SU970360A1 - Генератор потоков случайных событий - Google Patents

Description

(54) ГЕНЕРАТОР ПОТОКОВ СЛУЧАЙНЫХ СОБЫТИЙ

1

изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано дл  создани  вычислительных устройств с веро тностным представлением информации, дл  аппаратурного моделировани  случайных процессов и дл  построени  датчиков случайных чисел.

известен генератор потоков случайных событий, содержащий датчик первичного источника шума, триггеры со схемами коррекции , дешифратор и коммутирующее устройство 1.

Этот генератор использует принцип дизъюнктивного формировани  веро тностей , суть которого состоит в том, что задание требуемого закона распределени  веро тностей по каналам производитс  путем объединени  и (или) перенумерации некоторых выходов равноверо тного деширатора.

Однако такие генераторы требуют большого объема оборудовани .

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому  вл етс  генератор потоков случайных событий, в котором число первичных источников щумового напр жени  сокращено до одного. Он содержит датчик первичного потока случайных импульсов , кипп-реле, элемент и и последовательно соединенные счетчик импульсов, дешифратор , коммутирующее устройство и блок элементов ИЛИ 2.

В качестве первичного набора веро тностных констант в известном генераторе используетс  априорный р д веро тностей Pjn (Т) численные значени  которых определ ютс  следующим образом

at -л-L Р-

(i:

где Д

интенсивность пуассоновского

потока,

t - временна  выдержка кипп-реле. Однако существующа  в данном случае пр ма  (непосредственна ) зависимость веро тностных констант (1) от параметра Л  вл етс  основной причиной невысокой точности работы известного генератора, поскольку именно стабилизаци  интенсивности Л представл ет наибольшую трудность в техническом отнощении.

Пель изобретени  - повыщение точности воспроизведени  требуемого закона распределени  веро тностей событий за счет

формировани  веро тностных констант, собственные значени  которых не завис т от параметра Л .

Дл  достижени  поставленной цели в известный генератор потоков случайных событий, содержащий генератор lyaccoHoacкого потока импульсов, выход которого соединен со счетным входом счетчика, разр дные выходы которого соединены с соответствующими разр дными входами стробированного дешифратора, вы-ходы которого через последовательно соединенные коммутатор и блок элементов ИЛИ соединены с разр дными входами регистра пам ти соответственно , разр дные выходы которого соединены с соответствующими информационными входами блока элементов И, управл ющий вход которого  вл етс  входом «Опрос генератора, а выходы блока элементов И образуют группу выходов генератора, введены лини  задержки, делитель частоты и два элемента задержки, выход генератора пуассоновского потока импульсов через линию задержки соединен с счетным входом делител  частоты, управл ющий вход которого  вл етс  управл ющим входом генератора, а выход делител  частоты соединен с управл ющим входом регистра пам ти и со входом первого элемента задержки , выход которого соединен с управл ющим входом стробированного дешифратора и с входом второго элемента задержки, выход которого соединен с входом «Сброс счетчика .

Введение линии задержки и делител  частоты с регулируемым коэффициентом делени  (к+1), к: 0,1,2... позвол ет формировать наборы высокостабильных веро тностных констант, собственные значени  которых практически не завис т от параметра Л., что в конечном итоге обеспечивает высокую точность воспроизведени  закона распределени  веро тностей событий на выходе генератора. Регистр пам ти и блок элементов И служат цел м формировани  случайных событий по запросам (тактированным либо произвольным во времени).

Высока  стабильность веро тностных констант достигнута за счет ведени  случайного времени накоплени  импульсов в счетчике, распределенного по закону Эрланга к-го пор дка (к 0,1,2...) с тем же параметром , что и параметр Я потока импульсов, подлежащих счету. Благодар  этому устран етс  вли ние флюктуации параметра Л на собственные значени  формируемых веро тностных констант.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого генератора; на фиг. 2 - наборы веро тностных констант Pj (К), используемые в генераторе, при различных коэффициентах делени  (К+1), К 0, 1, 2... частоты следовани  импульсов задержанного потока .

Генератор содержит генератор 1 пуассоновского потока импульсов, последовательно соединенные линию 2 задержки и делитель 3 частоты, последовательно соединенные счетчик 4, стробированный дешифратор 5, коммутатор 6, блок 7 элементов ИЛИ, регистр 8 пам ти, управл ющий вход которого соединен с выходом делител  3,.блок 9 элементов И и два элемента 10 и 11 задержки .

Генератор работает следующим образом .

Поток импульсов генератора 1 одновременно поступает на вход счетчика 4 и линию 2 задержки. На выходе линии 2 задержки он смещаетс  во времени на величину Tj, при которой обеспечиваетс  статистическа  независимость моментов по влени  импульсов потока Эрланга /С-го пор дка, формируемого с помощью делител  3 частоты, от потока импульсов, поступающих на вход счетчика 4.

Счетчик 4 фиксирует количество случайных импульсов пр мого потока, по вивщихс  на случайных интервалах задержанного

и регул рно просе нного потока. Каждый импульс выходного потока делител  3 выполн ет следующую последовательность операций: возвращает опрокинутый в предыдуе щем цикле триггер регистра 8 пам ти в исходное нулевое состо ние, опрашивает дешифратор 5 и сбрасывает в «О содержимое счетчика 4. Дл  реализации этой последовательности операций служат элементы 10 и 11 задержек,их величины определ ютс  временем, необходимым дл  того, чтобы в регистре 8 и дешифраторе 5 закончились переходные процессы.

В соответствии с состо нием счетчика 4 в момент опроса дешифратора 5 на определенном его выходе по вл етс  импульс, который через ключи, установленные на коммутаторе 6, и блок элементов ИЛИ поступает на установочный в «I вход соответствующего триггера 8 регистра. Врем  пребывани  каждого триггера в состо нии «1

д суть врем , в течение которого соответствующий данному триггеру элемент И блока 9 находитс  в открытом состо нии. Относительна  продолжительность времени или веро тность пребывани  i-ro элемента И блока 9 в открытом состо нии равна нормированной интенсивности А; /Л импульсов, перевод щих i-й триггер в состо ние «1.

Нормированные значени  интенсивностeй .Лj/jlв соответствии с требуе.мым законом распределени  веро тностей составл ютс  путем логического суммировани  веро тностных констант Р (К), отображающих веро тностные состо ни  счетчика 4 в моменты опроса дешифратора 5.

Определим веро тности Р (К). Вре.менной интервал Т, на котором производитс 

, подсчет импульсов, распределен по закону Эрланга К-го пор дка

л-(лг)

-лт

к 0,1,2,...,,.(2)

К

(К) наход тс  как реверо тностей Pjr/ (и), ением (1), по всем м t

-At лСАТ)

-лг - е dl

КI

С3

, m 0,1,2..., К 0,1,2....

Таким образом, значени  веро тностных констант Р (К), формируемых в предложенном генераторе, практически не завис т от параметра X генератора 1. Благодар  этому в предложенном генераторе обеспечиваетс  высока  точность (стабильность во времени) воспроизводимых законов распределени  случайных событий.

Поскольку веро тности возбуждени  каждого из m выходов дешифратора 5 априори известны, то при объединении этих выходов с помощью коммутатора 6 и блока 7 элементов ИЛИ можно формировать с помощью регистра 8 пам ти несовместные событи , распределенные в пространстве (по каналам ) в соответствии с требуемым законом.

Сигналы внешнего запроса поступают на импульсные входы элементов И блока 9 и преобразуютс  в последовательность случайных событий, распределенных в пространстве по определенному закону, установленному с помощью коммутатора.

Дл  обеспечени  статистической независимости потока импульсов, поступаюш,их в счетчик 4, от импульсов на выходе делител  3 частоты необходима лини  временной задержки величиной t (4-5) В этом случае веро тность бы частичного перекрыти  одних и тех же (при К 0) или зависимых (при ) временных интервалов пр мого и задержанного потоков импульсов составл ет величину достаточно малого пор дка

«-vr-

При Л 10 С требуема  величина задержки tj (К+1) 50 МКС может быть получена с помощью современных аналоговых линий задержки. В р де других случаев, в том числе и при Jl 105c, целесообразно использовать дискретные (цифровые) линии задержки, построенные с применением интегральных.схем.

Процедура настройки предложенного генератора относительно проста и заключаетс  в следующем.

Исход  из требуемого закона распределени  событий, выбираетс  наиболее подход щий набор первичных веро тностных констант Рщ (К) путем установки коэффициента (К+1), К 0,1,2... делител  3. Затем путем объединени  и (или) перенумерации выходов дещифратора 5 устанавливают численное соответствие между синтезируемым

и требуемым дискретными законами распределени  веро тностей.

Предложенный генератор характеризуетс  высокими по качеству рабочими характеристиками (точностью, стабильностью, быстродействием) прежде всего потому, что в нем дл  формировани  веро тностных констант используютс  так называемые «модельные свойства пуассоновского потока, более устойчивые во времени, нежати параметрические свойства этого же потока.

используемые в известном генераторе.

Интенсивность генератора 1 не  вл етс  параметром, определ ющим собственные значени  веро тностных констант, она  вл етс  лишь масштабным коэффициентом процесса и определ ет быстродействие генератора при формировании независимых событий .

Генератор может быть использован при разработке широкого класса веро тностных устройств, а именно датчиков случайных чисел, веро тностных коммутаторов, веро тностных автоматов и вычислительных машин , устройств случайного поиска и управлени , различных адаптивных систем обработки информации и моделировани .

Результаты лабораторных испытаний макета предложенного генератора подтвердили его работоспособность, техническую реализуемость, а также высокие точность и быстродействие. Достигнута точность п;) пор док выще точности известного генератора , при этом отпадает необходимость в повторной настройке генератора в процессе длительной его эксплуатации.

Claims (1)

1. Четвериков В. Н. и др. Вычислительна  техника дл  статистического моделировани . М., «Сов. радио, 1978.

2 Авторское свидетельство СССР № 345487, кл. G 06 F 7/58, 1971 (прототип ).