потребителю. Если же при поступлении запроса оказываетс  сформированным числом, не принадлежаш,ее к разрешенному подмножеству, то запрос повтор ют .

Недостаток устройства - ограниченна  область его применени , что определ етс  невозможностью выдачи разрешенного числа при каждом запросе, неопределенностью количества запросов К у|У-н , необходимых дл  достоверного (с веро тностью ) получени  числа, принадлежащего к переменному подмножеству М, например задаваемому потребителем при каждом запросе и невозможностью формировани  непрерывной сериии разрешенных случайных чисел, расположенных в случайном пор дКе и повтор ющихс  каждое один или другое заданное число раз.

Указанные недостатки существенно ограничивают область применени  подобного уст ройства, например,дл  управлени  многоканальной системой св зи со случайным выбором канала, работающей по запросу от потребител  в услови х запрета на выбор какой-либо части каналов, мен ющейс  от запроса к запросу, и ограничений на врем  выбора разрешенного канала. Кроме этого, невозможно осуществл ть выбор разрешенных каналов с управл емой веро тностью выбора, что необходимо, например, при плавном изменении уровн  помех в каналах. Недостатком также  вл етс  неэффективность использовани  общего времени работы системы , когда временной цикл работы системы состоит из чередующихс  участков выбора по запросу случайного канала и участка непосредственной работы по выбранному каналу . Обычно участок времени выбора случайного канала ограничен и существенно участка работы по выбранному каналу , что приводит к повыщению требований к быстродействию генератора случайных чисел и управл ющего устройства.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей преобразовател  за счет изменени  множества формируемых случайных чисел.

Дл  достижени  поставленной цели в стохастический преобразователь, содержащий генератор случайных чисел, выходной регистр пам ти, выходы которого  вл ютс  выходами преобразовател , а входы выходного регистра пам ти соединены с выходами

блока сравнени  соответственно, перва  группа входов которого  вл етс  входами преобразовател , а информационный выход блока сравнени  соединен со входом блока управлени , первые три выхода которого соединены с управл ющими входами генератора случайных чисел, выходного регистра пам ти и блока сравнени  соответственно, введены блок пам ти и блок анализа кратности чисел, входы которого объединены со входами блока пам ти и подключены к выхоJ дам генератора случайных чисел соответственно , а выход блока анализа кратности чисел соединен со входом «запись блока пам ти , выходы которого соединены со второй группой входов блока сравнени  соответственно , управл ющие входы блока пам ти и блока анализа кратности чисел соединены с четвертым и п тым выходами блока управлени  соответственно.

На фиг. 1 приведена блок-схема преобразовател ; на фиг. 2 и фиг. 3 - пример принципиальной схемы преобразовател .

Преобразователь содержит генератор 1 случайных чисел, выходы которого соединены со входами блока 2 анализа кратности чисел и блока 3 пам ти, выходы которого соединены со входами блока 4 сравнени , выходы которого соединены со входами выходного регистра 5 пам ти и блока 6 управлени , выходы которого соединены со входами всех блоков.

Допустим,из множества N-генерируемо го генератором случайных чисел при каждом запросе случайного числа, происход щем через значительное (например, сто или более) количество тактов работы генератора, используетс  переменное подмножество М. Q Генератор 1 случайных чисел (фиг. 2) содержит канал формировани  разр дов случайного числа, регистр и дешифратор. Каждый канал состоит из генератора шума, элемента И и триггера, соединенных последовательно . Выходы триггеров соединены с ииформационными входами регистра, его выходы - со входами дешифратора, а выходы дещифратора  вл ютс  выходами блока. Управл ющий вход регистра и объединенные общей шиной вторые входы элементов И  вл ютс  входами управлени  блока. Блок 2 (фиг. 2) содержит две группы элементов И, триггеры по количеству используемых чисел, элемент ИЛИ и третий элемент И. Информационные входы элементов И  вл ютс  входами блока. Выходы первой группы элементов И  вл ютс  единичными входами триггеров, единичные выходы триггеров соединены со вторыми входами второй группы элементов И, выходы которых соединены со входами элемента ИЛИ, выход которого через элемент И управл ет записью чисел из генератора 1 в блок 3 и  вл етс  выходом блока. Вторые входы элементов первой группы элементов И, нулевые входы триггеров и второй вход третьего элемента И  вл ютс  управл ющими входами блока. Блок 4 (фиг. 3) содержит регистр, входные элементы И, элемент ИЛИ. Информационные входы регистра  вл ютс  информационными входами блока, его информационные выходы соединены с первыми входами входных элементов И и, в тс же врем ,  вл ютс  выходами блока, вторые входы элементов И  вл ютс  входами управлени  составом выходного подмножества чисел, их выходы через элемент ИЛИ соединены с управл ющим выходом блока, управл ющий вход регистра  вл етс  входом блока. Преобразователь работает следующим образом . Генератор 1 случайных чисел формирует числа, представленные (в варианте практической реализации устройства) одноимпульсным позиционным кодом. Коды чисел поступают на информационные входы блоков 2 и 3. Если в блоке 2 еще не записан признак запоминани  соответствующего числа, то с входного элемента И поступает потенциал логической единицы, и очередной импульс управлени  проходит через этот элемент на вход управлени  записью в блок 3. Очередное число записываетс  в блоке 3. В следующем такте работы управл ющий сигнал поступает на первый вход управлени  блока 2 и запищет в триггер признак запоминани  числа. Если число, сформированное генератором 1, уже записано в блок 3, то на втором входе .соответствующего элемента И второй группы действует сигнал логического нул  и сигнал управлени  записью на соответствующий вход блока 3 не проходит. Таким образом, после записи в блок 3 используемых чисел формирование сигналов разрещени  записи на выходе блока 2 прекращаетс . При поступлении от потребител  запроса на случайное число блок 6 управлени  начинает формировать сигнал управлени  считыванием из блока 3 и записью в регистр блока 4. Одновременно на входные элементы И блока 4 подаютс  сигналы запрета использовани  чисел в данном запросе. До тех пор, пока из блока 3 в регистр блока 4 переписываютс  числа, запрещенные к использованию, на управл ющем выходе блока 4 будет сигнал, разрещающий сигналы управлени  из блока 6 переписать из блока 3 в регистр блока 4 следующее число. Когда в регистр будет записано разрещенное число, ни на одном из входных элементов И блока 4 не произойдет совпадение сигнала и сигнала-запрета и поэтому разрещающий потенциал на вход блока 6 управлени  с выхода блока 4 не поступит и дальнейща  перепись из блока 3 в блок 4 случайных чисел прекращаетс . После этого блок 6 управлени  формирует сигнал на обнуление блока 3 и сброс триггеров блока 2 в исходное положение, затем начинаетс  новый цикл запоминани  случайного числа. Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет осуществить выборку одного из разрешенных чисел по одному запросу за врем , не превышающее N-М обращений к блоку 3. Так, при N 16, М 2 дл  выбора разрешенного числа требуетс  по известному способу при Р 0,999, где Р - веро тность правильного выбора канала Tf (±ZPJ - ll lOOt гг, в предлагаемом устройстве шах количество выборок K N-М 14. Поскольку врем  между запросами существенно больше времени выборки случайного числа по за вке потребител  и составл ет обычно величину пор дка нескольких миллисекунд, а врем  формировани  одного случайного числа в генераторе случайных чисел пор дка единиц микросекунд, веро тность того, что в подготовительном цикле в блок 2 будут записаны все N чисел с нужной кратностью очень высока. Так, дл  общего числа каналов N 6, число тактов генерации случайных чисел в паузе между запросами веро тность Р выпадени  любого из N чисел равнаР 1- (). кроме того, предлагаемое устройство позвол ет осуществить трансл цию потребителю всех записанных в блок 3 чисел серий, или отдельными выборками. Устройство позвол ет также формировать серии случайных чисел с различной кратностью их повторени  в серии, что  вл етс  специфическим вариантом управлени  законом распределени  веро тностей. Дл  этого в варианте практической реализации устройства блок кратности должен быть дополнен пересчетными схемами. Предлагаемое устройство обеспечивает существенное улучшение основных параметров системы за счет более равномерной загрузки устройства управлени  выбором числа , а именно, часть операций по выбору случайного числа выноситс  на рабочий участок времени. Это снижает требовани  к быстродействию устройства управлени .

Указанные преимущества позвол ют расширить область применени  устройства, в частности, благодар  по влению возможности его применени  в р де специальных устройств управлени  или моделирующих устройствах , требующих периодической выборки случайного числа за ограниченный интервал времени, особенно в услови х ограничений но использованию чисел, налагаемых на каждый запрос, или в устройствах осупхествл ющих перебор в случайном пор дке всех чисел, принадлежащих подмножеству .

Claims (3)

1.Авторское свидетельство СССР № 324623, кл. G 06 F 1/02, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР № 398940, кл. G рб F 1/02, 1973.

3.Авторское свидетельство СССР

№ 430371, кл. G 06 F 1/02, 1974 (.прототип).

Д/

ВЗУ

ьт

«3

S

cS

S

Cs

Л J K Т

б 6л Off

i/nfia6 e tfSi

&

&

&