Устройство для формирования случайных и псевдослучайных чисел

мй.ы:э" ВьЬ 2 М т м) 622136 ОП ИОАН ЙЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сойе Соеетйй Социалистических Республикисоединением заявк Государственный иомите Совета Министров СССР ло делам изобретений(45) Дата опубликован 681,325 (088.8) 78, Бюллетень32 я описания 12.08.78 53) тнрытни Авторыизобретения А. Песоши ва, Р.М.М . М. Тарасо ого Красног м. А, Н, Тупо ирьянов, В. И, Г и(71) Заявите Знамеева занский ордена Трудоинститут виа(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СЛУЧАЙНЫХ И ПСЕВДОСЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ2 чаиных чисел и псе 5 Изобретение относится к вычислительнойтехнике и может быть использовано примоделировании случайных и псевдослучайных процессов для единой системы электронных вычислительных машин.Известны генераторы случайных чисел,состоящие из параллельно работающих физических генераторов случайных последовательностей 11.Недостатки таких устройств состоят в невысокой точности статистических характеристик и недостаточной стабильности вовремени,Наиболее близким техническим решениемк изобретению является устройство для 15формирования случайных и псевдослучайных чисел, содержащее блок управления,первым выходом сосдинеиныи с псрвым входом блока сопряжения, второй вход и выход которого служат соотвстствсиио входом 20и выходом устройства, а разрядные входыи выходы блока сопряжения подключенысоответственно к разрядным выходам ипервой группе входов регистра сдвига, вторая группа входов которого соединена с 25выходами первого блока сумматоров по модулю два, и датчик случайных чисел 21.Недостатком этого устройства следуетсчитать зависимость точностиых характеристик случайных чисел иа выходе от погреш ности генераторов слувдослучайных чисел.Цель изобретения - повышение точности устройства.Для достижения поставленной цели устройство содержит блок элементов И, переключатель и второй блок сумматоров по модулю два, входы которого соединены с разрядными выходами регистра сдвига, а выходы - с первой группой входов первого блока сумматоров по модулю два соответственно. Вторая группа входов первого блока сумматоров по модулю два подключена к выходам блока элементов И, первая группа входов которого подсоедииеиа к выходам датчика случайных чисел, а вторая группа входов блока элементов И - к выходу переключателя, вход которого соединен с вторым выходом блока управлсиия.Блок-схема устройства приведена иа чертеже.Устройство содержит генератор 1 случайных чисел, блок 2 элементов И, переключатель 3, блоки сумматоров 4 и 5 по модулю два, регистр 6 сдвига, блок 7 сопряжения, блок 8 управления, выход 9 в канал вычислительной машины, вход 10 из капала вычислительной машины.Выходы генератора 1через блок 2 элементовлйются перекщочателем 3, подключены к одним входам блока сумматоров 5 по модулю два. Вторые входы блока сумматоров 5 соединены с выходами блока сумматоров 4 по модулю два. Входы блока сумматоров 4 подключены к выходам соответствующих разрядов регистра 6 сдвига, выходы блока сумматоров 5 по модулю два - к входам регистра 6 сдвига, к вторым входам которого подсоединены выходы блока 7 сопряжения. Выходы блока 8 управления подключены к входу переключателя 3 и к входу блока 7 сопряжения.В режиме генерирования псевдослучайных чисел переключатель 3 закрывает блок 2 элементов И и случайные последовательности символов с разрядов генератора 1 случайных чисел не влияют на работу генератора псевдослучайных чисел, состоящего из регистра 6 сдвига, блока сумматоров 4 по модулю два. В этом случае на выходе разрядов регистра сдвига имеется последовательность чисел максимального кодового кольца, которая через блок 7 сопряжения поступает через выход 9 в канал вычислительной машины,Г 1 ри прерывании программы необходимо обеспечить возможность продолжения генерирования псевдослучайной последовательности (с того момента, где произошло прерывание) при возврате к данной программе. Для этого запоминается состояние разрядов регистра сдвига в момент прерывания через выход 9 блока 7 сопряжения и при возвращении в прерванную точку состояния разрядов регистра сдвига восстанавливаются через вход 10 блока сопряжения. Этим достигается возможность работы устройства в режиме мультипрограммирования.В режиме генерации случайных чисел переключатель 3 снимает запрет с блока 2 элементов И и потоки символов с разрядов генератора 1 случайных чисел поступают на входы блока сумматоров 5 по модулю два, т, е. участвуют в формировании состояний разрядов регистра 6 сдвига, В начальный момент отклонение от равновероятиости на выходе сумматоров 5 по модулю два определяется соотношением где в, и е - отклонения от равновероятпости генераторов случайных и псевдослучайных чисел соответственно.Далее случайные потоки бинарных символов с улучшенными статистическими свойствами с выходов разрядов регистра 6, проходя в блок 7 сопряжения, одновременно вновь поступают на вход сумматоров 5 через сумматоры 4. В следующем такте погрешность евых,определяется следующим образом; Таким образом, сумматор 5 по модулю два как выравнивающее устройство многократно участвует в улучшении статистических характеристик и с течением времени естремится к нулю независимо от в т, е. изменение связи в известном генераторе позволяет получить генератор случайных чисел с идеально равномерным законом распределения,Анализ показывает, что и корреляционные характеристики случайных чисел на выходе стремятся к идеальным,В установившемся режиме нестабильность работы генератора случайных чисел не сказывается иа статистических характеристиках случайных чисел иа выходе, поэтому отпадает необходимость в контроле закона распределения случайных чисел.Топология связей разрядов регистра сдвига с сумматорами 4 по модулю два строится исходя из максимальности кодового кольца псевдослучайного режима и может быть осуществлена на основе схемы многоразрядного сдвига. Формула изобретения Устройство для формирования случайных и псевдослучайных чисел, содержащее блок управления, первый выход которого соединен с первым входом блока сопряжения, второй вход и выход которого являются соответственно входом и выходом устройства, а разрядные входы и выходы блока сопряжения соединены соответственно с разрядными выходами и первой группой входов регистра сдвига, вторая группа входов которого соединена с выходами первого блока сумматоров по модулю два, и датчик случайных чисел, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит блок элементов И, переключатель и второй блок сумматоров по модулю два, входы которого соединены с разрядными выходами регистра сдвига, а выходы - с первой группой входов первого блока сумматоров по модулю два соответственно, вторая группа входов первого блока сумматоров по модулю два подключена и выходам блока элементов И, первая группа входов которого подключена к выходам датчика случайных чисел, а вторая группаоставитель А, КарасовТекрсд Н. Рыбкина Корректор Е. Хмелева Редакт рузова Заказ 1518/12ПО Изд. М 608 сударствеииого комитета Со по делам изобретений и 13035, Москва, )К, РаущсТираж 692та Министткрытийя иаб., д. одписно Типография, пр. Сапуцо входов блока элементов И подключена к выходу переключателя, вход которого соединен с вторым выходом блока управле. ния,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Яковлев В. В., федоров Р. Ф, Стохастические вычислительные машины. Л., Машиностроение, 1974, с. 191 - 195.2. Гавел Я, Генератор случайного процес.5 са ГЕНАП. Автоматика и телемеханика,3, 1975, с. 171 - 176.