Claims (1)
Изобретение относитс к вычислительной технике, а именно к устройствам дл формировани случайных временных интервалов. По основному авт.св. № 279167 известно устройство, содержащее генера тор напр жени шума, .квантователь уровней, коммутатор, регистр сдвига, генератор тактовых импульсов, элементы И, элемент ИЛИ, выход которого . вл етс выходом устройства и подключен к второму входу регистра сдви га, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импуль сов , а выходы подключены к вторым входам элементов И, первые входы которых соединеныс соответствующими выходами коммутатора, выходы элементов И соединены с входами элемента; ИЛИ, а входы коммутатора подключены к выходам квантовател уровней, вход которого соединен с выходом генерато ра напр жени шума t1. Однако в данном устройстве предъ л ютс жесткие требовани к параметрам в частности, к интенсивности) случайных импульсных потоков на выходах коммутатора. Так, известно, что требуема интенсивность пуас ооновского случайного импульсного потока на к-м выходе коммутатора определ етс из соотношени 1 - PI Й1. 1 к - 7Т V f К At . p. где к l,2,...,n; ЛЬ - интервал квантовани i.HHTepвал между и Iпyльcaми на выходе тактового генератора); число интервалов квантованн функции распределени.ч, веро тность по влени на выходе устройства импульса с i-ro выхода коммутатора ( f(-)iA.it.-l1, где V - интервал между импульсами на выходе устройства. Из выражени (1) -видно, что при необходимости формировани случайных импульсных потоков с заданными законами распределени интенсивности )/ должны измен тьс в широком диапазоне . Причем при этом должен сохран тьс пуассоновский закон распределени интервалов между импульсами, что трудно практически обеспечить. Кроме того, в устройстве необходимо обеспечивать возможность плавной рргулировки интенсивности потоков и хорошую точность настройки на задан ную величину интенсивности при многократных перестройках устройства, т.е. обладающие хорошей повтор емос тью характеристик. Второй HezOCTaTOK заключаетс в несинхронности работы устройства в целом и тактового генератора, что приводит к уменьшению воспроизводимой веро ности Р по влени на выходе устройства импульса с первого выхода коммутатора. Действительно , так как тактовые импульсы и импульсы с выходов коммутатора неза висимы (несинхронны), то выходные импульсы устройства попадают вовнутрь интервала между тактовыми им пульсами (фиг.2). Следовательно, врем пребывани единицы в первом разр де циклического регистра сдвиг при условии не по злени и пIyльcoв с первого выхода коммутатора сокращае с до Д , оторое, как легко показать , рассчитываетс по формуле 1-1 Ai-utl-l-.I Р(E4i-- V )-f2) 1-1 1 V Причем при воспроизведении различ ных saKOb:cB распределени с помощью данного устройства дл значе Езие Д-t находитс в пределах (0,20 ,8} At, Эго приводит к ббльшим погрешност м воспроизведени веро тно Tff () Недостато заключггетс и в низкой .стойч:т{вости устройства к сбо м в UJ-jTH-i-scKOM регистре сдвига. Любой сбой npii сдвиге логлческой единицы из одко1о разр да s другой (потер единиЕда) )1риводит к обнулению циклического peiKCTpa слвига и, следоваельнО; к останову устройства. Целью изоеретени вл етс повышение точности формировани последовательност - случайн лх импульсов и по зыйение ДОС ч-озер но с те и оункционирова ни у от рой с т в а .. Цель З.зобретенк достигаетс тем что Еыхсл элемента ИЛИ соединен с входо-м генератора тактовых импульсо третлй вход рехистра сдвига вл етс входом Запись 1 устройства, (п+1)га )кЬммутгтора соединен с (п +1)-ым г ходом эпемента . На фиг„1 представлена структурна схема устройства;, на фиг, 2 - пример схемной реализации тактового генерат ра; на фиг.З - временна диаграг пиа. Устройство содержит генератор 1 ; аг1р женк ич/ма, квантователь 2 уров iK, коммутатор 3, регистр 4 сдвига, элементы И 3, элемент ИЛЯ б, генератог 7 тактовых и I:yльcop. Генератор 1 напр жени шума соединен с входом квантовател 2 уровн , выходы которого подключены к входам коммутатора 3. Первый и второй входы элементов И 5 соединены с выходами коммутатора 3 и регистра 4 соответственно , а выходы подключены к соответствующим входам элемента 1-1ЛИ б, (п+1) вход которого непосредственно соединен с (п+1)-ым выходом коммутатора 3, а выход подключен к выходу устройства , к входу сброса генератора 7 и второму входу сброса регистра 4, на третий вход последовательного занесени которого посто нно подаетс уровень логической единицы. Причем первый вход регистра 4 соединен с выходом генератора 7. Генератор 1 напр жени шума предназначен дл формировани первичного случайного процесса, в качестве которого чаще всего используютс шумовые процессы, возникающие при определенных услови х в электровакуумных, газоразр дных и полупроводниковых приборах и т.д. Однако наиболее широкое распространение как источники шума нашли кремниевые стабилитроны, в которых шумовые процессы могут возникать в предпробойной области. Квантователь 2 уровн предназначен дл формировани на своих выходах импульсов посто 1- ной амплитуды и длительности в момент пересечени случайным напр жением, поступающим с выхода генератора 1, уровней отсечки . При этом, как правило, фиксируетс момент пересечени или только вверх, или только вниз (дл того, чтобы получить простейший поток импульсов ) . Причем дл каждого выхода квантовател 2 уровн устанавливаетс свой уровень таким образом, чтобы интенсивности на выходах квантовател 2 уровн представл ли двоичный р д, т.е. интенсивность на К -ом выходе квантовател уровней определ етс выражением Ао2, где к 1 , 2, . ..п , ,)ц- минимальное значение интенсивности на выходах квантовател уровн , т.е. на первом выходе. Коммутатор 3 позвол ет осуществить соединение выходов квантовател 2 уровн на выходы коммутатора таким образом, чтобы на каждом временном i-oM интервале квантовани аппроксимировать участок воспроизводимой фу 5кции распределени участком функции распределени случайного импульсного потока соответствующей интенсивности . п -1 -ый разр дный циклический регистр 4 предг азначен дл подачи разрешающих .iiorii4ecких уровней на вторые входы элементов И 5. По каждому импульсу, поступающему на первый вход регистра, его содержимое сдвигаетс на один разр д вправо (в сторону увеличени номера разр да), а в первый разр д вдвигаетс единица с третьего входа Сброс (обнуление) регистра 4 осуществл етс по каждому импульсу, поступающему на его второй вход, а также по импульсу, поступающему на первый вход при условии, что в п-ом разр де регистра записана единица. Элементы И 5 представл ют собой управл емые веро тностные элементы, обеспечивающие передачу на свои выходы случайных импульсов, поступающих на первые входы соответствую щих выходов коммутатора 3 при ра.зре шающих (уровн х логической единицы) потенциалах на первых входах. Элемент ИЛИ б обеспечивает передачу на выход устройства импульсов, поступающих на любой из его входов. Генератор 7 предназначен дл формировани на своем выходе регул рных импульсов с заданным (программно перестраиваемым) интервалом ЛЬ(фиг. между импульсами. Генератор 7 может включать (фиг. кварцевый генератор 8, регистр 9 кода масштаба, счетчик 10 накапливающего ТИП&, схему 11 сравнени , элемент ИЛИ 12. Перед началом- работы в регистр 9 кола масштаба заноситс двоичный :-:од К,пропорциокальный длительности интервала ДЬ между импульсами. Функционирование тактового генератора заключаетс в следующем. По каждому импульсу, поступающему с выхода кварцевого генератора 8 (интервал между этими импульсами фиксирован и равен Тц ), счетчик 10 увеличивает свое состо ние на едини цу. Сброс в нулевое состо ние счетч ка 10 осуществл етс по каждому импульсу , поступающему на его второй в.:од. Импульс кварцевого генератора 3 проходит на выход тактового генератора в том случае, когда коды сче чика. 10 и регистра 9 равны. Этим же импульсом содержимое счетчика 10 оЗнул етс и работа тактового генер повтор етс . Следовательно, дл тс:1ьность интервала между импульсам на выходе тактового генератора опре дел етс соотношением д-t-KT.. Сброс счетчика 10 происходит и по каждому импульсу на входе тактов го генератора, что позвол ет засинх ниэировать. последний от выходных им пульсов устройства. Устройство дл формировани случайных временных интервалов работае следующим образом. Когда на выходе тройства по вл етс импульс, KOTO рый устанавливает в нулевое состо ние регистр 4 и внутренний счетчик 10 генератора 7, тогда к выходу устройства через элемент ИЛИ 6 подключают первый выход коммутатора 3. Если за врем на выход устройства не поступает ни один импульс, генератор 7 формирует импульс, сдвигающий содержимое регистра 4 на один разр д. Причем в первый разр д регистра 4 заноситс единица. Сейчас к выходу устройства подключены первый и второй выходы коммутатора 3, так как на второй вход первого элемента И с первого выхода регистра подаетс разрешающий уровень. Если за очередной интервал времени it на выход устройства не проходит ни один импульс, то по следующему импульсу тактового генератора содержимое регистра сдвигаетс на один разр д вправо, т.е. логические единицы наход тс в первом и втором разр дах регистра. В следующем такте к выходу устройства подключены уже три первых выхода коммутатора 3 и т.д. до тех пор, пока на выход не пройдет импульс или весь регистр 4 не заполнитс единицами. Рассмотрим первую ситуацию. Допустим , что в первых разр дах регистра 4 записаны единицы. Следовательно, на выход устройства передаютс импульсы с первых 1+1-ых выходов комг утатора 3. По вление первого же импульса на выходе устройства вызывает обнуление регистра 4 и сброс генератора 7. Если же весь регистр заполнилс единицами и за врем Д-t не проходит ,на выход устройства ни один импульс, то по следующему импульсу генератора 7 регистр 4 обнул етс . Далее указанна последовательность повтор етс . Интенсивность импульсов на к-ом выходе коммутатора в изобретении рассчитываетс по формуле К- .K. . -. V1 -, р,4- ±ру,А-- , :1 PI. JL:JL L V t.4. t . К-1 „ -l-r Из сравнени (1) и (3)видно, что в за вл емом варианте удаетс понизить требуемое значение интенсивности на величину -l-v p .4 1 1 А) - д1 -Г р. что позвол ет существенно увеличить точность формировани последователь ,ностей случайных импульсов. Кроме ТОГО, за счет синхронизации работы генератора 7 импульсами на выходе устройства удаетс повысить воспроизведение .веро тности () попадани импульсов в первый интервал квантовани , так как в .данном случае - математическое ожидание интервала времени it ( фиг. 3 , равного времени пребывани регистра 4-. в нулевом состо нии при словии, что на выход уст ройства за это врем не пройдет ни один импульс с первого выхода коммутатора 3, равно ut. В то врем , как дл известного устройства интервал определ етс из выражени (2 и практически равен (0,2-0,8) AtЕще одним достоинством устройства вл етс erq более высока устойчивость к сбо м в регистре 4, т.е. повышаетс достоверность функционировани устройства. Действительно дл устройства сбой при сдвиге содержимого циклического регистра 4 не страшен, так как по каждому импульсу тактового генератора в первый разр д регистра заноситс единица. Полное восстановление правильного функционировани устройства происходит автоматически через п тактов тактового генератора. Таким образом, технико-экономическа эффективность предлагаемого управ л емого веро тностного преобразовател по сравнению с известным заключает с в повышении точности формировани случайных импульсных процессов за счет снижени интенсивностей импульсов на выходах коммутатора и за счет синхронизации работы тактового генератора , что приводит к правильному воспроизведению веро тности попадани выходных импульсов устройства в первый интервал квантовани , а также в повышении достоверности функционировани устройства за счет повышени ( его устойчивости к сбо м в цикличес ком регистре. Формула изобретени Устройство дл формировани случайных временных интервалов по авт.св. 279167, отличающеес тем, что, с целью -повышени точности, выход элемента ИЛИ соединен с входом генератора тактовых импульсов , третий вход регистра сдвига вл етс входом Запись 1 устройства Сп+1)-й (п- число разр дов регистра сдвига) выход коммутатора соединен с (п+1)-ым входом элемента ИЛИ. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССГ№ 279167, кл. G 06 Г1/02, 1969 (прототип).The invention relates to computing, namely, devices for forming random time intervals. According to the main auth. No. 279167, a device comprising a noise voltage generator, a level quantizer, a switch, a shift register, a clock pulse generator, AND elements, an OR element, the output of which is known. is the output of the device and is connected to the second input of the shift register, the first input of which is connected to the output of the clock pulse generator, and the outputs are connected to the second inputs of the And elements, the first inputs of which are connected to the corresponding outputs of the switch, the outputs of the And elements connected to the inputs of the element; OR, and the inputs of the switch are connected to the outputs of the level quantizer, whose input is connected to the output of the noise voltage generator t1. However, this device imposes strict requirements on parameters (in particular, on the intensity) of random impulse flows at the switch outputs. Thus, it is known that the required intensity of the poise of the UN random pulsed flow at the k-th output of the switch is determined from the ratio 1 - PI H1. 1 к - 7Т V f К At. p. where k l, 2, ..., n; L - quantization interval i.HHTepal between and Pulses at the output of the clock generator); the number of quantized intervals of the distribution function.h, the probability of a pulse appearing at the output of a device from the switch's i-ro output (f (-) iA.it.-l1, where V is the interval between pulses at the output of the device. From expression (1) - it can be seen that, if necessary, the formation of random pulsed flows with given laws of intensity distribution) / should vary over a wide range. Moreover, the Poisson law of the distribution of the intervals between pulses must be maintained, which is difficult to practically ensure. In addition, it is necessary to ensure in the device the possibility of smoothly regulating the intensity of flows and good tuning accuracy to a given intensity value with repeated device adjustments, i.e. with good repeatability. The second HezOCTaTOK consists in the non-synchronization of the operation of the device as a whole and the clock generator, which leads to a decrease in the reproducible probability P of the output of the pulse device from the first output of the switch. Indeed, since the clock pulses and pulses from the switch outputs are independent (asynchronous), the output pulses of the device fall inside the interval between the clock pulses (figure 2). Consequently, the residence time of the unit in the first discharge of the cyclic register, the shift under the condition of not appearing, and shortening from the first switch output is shortened from to D, which can be easily calculated using the formula 1-1 Ai-utl-l-.I P ( E4i-- V) -f2) 1-1 1 V Moreover, when playing various saKOb: cB distributions using this device, the values of Euie D-t are within (0.20, 8} At, the Ego leads to greater errors Probably Tff () playback is not sufficiently conclusive and in a low .Stoych: t {device abbreviations in the UJ-jTH-i-scKOM shift register. The failure of the npii shift of a logical unit of one bit s to another (loss of unity) yields a nullification of the cyclic peiKCTpa of the word and, therefore, O; to stop the device. The purpose of isoretration is to increase the accuracy of the formation of a sequence — randomly pulsed pulses and the discharge of the DOS h-lakes but with those functions of the unit. The purpose of the Z. master is achieved by the fact that the output of the element OR is connected to the input of the generator clock pulses the third input of the shift register is the input of the Record 1 device, (n + 1) ha) the CMB is connected to the (n + 1) -th r of the epement. FIG. 1 shows the block diagram of the device; FIG. 2 shows an example of a circuit implementation of a clock; on fig.Z - temporary diag pia. The device contains a generator 1; aggregator, quantizer 2 levels iK, switch 3, register 4 shift, elements AND 3, element ILY b, generator 7 clock, and I: y cop. The noise voltage generator 1 is connected to the input of a level 2 quantizer, the outputs of which are connected to the inputs of switch 3. The first and second inputs of AND 5 elements are connected to the outputs of switch 3 and register 4, respectively, and the outputs are connected to the corresponding inputs of element 1-1LI b, (( n + 1) whose input is directly connected to the (n + 1) output of switch 3, and the output is connected to the output of the device, to the reset input of the generator 7 and the second reset input of the register 4, to the third input of which sequential input is consistently Coy unit. Moreover, the first input of the register 4 is connected to the output of the generator 7. The noise voltage generator 1 is designed to form a primary random process, which is most often used for noise processes occurring under certain conditions in electrovacuum, gas discharge and semiconductor devices, etc. However, silicon zener diodes, in which noise processes can occur in a prebreakdown region, have found the most widespread sources of noise. The 2-level quantizer is designed to form at its outputs pulses of constant 1-amplitude and duration at the time of crossing by a random voltage coming from the output of the generator 1, cut-off levels. In this case, as a rule, the moment of intersection is recorded either only upwards or only downwards (in order to obtain the simplest flow of pulses). Moreover, for each output of the level 2 quantizer, its level is set so that the intensities at the outputs of the level 2 quantizer represent a binary series, i.e. the intensity at the Kth output of the level quantizer is determined by the expression Ao2, where k 1, 2,. .. п,,) ц - the minimum intensity value at the outputs of the level quantizer, i.e. on the first exit. Switch 3 allows the connection of the outputs of the quantizer 2 to the switch outputs in such a way that in each time i-oM quantization interval, the plot of the reproducible distribution of the random impulse stream of the corresponding intensity is approximated. The n -1 th cyclic register 4 is designed to feed permitting .iiorii4e levels to the second inputs of elements AND 5. For each pulse arriving at the first input of the register, its content is shifted by one bit to the right (in the direction of increasing the digit number ), and the first bit is moved by the unit from the third input. Reset (reset) of register 4 is performed for each pulse arriving at its second input, as well as for the pulse arriving at the first input, provided that in the fifth order register written unit. Elements 5 and 5 are controllable probabilistic elements ensuring the transmission to their outputs of random pulses arriving at the first inputs of the corresponding outputs of switch 3 at resolving (levels of logical unit) potentials at the first inputs. The element OR b ensures the transmission to the output of a device of pulses arriving at any of its inputs. The generator 7 is designed to form at its output regular pulses with a given (programmatically tunable) interval LJ (fig. Between pulses. The generator 7 may include (fig. Quartz oscillator 8, scale code register 9, scale accumulator counter 10, comparison circuit 11 , element OR 12. Before starting, the binary register of the scale register 9 is entered: -: one K, proportional to the duration of the interval Db between pulses. The operation of the clock generator is as follows. For each pulse coming from the output of the crystal oscillator 8 (the interval between these pulses is fixed and equal to TC), the counter 10 increases its state by one. The counter 10 is reset to the zero state by each pulse arriving at its second in.: one. 3 is passed to the clock generator output when the counter codes 10 and register 9 are equal. With the same impulse, the contents of the counter 10 are ignored and the clock generator operation is repeated. Therefore, for ts: 1, the interval between pulses at the output of the clock generator is determined by the ratio d-t-KT .. Counter 10 is reset for each pulse at the input of the clock generator, which allows it to go off. the last from the output pulses of the device. A device for forming random time intervals is as follows. When a pulse appears at the output of the triple, KOTO ry sets the register 4 and the internal counter 10 of the generator 7 to the zero state, then the first output of the switch 3 is connected to the output of the device through the OR 6 element. The generator 7 generates a pulse shifting the contents of register 4 by one bit. Moreover, the first digit of register 4 is entered in one. Now, the first and second outputs of the switch 3 are connected to the output of the device, since the permitting level is supplied to the second input of the first element I from the first output of the register. If in the next time interval it a single pulse does not pass to the output of the device, then the next register clock pulse shifts by one bit to the right, i.e. logical units are in the first and second bits of the register. In the next cycle, the first three outputs of the switch 3, etc., are connected to the device output. until the pulse passes the output or the entire register 4 is filled with ones. Consider the first situation. Assume that the first bits of register 4 contain units. Consequently, pulses from the first 1 + 1st outputs of the combatator 3 are transmitted to the output of the device. The appearance of the first pulse at the output of the device causes the reset of register 4 and the reset of generator 7. If the entire register is filled with units and during D-t does not pass , there is no pulse to the device output, then the next pulse of the generator 7 causes the register 4 to zero. Next, the sequence is repeated. The intensity of the pulses at the k-th output of the switch in the invention is calculated by the formula K- .K. . -. V1 -, p, 4- ± py, А--,: 1 PI. JL: JL L V t.4. t. K-1 "-l-r From comparison (1) and (3) it can be seen that in the claimed embodiment it is possible to lower the required intensity value by the value -l-v p .4 1 1 A) -d1-G p. which allows to significantly increase the accuracy of the formation of sequences of random pulses. In addition, due to the synchronization of the generator 7 pulses at the output of the device, it is possible to increase the reproducibility of the pulses in the first quantization interval, since in this case it is the mathematical expectation of the time interval it (Fig. 3, equal to the residence time of register 4 - in the zero state with the fact that no pulse from the first output of switch 3 passes through the device output during this time is equal to ut. While for a known device the interval is determined from the expression (2 and is almost equal to ( 0.2-0.8 ) At one more advantage of the device, erq is a higher resistance to failures in register 4. That is, the reliability of the device is improved. In fact, the failure of the device to shift the contents of cyclic register 4 is not terrible, because for each pulse of the clock generator for the first time The register is set to 1. The full restoration of the correct functioning of the device takes place automatically after the clock generator clock cycles. Thus, the technical and economic efficiency of the proposed controllable probabilistic converter, as compared with the known one, concludes with an increase in the accuracy of forming random pulse processes by reducing the pulse intensities at the switch outputs and by synchronizing the operation of the clock generator, which leads to the correct reproduction of probability hitting the output pulses of the device in the first quantization interval, as well as in increasing the reliability of the operation of the device due to (its robustness in a cyclic register. Claim of the invention. A device for forming random time intervals according to aut. 279167, characterized in that, in order to increase the accuracy, the output of the OR element is connected to the input of the clock generator, the third input the shift register is the input Record 1 of the device Cn + 1) -th (n is the number of bits of the shift register) the switch output is connected to the (n + 1) -th input of the OR element. Sources of information taken into account in the examination 1. Copyright certificate SSSG № 279167, cl. G 06 G1 / 02, 1969 (prototype).
Фий.1Phi.1
Фиг. 2 ;FIG. 2;