Генератор случайных чисел

Номер патента: 857983

Авторы: Антипин, Смазнов, Чернявский

ZIP архив

Текст

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ Союз СоаетскикСоциалистическихРесвублин(21) 2807634/18-24 2) Заявлено 170779 рисоединением заяв осударственный коинтет СССР но делам нзобретеннй н открытнй(71) Заявите 54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕ л к но- чи- срав им те емому Изобретение относится к вычис ительной технике, в частности дляреализации на ЭВМ метода Монте-Карлоао также для статистического моделирования сложных систем, решения задач теории надежности и т.д.Генерируемые устройством случайные числа интерпретируются как случайные события, которые могут появляться с соответствующими вероятностями в моделируемой сложной системеИзвестен генератор случайных чисес заданными законами распределения.Он использует в качестве исходныхданных вероятности появления нулейи единиц в каждом разряде генерируемого случайного числа, поступающиеиз ЭВМ 11 .Генератор обеспечивает гечерированца случайных чисел с заданнымизаконами распределения. Однако использование поразрядных вероятностейприводит как к усложнению алгоритмових расчета на ЭВМ, так и процессагенерирования случайных чисел всамом устройстве, а следовательно,и к увеличению необходимого оборудования,Наиболее блиэк хническим решением к предлага изобретению является генератор случайных чисел,содержащий первичный источник равномерно распределенных случайныхчисел, генератор тактовых импульсов,блок сравнения, блок памяти, счетчик 23.Недостатком известного генератора является то, что он не позволяет 10моделировать задачи теории надежносЦель изобретения - расширениефункциональных воэможностей генератора за счет формирования случайногопотока случайных чисел, отображающих 15 лоток отказов с указанием номера отазавшего элемента.Для достижения поставленной целив генератор случайных чисел, соЛЕржащий генератор тактовых импульсов, 20 выход которого подключен к первомувходу блока памяти и к счетному входу счетчика, разрядные выходы .которого являются выхОдами генератора,второй вход счетчика объединен свходом первичного источника равмерно распределенных случайныхсел и подключен к выходу блоканения, введены сумматор, регистрпамяти и умножитель, первый и второй 30 входы которого подключены соответст 857983венно к выходу первичного источникаравномерно распределенных случайныхчисел и к первому выходу блока памяти, выход умножителя через регистрпамяти подключен к первому входублока сравнения, второй вход которого через сумматор подключен к второму выходу блока памяти, второйвход которого подключен к выходу блока сравнения.На чертеже представлена блок-схема генератора.Генератор содержит генератор 1тактовых импульсов, первый источник 2 равномерно распределенных случайных чисел, блок 3 памяти, первыйвход которого соединен с выходом генератора 1, блок 4 сравнения, выходкоторого соединен со входами блока3 памяти, источника 2 и счетчика 5другой вход которого соединен с выходом генератора 1. Выход источника Щ2 через умножитель б и регистр 7памяти соединен со входом блока 4сравнения, другой вход которого черезсумматор 8 соединен с выходом блока3 памяти, другой выход которого соединен с входом умножителя б.В настоящее время получили широкое распространение статистическиеметоды моделирования при исследовании надежности сложных систем.Для этого используют вероятностные модели исследуемых систем, Этимодели в большинстве случаев можноразделить на две основные части;структурную, представляющую собойформализованное отображение системыв виде топологической структуры(графа), и алгоритмическую, т.е,комплекс алгоритмов, позволяющихисследовать топологическую структурудля получения необходимых оценок, 4 Ореализация которых может быть осуществлена с помощью соответствующихустройств.Ребра графа, описывающего системупредставляют собой элементы системы,а вершины - точки соединения этихэлементов. Отказу какого-то элементасистемы соответствует размыкание одноименного ребра графа.При моделировании задают поток отказов элементов системы, т.е. потоксобытий, состоящий в размыкании ребер описывающего систему графа ипроводят ряд статистических испытаний графа на связность. По окончаниииспытаний получают оценки показате,лей Ьдежности системы.При таком подходе к решению задачи надежности важнейшим звеном модели является генератор потока отказов: от его качества зависит точностьЖОконечных результатов,При статистическом моделированиигенератор потока отказов в каждойреализации должен выполнять две основные функции; генерировать момент 65 времени с, в который произошел отказ элемента в системе; указать,номер отказавшего элемента с учетомвероятности его отказа, вычисленнойна момент с, т,е, определять местовозникновения отказа. Место возникновения отказа характеризуется номером этого элемента в системе.Алгоритм работы генератора заключается в следующем:1. Для каждого -го элемента системы на момент времени С рассчитывается вероятность его отказа 0 (с).2. Определяется величина 3, равнаясумме вероятностей отказов по всемэлементамт:и О. ,где И - количество элементов в системе,3. Из равномерного распределенияв интервале (0,1) выбирается числоЯ , по которому получается случайу 1йое числоЕ= ху,равномерно распределенное в интервале О+).4. При каждом последовательномсуммировании проверяют для первойсуммы условие ЕО,(с); для каждойпоследующей -Я 0 (с)6 4 ф 01(с)гдепоследовательно принимает значения 1,21 сй.Для Фиксированного Я это неравенство выполняется лишь при каком"то одном значении М, которое и определит номер отказавшего элемента.При достаточно большом числе испытаний количество попаданий на -ыйучасток интервала О- у пропорционально его длине (т.е. значению Я(с),а это означает, что случайные события - отказы элементов, характеризу-емые выпадающими номерами - воспроизводятся в соответствии с распределением вероятностей Я;(с),Генератор работает следующим образом.В блок З,памяти заносятся заранее рассчитанные значения вероятностей отказов элементов системы 0(с) и их сумма у . Работа генератора тактируется генератором тактовых импульсов. Все устройство запускается подачей импульса в цепь выхода блока 4 сравнения. При этом запускается источник 2 сбрасывается счетчик 5 и по первому выходу блока памяти на второй вход умножителя б поступает значение суммы 3. Тактовые импульсы генератора 1 поступают на первый вход счетчика 5 для подсчета и на первый вход блока 3 памяти. С приходом каждого следующего (после запуска схемы) тактового импульса по второму выходу блока 3 памяти на вход сумматора 8 поступает очередное, начиная с первого,857983 ВНИИПИ Заказ 7245/79 Тираж 745 ПоДписн Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Про значение Я для суммирования. На первый вход блока 4 сравнения через регистр 7 памяти с умножителя б поступает случайное число Е равномерно распределенное в ийтер.вале (О, Э ), равное произведению значения Э из блока 3 памяти и числа,. равномерно распределенное в интервале (О, 1), поступающего с выхода источника 2. На второй вход блока 4 сравнения поступает с сумматора 8 накапливаемая по тактам сумма значений вероятностей отказов элементов БЯ (с), Как только суюе З Я(с) превышает значение Я блок сравнения выдает импульс, по которому со счетчика 5 на выход генератора поступает число, равное подсчитанному эа время сравнения количеству тактовых импульсов (это число соответствует минимальному количеству) 0 4, считая с первого, при котором сумма Я О,;(с) превысила значение б, и, следовательно, согласно алгоритму, равно номеру отказавшего в системе элемента, счетчик 5 обнуляется, блок 3 памяти приводится в исходное состояние (т.е. к адресу с номером (1). Далее процесс выбора очередного номера отказавшего элемента для следующей реализации повторяется.формула изобретенияГенератор случайных чисел, содержащий генератор тактовых импульсов,выход которого подключен к первомувходу блока памяти н к счетному входу счетчика, разрядные выходы которого являются выходами генератора,второй вход счетчика объединен свходом первичного источника равномерно распределенных случайных чисели подключен к выходу блока сравнения, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения Функциональных возможностей генератора эа счет 1 О Формирования случайного потока случайных чисел, он содержит сумматор,регистр памяти и умножитель, первыйи второй входы которого подключенысоответственно к выходу первичного 15 источника равномерно распределенныхслучайных чисел и к первому выходублока памяти, выход умножителя черезрегистр памяти подключен к первомувходу блока сравнения, второй вход 3) которого через сумматор подключен квторому выходу блока памяти, второйвход которого подключен к выходублока сравнения. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР2. Авторское свидетельство СССР ,9260969, кл. 6 Об Г 7/58, 1968 (прототип).

Смотреть

Заявка

2807634, 17.07.1979

ВОЙСКОВАЯ ЧАСТЬ 25840

АНТИПИН БОРИС СЕРГЕЕВИЧ, СМАЗНОВ АНДРЕЙ НИКОЛАЕВИЧ, ЧЕРНЯВСКИЙ ЛЕОНИД ТИМОФЕЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: G06F 7/58

Метки: генератор, случайных, чисел

Опубликовано: 23.08.1981

Код ссылки

<a href="https://patents.su/3-857983-generator-sluchajjnykh-chisel.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Генератор случайных чисел</a>

Похожие патенты