Датчик случайных чисел

Союз Советских Социалистицеских Республикприсоединением заявки М сударственныи комитетвввтв Министров СССРпо делам изобретенийи открытий(5 З) УДК 681,3 (088,8 Бюллетень Ми исания 15,07,7,05.7 та опубликовани 2) Авто зобретени Ф. Козл Московский ордена Трудового Красного Знамени инженер физический институт Заявител(54) ДАТЧИК СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ чисел, содержащий вероятностныи дво сумматором по м вход сдвиг ко ратора импульсов,м элемента задерж тчика является егоичныи одулю орого устаки 23. низкое элемент, регистр сдвига с два в цепи обратной связи соединен с выходом гене вочныи вход - с выход Недостатком этого дабыстродействие Цель изобре датчика.Для достижения поставленной цели в датчик дополнительно включены счетчик, элемент И и до. полнительный сумматор по модулю два, выход которого соединен со входом элемента задержки, а входы - соответственно с выходами вероятностного двоичного элемента и элемента И, первый вход которого соединен с выходом счетчика и со входом вероятностного двоичного элемента, а второй вход - с выходом -го разряда регистра сдвига с сумматором по модулю два в цепи обратной связи, вход счетчика подключен к выходу генератора импульсов,Блок- схема датчика приведена на чертеже, Датчик содержит генератор 1 импульсов, ве. роятностный двоичный элемент 2, элемент 3 задержки, сумматор 4 по модулю два, включенный в новные быстр ляются ехниче ействи ков пре алогичн чиков цифры, П характерно болНаиболее б оэтому ее высо чизким пбре тени женному и Изобретение относится к вычислительной тех. нике и может быть использовано при статистическом моделировании случайных величин.Известен датчик случайных чисел, содержащий регистр, в котором случайное число формируется Ь из случайных двоичных цифр "1" и "О", получаемых с помощью датчиков равновероятных двоичных цифр 11, По способу формирования слу. чайного числа датчики делятся на параллельные и последовательные. В параллельных датчиках с каж О дым разрядом регистра связан отдельный датчик цифры. Количество таких датчиков цифры равно количеству разрядов случайного числа, и формирование числа осуществляется одновременным опро. сом всех датчиков цифры, В последовательных 15 датчиках имеется лишь один датчик цифры, а формирование случайного числа осушествляется в сдвиговом регистре. кие характеристики датчии надежность, практически эоыми характеристиками датдля параллельных датчиковое быстродействие.о технической сути к предю является датчик случай. 25 тения - повышение быстродействияцепи обратной связи регистра 5 сдвига, счетчик 6, вход которого соединен с выходом генератора 1 импульсов и со входом "сдвиг" регистра 5 сдвига, а выход - со входом вероятностного двоичного элемента 2, выход которого соединен с первым входом дополнительного сумматора 7 по модулю. два, выход которого через элементЗ задержки подключен к установочному входу регистра 5 сдвига, а второй вход - к выходу элемента 8 И, первый вход которого подключен к выходу счетчика 6, а второй вход - к выходу -го разряда регистра 5 сдвига.Датчик работает следующий образом.С выхода генератора 1 на вход регистра 5 поступает импульс и производит сдвиг в сторону старшего разряда и. При этом в младший разряд регистра запишется двоичная цифра с выхода сумматора 4. Одновременно с выхода генератора 1 сиг. нал поступает и на вход счетчика 6. Если перепалке. ния счетчика при этом не происходит, то с его выхода не поступает сигнал опроса элемента 2. Если же счетчик переполняется, то, переходя в начальное состояние, он выдает сигнал на входы элемента 2 и элемента 8 И, Второй вход элемента 8 соединен с выходом одного из промежуточных разрядов регистра, например Р , где (2(п), поэтому при переполнении счетчика 6 в сумматоре 7 образуется сумма по гпоб 2 от содержимого элемента 2 и этого разряда регистра 5, Это обеспечивает выравнивание вероятностей "Г и "О" в случайной двоичной последовательности, вырабатываемой с помощью элемента 2 и продвигаемой в младший разряд Р, по установочному входу вх. 1 в темпе, который в п 1 раз ниже частоты сдвига, установ младшего разряда по входу 1 происходит после окончания переходно. го процесса установа по входу 2 (необходимую длительность задержки обеспечивает элемент 3), Установ триггера младшего разряда регистра по входу 2 производится при каждом сдвигов ом импульсе сигналом, который поступает с выхода сумматора 4, вырабатывающей равновероятные двоичные цифры путем суммирования по проб 2 содержимого старшего разряда Рп и одного из промежуточных разрядов, например Рд з (з(п). Таким образом, интервалы между разрядами случайного числа, образованными с помощью элемента 2, заполняются двоичными цифрами, выработанными иэ элементов последовательности, первоис.точником которых является элемент 2. Для того,чтобы зто выполнялось, достаточно, чтобы разряд.ность регистра не была кратна емкости счетчика п 1, Например, удобным соотношением является и аде+1; где 1=1,2,3.Использование новых элементов счетчика ивспомогательных логических элементов - выгодно отличает датчик, так как позволяет поднять его 10 быстродействие настолько, насколько можно увеличить частоту сдвига для тех технических средств, которые используются в схеме датчика, причем предел быстродействия элемента 2 в данном случае не будет определять. скорость датчика, поскольку 1 бсогласование заданного быстродействия элемента 2 и требуемой скерости датчика осуществляется по, средством очетщиса соответствующей еМкости;Формула изобретенияДатчик случайных чисел, содержащий вероят.ностный двоичный элемент, регистр сдвига с сумматором по модулю два в цепи обратной связи, вход25 "сдвиг" которого соединен с выходом генератораимпульсов, а установочный вход - с выходомэлемента задержки, отличающий ся тем, что,с целью повышения быстродействия датчика, он дополнительно содержит счетчик, элемент И и дополз нительный сумматор по модулю два:, выход которого соединен со входом элемента задержки, а входы- соответственно с выходами вероятностного двоичного элемента и элемента И, первый вход которого соединен с выходом счетчика и со входомЗб вероятностного двоичного элемента, а второй вход- с выходом -го разряда регистра сдвига с сумматором по. модулю два в цепи обратной связи, входсчетчика подключен к выходу генератора импульсов.Источники информации, принятые во вниманиепри экспертизе:1, Бусленко Н, П. и др. Метод статистических ис.пытаний; "Физматгиз", 1962.2. Козлов Л.Ф. "Исследование вопросов теории45 и проектирования датчиков случайных чисел с использованием радноактивных изотопов", диссерта.ция, М., 1970,ектор С.Шекмар дактор И, Марховска з 850/60 ЦИИИПИ С Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 735 Государственного комитета по делам изобретений и 13035, Москва, Ж, Рауш