Генератор случайных двоичных последовательностей импульсов

Генератор случайных двоичных последовательностей импульсов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскин

Социалнстнческин

Республик

О ll И С А Н И Е ÄÄ9 O719

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61} Дополнительное к авт. с вид-ву .(22) Заявлено 180780 (21) 2961446/18-24 с присоединением заявки РЙ (5l)М. Кл.

606 F 758 (23) Приоритет

Вауднрстввнный квинтет

СССР нв денни нзнбретнннй н вткрытнй (53) УДК 681 ° 325 (088.8) Опубликовано 150432. Бюллетень М 14

Дата опубликования описания 1 5 . 04 . 82

- % ВВ

В.П. Дудье в, Л.Ф. Карачун, В.A.Îñòàôèí, А.M. Романкевич, О.Д. Руккас и В.П. Сидоренко " """ - й;.."?

1,,;:

=) въ (/ с ;

l „„"., „ j,. „ -Qл „.. г *" - - ."М ;; . 1)

Киевский научно-исследовательский и конет укФБрсйййг. .,: институт периферийного оборудования (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ДВОИЧНЫХ

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть ис" пользовано для создания стахостических вычислительных машин и моделей при моделировании случайных процессов и для построения датчиков случайных чисел.

Известен генератор случайных последовательностей, позволяющий полу" чать случайные последовательности, с заданной вероятностью появления символов в последовательности и содержащий генератор равномерно рас" пределенных случайных чисел, блок синхронизации, преобразователь ве" роятностей, регистр кода tl ) .

Недостатком этого генератора яв" ляется невысокая точность.

Наиболее близким к предлагаемому является генератор случайных двоич" ных последовательностей импульсов, содержащий последовательно соединенные преобразователи вероятностей, каждый из которых содержит элемент И, выход которого через элемент НЕ и элемент задержки соединен со своим первым входом, второй вход которого соединен с соответствующим входом источника равномерно распределенных случайных чисел (2).

Однако этот генератор обладает избыточностью аппаратурного решения для задания вероятностей выходных импульсов. Недостатком является так" же применение значительного числа источников шумового напряжения для получения заданной точности воспроизведения функций, что затрудняет его использование.

Цель изобретения - упрощение генератора эа счет комбинирования преобразователей вероятностей в двоичном коде при задании вероятностей выходных импульсов.

Для достижения поставленной цели в известный генератор случайных двоичных последовательностей импуль сов, содержащий источник равномерно

92071

3 распределенных случайных чисел, группу преобразователей вероятностей, каждый из которых содержит элемент И, выход которого является выходом преобразователя и через эле" мент !!Е и элемент задержки соединен со своим первым входом, второй вход элемента И является входом преобразователя, введены группа элементов И и группа переключателей, входы которых соединены с выходами соответст" вующих элементов И группы, первые входы которых соединены с соответствующими выходами источника равномерно распределенных случайных чисел, первый выход которого соединен со входом первого переключателя группы, вторые входы элементов И группы соединены с выходами соответствующих преобразователей вероятностей группы и с первыми выходами соответствующих переключателей группы, вторые выходы которых соединены со входами соот ветст вующих преобра зователей вероятностей группы.

На чертеже изображена схема генератора.

Генератор случайных двоичных последовательностей состоит из и: преобразователей вероятностей 1, в состав каждого из которых входит элемент И 2, выход которого подключен к выходу 3 и к входу элемента НЕ выход которого по цепи обратной связи через элемент задержки 5 подсоединен к одному входу элемента И 2.

Второй вход элемента И 2 соединен с входом 6. Вход 6 первого преобразователя 1 соединен через нормально замкнутые контакты переключателя 7 с выходом источника равномерно распределенных случайных чисел 8, а входы 6 всех остальных (и- 1) преобразователей связаны через нормально замкнутые контакты переключателей 7 с выходами элементов И Я, вторые входы которых подключены к выходам источника 8. Выход каждого элемента И 9 через нормально разомкнутые контакты переключателя 7 связан с выходом соответствующего преобразователя 1, кроме первого.

Работу генератора случайных двоичных последовательностей рассмотрим на примере, для случая, когда необходимо сформировать последовательность с вероятностью появления

1 единицы Р= — . Число I4=406 в дво406 lO

9 4 ичной форме можно записать следую" щим образом: 110010110, Представим число й=406 в виде

406=1" 2 +1;2 +О ° 2 +0 2 +1(24+1 2 +

В т 5 Ь, +1 2 +1 2 +О 2 = ((((((((2+1) 2+О) 2+0) 2+1) 2+0)- 2+1) 2+3 ) 2+О) 2

Источник 8 генерирует последовательность двоичных сигналов с вероятностью появления единицы на вы1 ходе . При нормально замкнутых контактах переключателя 7 на входе первого преобразователя 1 вероят1 ность появления единицы —, а на

1 выходе -- „так как каждый преоб2+ разователь 1 осуществляет преобразование вероятности входных сигна1 лов, равной 1/m в вероятность—

m+1

Действительно, предположим, что на вход 6 преобразователя 1 и соответственно на один вход элемента И 2 поступает сигнал, принимающий значение "1", с вероятностью Р=—

m а вероятность появления единичного. сигнала на выходе элемента И 2 обозначим у. Тогда вероятность пЬявления единичного сигнала на выходе элемента HE 4 равна l-у. После прохождения через элемент задержки 5 сигнал с некоторой фиксированной задержкой поступает на второй вход элемента И 2, и, соответственно, вероятность появления единичного сигнала на выходе элемента И 2 определяется как произведение вероятностей появления единичных сигналов на каждом

1 входе элемента И 2 у= — -(l -у).

Отсюда видно, что вероятность, появления сигнала на выходе элемен1 та И 2 равна у= . На выходе nepm+1 вого элемента И 9 вероятность равна

- 2--- 2 . На следующем этапе, как видно из скобочного представления числа 406, вероятность должна быть

«1 — т.е. второй преобразова тель 1 отключается (контакты пере ключателя 7 находятся в нормально разомкнутом положении!. На выходе второго элемента И 9 вероятность

«г я хс . Чтобы получить ве

5 920

1 роятность

2+1 2+0 + (Фактически составить ее прежней) необходиМо отключить третий преобразователь 1. На выходе третьего элемен1 та И 9 вероятность равна .й + 2+

На выходе четвертого преобразователя 1 ятность

+ +О + 2+1 + 2+ 2

На выходе седьмого преобразователя 1 зо вероятность+ +О + +1 2+О 2+1 +1

На выходе седьмого элемента И 9 вероят((((((+ + + +1 +О +1 +1

Восьмой преобразователь 1 необхо-димо отключить (установить контакты переключателя 7 в нормально разомкнутое положение) . На выходе последнего, восьмого элемента И 9 вероятность появления единины равна

45 ((((((((2+1) 2+О) 2+О) 2+1) 2+О) 2+ 1) 2+1) 2+0) 2

1 2+1 2+0 2 +О 2+1 2+0 2+1 2+1 2+0.2

1 ч06

Для реализации вероятности потребуется восемь преобразовате55 лей 1 и восемь элементов И 9, т.е. всего 16 элементов.

1 !о вероятность равна

2+1 +О + °

На выходе четвертого элемента И 9

1 вероятность равна

+12+ + 2+1

Пятый преобразователь 1 необходимо отключить, так как вероятность сигнала при прохождении через пятый преобразователь 1 не изменяется.На выходе пятого элемента И 9 вероятность1 го

2+1 2+О 2+О 2+l 2Ч-О 2 де шестого преобразователя 1 вероят1

Ность равна (((((2+1)2+0)2+О) 2+1) 2+О) 2+1 г5

1»

На выходе шестого элемента И 9 веро1

9 б !

Для реализации вероятности путем последовательного включения преобразователей 1, как это выполняется в известном устройстве потребуется 404 таких блока. Вообще для

1 реализации вероятности в известном устройстве используется М-2 бло" ков. В предлагаемом устройстве число элементов, необходимых для реализа"

1 ции вероятности равно 2 -) !од и (, т.е. по аппаратурным затратам предлагаемое устройство намного проще известногоо, Формула изобретения

Генератор случайных двоичных последовательностей импульсов, содержащий источник равномерно распреде" ленных случайных числе, группу преобразователей вероятностей, каждый из которых содержит элемент И, выход которого является выходом пре" образователя и через элемент НЕ и элемент задержки соединен со своим первым входом, второй вход элемен" та И является входом преобразова" теля,. отличающийся тем, что, с целью упрощения генератора, он содержит группу элементов И и группу переключателей, входы которых соединены с выходами соответствующих элементов И группы, первые входы которых соединены с соответствующими выходами источника равномерно распределенных случайных чисел, первый выход которого соединен со входом первого переключателя группы, вторые входы элементов И группы соединены с выходами соответствующих преобразователей вероятностей группы и с первыми выходами co" ответствующих переключателей группы, вторые выходы которых соединены со входами соответствующих преобра" зователей вероятностей группы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

1 533956, кл. G 06 F 1/02, 1972.

2. АгсЬГиыпi 5utornatyki i Tele"

mechaniki T. М1Х, Zeszyt, 1, 1974, с. 125 (прототип).

920719

Составитель А.Карасов, .

Редактор Л,Авраменко Техред С, Мигунова Корректор Г.Решет ник

Заказ 2344/56 Тираж 732

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная 4