Генератор случайных чисел

Генератор случайных чисел

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ

Союз Советски»

Социалистически»

Республик

634328

i (б!) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 11.05.76 (21) 2364279/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликоваио25.11.78.,Бюллетень №4З (45) Дата опубликования описания 28.11.78

Я (51) М. Кл 07 С 15/00 -т 06 F 1/02

Государственный комитет

Совета Ииикстроо СССР оо делом изобретений и открытий (53) УДК 681.325. (088.8) П. Е. Чистяков, В. Ф. Ринас и Р. М. юсупов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Военньгй инженерный Краснознаменный институт им. А. Ф. Можайского (54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть применено в универсальных или специализированных вычислительных машинах дискретного действия.

Известен датчик случайных чисел, содержаший генератор случайных напряжений, выход которого последовательно через квантователь уровней и коммутатор соединен с нулевым и единичным входами триггера (1).

Однако, такой датчик в отдельные периоды времени при относительно одинаковых амплитудах импульсов генератора случайных напряжений или при продолжительных импульсах одинаковой амплитуды будет удерживать выходной триггер про-должительное время в одном состоянии и, таким образом, будет замедлять быстродействие датчика случайных чисел, генего рируя одно и то же число.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является генератор случайных чисел, содержаший тг разрядов, каждый из которых содержит источник шума, первый триггер, прямой и инверсный выходы которого соединены с первым и вторым входами первого ключа соответственно, первьгй и второй выходы которого соединены с прямым и инверсным входами второго триггера соответственно, прямой и инверсный выходы которого соединены с первым и вторым входами второго кгпоча соответственно (2), Известный генератор получает образуюшую случайного процесса, которая интегрируется и формируется новая система случайных импульсов. Такой генератор обеспечивает равную вероятность получения каждого числа на выходе генератора. Однако, частота следования случайных импульсов новой системы по отношению к частоте следования импульсов исходного случайного процесса сушественно уменьшена и ограничивает дальнейшее увеличение быстродействия. г1елью изобретения является увеличение быстродействия генератора при сох.634328 ранении ровной вероятности получения каждого числа на его выходах.

Для достижения поставленной цепи генератор содержит мупьтивибратор, а в каждом разряде квантовый генератор, S счетчик, переключатель и блок задания емкости счетчика, выход которого соединен с управпяющим входом счетчика, счетный вход которого через квантовый генератор соединен с выходом источника шу(й ма, а выход — с прямым входом первого триггера своего разряда, с инверсным входом первого триггера предыдущего разряда и через переключатель - со входами блока задания емкости счетчика своего разряда, вход мупьтивибратора соединен со входом генератора, с третьими входами первых ключей и с третьими входами вторых ключей, четвертые входы которых соединены с выходом мупьтивиб- 26 ратора.

Блок-схема генератора приведена на фиг. 1; на фиг. 2 приведена диаграмма работы генератора.

Генератор спучайных чисел содержит 2$ и -рязрядов, в каждом из которых источник шума 1 через квантовый генератор 2 соединен со счетчиком 3, вход которого через блок задания емкости счетчика 4 и переключатель 5 соединен с выходом © счетчика 3 и с единичным входом триг- . гера 6 своего разряда и нулевым входом триггера 6 соседнего разряда, единич:ный и нулевой выходы триггера 6 через ключ 7 соединены соответственно с единичным и нулевым входами триггера 8, выходы триггера 8 соединены с кпючом 9, вход 10 генератора случайных чисел соединен со входом ждущего мупьтивибратора 11, с управпяюшими входами ключей 7 О и с первыми упрввпяюшими входами ключей 9, выход ждущего мупьтивибратора 11 соединен со вторыми управляющими входами ключей 9.

Квантовый генератор 2 преобразует напряжение на выходе источника шума 1, обусловленное шумовым эффектом, в поспедоватепьность импульсов с частотой спе» дования 1,пропорциональной этому напряжению.

5О

Двоичный счетчик 3 совместно с блоком задания емкости счетчика 4 и переключателем 5 формирует сигнаи перепопнения при отсчете равного числа импульсов, По сигналу переполнения двоичного счетчика 3 через переключатель 5 и блок задания емкости счетчика 4 автоматичес ки вводится выбранное допопнение. Импульс переполнения на выходе счетчика 3 поступает на единичный вход триггера 6 своего разряда и нв нулевой вход триггера 6 соседнего .разряда и переводят указанные триггеры в соответствуюшие состояния.

Ключ 7 управляет выходом триггера 6.

По сигналу на входе 10 генератора случайных чисел ключ 7 открывается и триггер-повторитель 8 принимает состояние триггера 6.

Ключ 9 управляет выходом триггера 8, имеет два входа и выполнен на логическом элементе запрет". Ключ 9 открывается в единственном спучае, когдана, его первом входе сигнал нулевой, а на втором входе имеется единичный сигнал, поступающий с выхода ждушего мупьтивибрвтора 11, Таким образом, с выходов генератора спучайных чисел снимается случайное asoичное число, только по сигналу опроса> поступающего на вход 10. Если импульсные сигнапы опроса идут непрерывно на вход 10, то генератор спучайных чисеп обеспечивает соответственно непрерывное генерирование спучайных чисел.

Работа генератора случайных чисел состоит в следующем.

При включении питания с выходов источников шума 1 снимается напряжение, обусловленное шумовым эффектом. Это напряжение преобразуется квантовым генератором 2 в поспедоватепьность импульсов с частотой следования 4 пропорциональной этому напряжению и подается на вход счетчика 3. Заполнение одной и той же части емкости счетчика 3 обусловленной одинаковым дополнением, будет происходить благодаря все время ме няющейся частоте следования импульсов в различные промежутки времени.

Таким образом, импульсы переполнения на выходах двоичного счетчика 3 своего разряда и двоичного счетчика 3 соседнего разряда будут поступать соот» ветственно на единичный и нулевой входы триггера 6 и изменять его состояния по случайному закону.

При поступлении сигнала опроса по входу 10 -генератора случайных чисел, вступает в работу ждущий мупьтивибратор 11. По входному импульсу опроса открывается ключ 7 и триггер 8 принимает состояние триггера 6. С прекрашением импульса опроса ключ 7 закрывается и открывается ключ 9, который остает»

634328 ся открытым пока есть напряжение на

I выходе ждущего мупьтивибратора 11.

Таким образом, с момента исчезновения импупьса опроса и пока есть напряжение на выходе ждущего мупьтивибратора

1 1 происходит отсчет случайного двоичного числа с выходов генератора спучайных чисел.

Предпагаемый генератор случайных чисеп бпагодаря наличию новых эпементов и новых связей позволяет сушественно по меньшей мере, на один- два порядка повысить быстродействие генератора, обеспечивая при этом равную вероятность попучения каждого чиспа на выходах генератора.

Форму па изобретения

33

Генератор случайных чисел, содержащий П - разрядов, каждый из которых содержит источник шума, первый триггер, прямой и инверсный выходы которого соединены с первым и вторым входами пер- И вого кпюча. соответственно, первый и второй выходы которого соединены с прямым и инверсным входами второго триггера соответственно, прямой и инверсный выходы которого соединены с первым и вторым входамн второго ключа соответственно, о т п ич а ю шийся тем, что,с целью повышения быстродействия генератора, îí содержит мупьтивибратор, а в каждом разряде квантовый генератор, счетчик, перекпючатель и блок задания емкости счетчика, выход которого соединен с управляющим входом счетчика, счетный вход которого через квантовый генератор соединен с выходом источника шума,, а выход— с прямым входом первого триггера своего разряда, с инверсным входом первого триггера предыдущего разряда и через перекпючатель — со входами блока задания емкости счетчика своего разряда, вход мультивибратора соединен со входом генератора, с третьими входами первых ключей и с третьими входами вторых ключей, четвертые входы которых соединены с выходом мупьтивибратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

f4233291, кп. Cj 06 F 1/02, 1968.

2. Авторское свидетепьство СССР

И 401985, С 06 F 1/02, 1971.

634328

Фис. f

С оставите пь А. Кар асов

Редактор A. Садомов Техред 3. Катрич Корректор A. Гриценко

Заказ 6767/50 Тираж 688 Подписное

lHHHllH Государственного комитета Совета Министров СССР по депам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 фипиап ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4