Генератор псевдослучайных чисел
Патент 942012
Авторы
Классы МПК
Генератор псевдослучайных чисел
Иллюстрации
Реферат
О П И С А Н И Е (п)942012
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз, Соввтских
Социалистических
Респубики (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22)Заявлено 03.09.80 (21) 30018611/18-24 (51)М. Кл.
6 06 F 7/58 с присоединением заявки И—
61еудерстеснны11 квинтет
СССР яа делам нзабретеннй н аткрытнй (23) П риоритет—
Опубликовано 07. 07. 82. Бюллетень М 25
Дата опубликования описания 07.07.82 (53) УД К 681 . 325 (088.8) 1
А.Ж. Виксна и М.А. Элстс
1 (72) Авторы изобретения
С
Специальное конструкторское бюро научного приборостроения с Опытным производством Института механики ттолимеров
АН Латвийской ССР (71) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР ПСЕВДОСЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ
Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к генераторам дискретных функций, позволя= : ющим получить псевдослучайные числа с заданным законом распределения, и может быть использовано в качестве генератора эталонного случайного процесса, например, при физическом моделировании систем автоматического регулирования, построении стохастических степенных преобразователей аналогового или. цифрового сигнала.
Известен генератор случайного процесса для моделирования многомерного случайного процесса, содержащий датчик случайных чисел (генератор
М-последовательности). Известный генератор непригоден для решения поставленной задачи, т.е. генерирова- 2о ния псевдослучайных чисел с распределением, необходимым для построения стохастических степенных преобразователей (11.
Известен стохастический функциональный преобразователь, содержащий генератор случайных чисел (генератор М-последовательности) и генератор тактовых ипульсов. Этот генератор также непригоден для решения поставленной задачи (23..
Наиболее близким к предлагаемому является генератор псевдослучайных чисел, содержащий генератор тактовых импульсов, подключенный к генераторам М-последовательности (совокупность регистра сдвига и сумматора по модулю два в цепи обратной связи).
Этот генератор предназначен для генерирования псевдослучайных последовательностей чисел с заданной функцией плотности распределения и заданным спектром Г31.
Однако в этом генераторе невозможно задать функцию плотности распределения псевдослучайных чисел в виде
nx ", где n - -целые положительные числа. Необходимость в таком распре
3 9420 делении возникает при реализации са= мого распространенного степенного преобразования сигнала, например, при стохастическом преобразовании действующего значения дисперсии, 5 асимметрии и эксцесса аналогового сигнала произвольной формы, а также при соответствующем преобразовании цифрового сигнала.
Цель изобретения - получение пло- - о ности распределения генерируемых псе дослучайных чисел в виде пх что позволит расширить функциональные возмог«ности генератора за счет расширения класса воспроизводимых за- 5 конов распределения вероятностей.
Поставленная цель достигается .тем, что в известный генератор псевдослу- чайных чисел, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого
r соединен со входами генераторов И- последовательности группы, введена груп |а блоков выбора наибольшего числа, первые входы которых соединены с выходами соответствующих гене- раторов И-последовательности группы, выход первого генератора И-последовательности является первым выходом генератора и соединен со вторым входом первого блока выбора наибольшего числа, выход каждого i -ro (i
= 1,2,3,...n) блока выбора наибольшего числа является (i + 1) - м выходом генератора и соединен со вторым входом (1 + 1)-го блока выбора наибольшего числа.
Кроме того, блок, выбора наибольшего числа содержит элемент, сравнения и Kc ммутатор, первый и второй входы которого являются соответствен40 но первым и вторым входами блока и объединены соответственно с первым и вторым входами элемента сравнения, первый и второй выхс;.lv которого cr. единены соответственно с третьим и чет вертым входами <оммутатора, выход
45 которого является выходом блока.
На фиг. 1" приведена блок-схема генератора; йа фиг. 2 - сх ма блока выбора наибольшего числа.
Генератор псевдослучайных чисел содержит генератор 1 тактовых импульсов, подключенный к тактовым входам генераторов 2 И-последовательностей, число которых равно и, В генераторе псевдослучайных чисе..; имеются n - 1 послед вательно аключенных блоков 3 выбора н..лбольшего числа, к остальным входам которых
12 ф подключены выходы соот вет ст вующих генераторов 2 M-последовательностей.
Выход последнего в цепочке блока 3 является выходом устройства.
Блок 3 состоит из последовательно включенных элемента 4 сравнения и коммутатора 5, информационные входы. которых объединены. Выходом блока 3 служит выход коммутатора 5.
Работа генератора заключается в следующем.
Под воздействием тактовых импуль- сов генератора 1 на выходах всех и генераторов 2 M-последовательностей гоявляются равномерно распределенные псевдослучайные числа. По приходу очередного импульса на выходах генераторов 2 М-последовательностей имеем и псевдослучайных чиселЯ„..., ф,..., ф „j . Последовательно включенные блоки 3 выбора наибольшего числа методом последовательного сравнения выделяют каждый на своем гзходе большее псевдослучайное число. В результате такой процедуры функция плотности распределения псевдослучайного числа х, имеющегося на выходе цепочки блоков 3, равна и х" и-4 или при А = 1 равна и х (А - диапазон изменения случайного числа.) .
На тех входах блоков 3, которые соединены с выходом предыдущего блока 3, одновременно имеем другие псевдослучайные числа, функция плотности распределения которых также и х равна, отличающаяся только р соответствующи 4 параметром и. Таким образом, одним генератором псевдослучайных чисел можно получить одновременно и псевдослучайных процессов, функции плотности которых при А = 1 равны 1, 2х, 3х,...,пх
Блок 3 (фиг. 2) работает следующим образом.
На входы элемента 4 сравнения поступают два псевдослучайных числа.
Логические сигналы на выходе элемента
4 сравнения несут информацию о результате сравнения. Под воздействием этих сигналов коммутатор 5, собранный на логических элементах 2 И-ИЛИ, выдает на своем выходе большее из двух входных чисел. Если же числа одинаковы то, благодаря логике работы элемента 4 сравнения, коммутаФормула изобретения
5 9 тор 5 выдает одно из входных чисел на своем выходе.
Применение предлагаемого генератора псевдослучайных чисел позволяет по-новому, более рационально решать многие задачи функционального аналого-цифрового преобразования числовых характеристик сигнала. Во-первых, удается предельно упростить процедуру обработки входного сигнала, доведя ее до простейшего одноканального сравнения двух величин; во-вторых, оценками числовых характеристик служат одноразрядные сигналы, и обработка оценок единичных преобразований сводится к подсчету числа импульсов.
Элементной базой аппаратурной реализации предлагаемого генерато.ра псевдослучайных чисел может быть принята любая серия цифровых интегральных схем, например К 155.
1. Генератор псевдослучайных чи1 сел, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен со входами генераторов И-последовательности группы, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей генератора за счет расширения класса воспроизводимых законов распределения вероятностей, он содержит группу
42012 6 блоков выбора наибольшего числа, первые входы которых соединены с вьходами соответствующих генераторов.
M.-последовательности группы, выход первого генератора М-последовательности является первым выходом генератора и соединен со вторым входом первого блока выбора наибольше:-о числа, выход каждого 1 -ro (1
10 = 1,2,3,...п) блока выбора наиболь" шего числа является (1 + 1)-м выходом генератора и соединен со вторым входом (1 + 1)-ro блока выбора наибольшего числа.
1з 2. Генератор по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что блок выбора наибольшего числа содержит элемент сравнения и коммутатор, первый и второй входы которого являются со" рв ответственно первым и вторым входами блока и обьединены соответственно с первым и вторым входами элемента сравнения, первый и второй выходы которого соединены соответственно
2з с третьим и четвертым входами коммутатора, выход которого является выходом блока.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе зо 1. Авторское свидетельство СССР
Ю 634330, кл. а 07 С 15/00, 1974.
2. Авторское свидетельство СССР
N 690495, кл. G 06 F 15/36, 1975.
3. Авторское свидетельство СССР зз 526873, кл . G 06 F 1 /02, 1 973 (прототип),