SU742910A1 - Генератор псевдослучайных двоичных последовательностей - Google Patents

Description

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в качестве генераторов проверочных последовательностей в установках, использующих различные вероятностные методы обнаружения отказов в цифровых схемах,

Известен генератор псевдослучайных чисел, содержащий регистр сдвига с сумматором по модулю два в цепи обратной связи СИ.

Известный генератор не является регулируемым.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является генератор псевдослучайных двоичных последовательностей, содержащий генератор равномерно распределенных псевдослучайных чиселсдвиговый регистр с сумматором по модулю два в цепи обратной связи, регистр кода, разряды которого связаны с соот— . ветствующими разрядами генератора, равномерно распределенных псевдослучайных чисел, группы схем ИЛИ и И, через которые разряды регистра кода связаны друг с другом, и схему формирования веса кода. Известное устройство обладает возможностью изменения вероятностей появления единичных сигналов на своих выходах Г2]. Однако имеет недостаточный диапазон значений вероятностей.

Цель изобретения — повышение точности задания вероятностей.

Для достижения поставленной цели в генератор псевдослучайных двоичных последовательностей, содержащий датчик равномерно расположенных - псевдослучайных чисел, выходы которого соединены со входами регистра кода, разрядные выходы которого являются выходами генератора, а вход 'запись' регистра кода соединен с выходом блока задания веса кода, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами генератора, введены четйре элемента И, два элемента ИЛИ и триггер, тактовый вход которого соединен с тактовой шиной регистра кода, счетный вход триггера через первый элемент ИЛИ со— единен с выходами первого и второго элементов И, первые входы которых соединены с выходом регистра кода, а вторые входы первого и второго элементов И соединены с выходами триггера соответственно, нулевой выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, первый вход четвертого элемента И соединен с выходом регистра кода, вторые входы третьего и четвертого элементов И подключены к третьему входу грнератора, а выходы третьего и четвертого элементов И через второй элемент ИЛИ соединены с третьим входом блока задания веса кода.

На чертеже изображена функциональная схема генератора.

Генератор состоит из п -разрядного регистра 1 кода, состоящего из триггеров 2. Единичный выход триггера 2 в С«-юм разряде соединен со входом элемента 3 И, выход которого через элемент 4 ИЛИ подключен к информационному входу 5 триггера 2 в ( о +1)-ом разряде и к одному входу элемента 6 И также в (р +1)—ом разряде. Нулевые выходы разрядов датчика равномерно распределенных псевдослучайных чисел 7 соединены в каждом разряде с инверсным входом элемента 6 И, а также с входом элемента 3 И. Тактовые входы триггеров 2 соединены с выходами элементов 9 И, первый вход которых соединен с выходами датчика 7, а Второй вход подключен к шине 10 тактовых сигналов. Выход элемента 6 И соединен со входом элемента 4 ИЛИ.

Датчик 7 генерирует псевдослучайную последовательность равномерно распределенных нулей и единиц, с помощью которой производится управление сдвигом ко_s Да в регистре 1.

Перед началом работы устанавливается вес кода. Для этого по шине 13 задания веса последовательно поступают единицы' в количестве, равном заданному весу кода К. При этом датчик равномерно распределенных псевдослучайных чисел 7 сохраняет исходное (нулевое) состояние, так как тактовые импульсы на него не подаются. До тех пор, пока все выходы датчика 7 остаются в нулевом состоянии, сигнал с единичного выхода триггера 2 в любом разряде проходит чеоез элементы 3 И и 4 ИЛИ на информационный вход 5 триггера 2 следующего раз20 ряда. В момент действия тактового сигнала, поступающего на входы 8 всех триггеров 2, происходит запись в триггер 2 ( L+l)_ro разряда информаций с выхода триггера 2 i -го разряда. Таким обра— ²⁵ зом поступающие по шине 13 единицы сдвигаются в регистре 1 обычным образом и заполняют первые К разрядов регистра 1. Для изменения веса кода необходимое число импульсов (единиц) ³⁰ подается в блок 12 по шине 13 в случае увеличения веса или по шине 14 в случае уменьшения веса генерируемых кодов. После задания веса кода в регистре 1 запускается датчик 7 и в нем фор35 мируется псевдослучайная последовательность нулей и единиц.

Шина 10 соединена также со входом триггера 11. Вход регистра кода соединен с выходом блока 12 задания веса кода, вхо-др цы 13 и 14 которого являются входами генератора. Выход регистра кода соединен со входом элемента 15 И.и с инверсным : входом элемента 16 И, выходы которых через элемент 17 ИЛИ соединены со счет-45 ным входом триггера 11, выходы которого соединены со входами элементов 15 и 16 И. Выход регистра кода соединен также со входом элемента 18 И, другой вход которого соединен со входом элемента 19 И и подключен ко входу 20 генератора. Другой вход элемента 19 И соединен с нулевым выходом триггера 11. Выходы элементов 18 и 19 И через элемент 21 ИЛИ соединены со входом блока 12 задания веса кода.

Работает генератор следующим образом.

Работу генератора рассмотрим на примере для числа разрядов П· - 4. Процесс формирования кодовых комбинаций в регистре 1 при наличии единичного сигнала на шине 20 протекает следующим образом. Напри?иер, в данном такте в регистре датчика 7 находится код ОНО, а в предыдущем такте на регистре 1 формируется кодовая комбинация 1100. В этом случае нулевым сигналом с нулевых выходов второго и третьего разрядов' датчиков 7 закрыты элементы 9 И в соответствующих разрядах, поэтому тактовые сигналы 10 не проходят на входы 8 триггеров 2 во втором и третьем разрядах, и эти триггеры сохраняют свое состояние независимо от того, какие сигналы поступают на входы 5.

Единичный сигнал с единичного выхода триггера 2 первого разряда проходит последовательно через элементы 3 И,

ИЛИ в первом разряде, через открытый нулевым сигналом с выхода датчика 7 элемент 6 И второго разряда, через элемент 4 ИЛИ второго разряда, через открытый нулевым сигналом с выхода генератора 7 элемент 6 И третьего разряда и через элемент 4 ИЛИ третьего разряда на вход 5 триггера 2 четвертого разряда. Через элемент 6 И четвертого разряда рассматриваемый сигнал не прохо выходе регистра 1 кода нулевого сигнала в цепь обратной связи вместо него поступает единичный сигнал, а триггер 11 изменяет свое состояние на единич— ное и сохраняет его до тех пор, пока с выхода регистра 1 кода на входы элементов 16 и 15 И поступают нулевые сигналы. При этом в регистре 1 кода находится одна лишняя' единица, и вес ко10 да в регистре равен К + 1.

дит, так как он закрыт единичным сигналом с выхода датчика 7 четвертого разряда. На вход 5 триггера 2 первого разряда действует нулевой сигнал с выхода триггера 2 четвертого разряда, проходящий последовательно через элементы 3 И, 4 ИЛИ четвертого разряда, 18 И, 21 ИЛИ и блок 12 формирования веса кода.

В момент действия тактового сигнала 25 10 происходит запись 'единицы' в четвертый триггер 2 и нуля в первый триггер 2. В результате на регистре 1 формируется код 0101.

Таким образом при сдвиге разряды ²⁵ кода 'перепрыгивают через триггеры 2, отмеченные единицами в соответствующих разрядах датчика 7. Отмеченные триггеры 2 сохраняют прежнее состояние. При этом количество единиц в коде ка 3® регистре 1 остается неизменным.

Поскольку последовательность нулей и единиц на выходах датчика 7, которая управляет сдвигом кода в регистре 1, представляет собой псевдослучайную по— 3S следовательность (с равными вероятностями появления О и 1, то перемешивание единиц в регистре 1 произойдет в случайном порядке и на выходах генератора формируются псевдослучайные кодо— 40 вые комбинации постоянного веса, причем математическое ожидание появления '1' в двоичной последовательности на выходе любого разряда регистра 1 равно величине , где К - вес кода, а Л- число 45 регистра 1.

При наличии нулевого сигнала на шине 20 на вход регистра 1 по цепи обратной связи через элементы 19 И, 21 ИЛИ и блок 12 формирования веса кода поступает 50 сигнал с нулевого выхода триггера 11.

При нулевом состоянии триггера 11 на вход регистра 1 в каждом такте поступает единичный сигнал. Нулевое состояние триггера 11 сохраняется до тех ⁵⁵ пор, пока с выхода регистра 1 кода на входы элементов 15 и 16 И поступают единичные сигналы. При появлении на

При единичном состоянии триггера на вход регистра 1 в каждом такте поступает нулевой сигнал. Когда на выходе регистра 1 кода появляется единичный сигнал, в данном такте в обратную связь поступает нулевой сигнал, благодаря чему количество единиц в регистре 1 уменьшится на одну, и вес кода равен снова К. Триггер 11 тем же единичным сигналом с выхода регистра 1 кода установится в нулевое состояние, которое сохраняется до тех пор, пока на выходе регистра 1 кода не появится нулевой сигнал. Поскольку число единиц, циркулируемых в регистре 1, есть в процессе работы генератора при условии, что на шине 20 присутствует нулевой сигнал, изменяться случайным образом в пределах от К до К + 1, где К - предварительно установленный вес кода, то вероятность появления единицы на любом выходе генератора равна величине 2к + 1

Использование предлагаемого генератора позволяет при равном количестве разрядов в датчиках псевдослучайных .чисел и сдвигающих регистрах получить вдвое большее число значений вероятностей представления выходных единичных сигналов в выходной последовательности. Это дает возможность для достижения одних и тех же технических характеристик вдвое сократить количество разрядов в датчиках и сдвигающих регистрах и, соответственно почти вдвое уменьшить стоимость его изготовления.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР Jvfe 416830, кл. Q 06 F 1/02, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2447623/18-24,

кл. G 06 Р 1/02, 1977 (прототип).