Генератор случайных чисел

(22) Заявлено 17.10.80 (21) 2996002/18-24 (5 ) М. Кд.3 с присоединением заявки М Я 06 Р 7/58 Ъеударстаиевй кемвтет СССР де Мелам взебретеник и вткрытвй(72) Авторы изобретения Л. ф. Козлов и А,И, Свиридов Московский ордена Трудового Красного %ИЙЙЙи физический институт(54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ Изобретение относится к вычислитель. ной технике и может быть использовано при статическом моделировании на ЭВМ.Известен генератор случайных чисел, содержащий регистр сдвига с полусумма- тором в цепи обратной связи, формируюЮ 3 ций псевдослучайную числовую последовательность с частотой сдвига в регист ре, задаваемой генератором опорной частоты. Выход генератора подключен таке же к входу счетчика, на выходе которого формируются эмпульсы, разрешающие запись в один из разрядов регистра сдвига случайных равновероятных двойных цифр, поступающих с выхода фнзи 15 ческого генератора случайных двоичных кифр, содержащего схему выравнивания вероятностей ф 1 и Оф.1.Недостатком известного генератора является последовательный принцип дейстжя, ограничивающий быстродействие устройства, существенное влияние на статистические характеристики выходной случайной последовательности статистических4 характеристик генератора случайныхцифр, нестабильность которых приводит к необходимости периодического контроля и настройки в процессе эксплуатации.Наиболее близким техническим ре - шением к данному изобретению является генератор псевдослучайных чисел, содержащий два регистра сдвига с полу- сумматорами в цепях обратной связи, каждый из которых генерирует псевдослучайную последовательность со своим периодом. Псевдослучайные двоичные числа форьжруются на выходах полусумматоров, входы которых подключены к отдельным разрядам обоих регистров сдвига. Эгот генератор является генератором параллельного действия, что обеспечивает предельно высокое быстродействие получения случайных чисел, ограниченное сверху лишь величиной задерк- ки одного сдвига кода в регистрах. При использовании 1 55-й серии элементов быстродействие может достигать 1010 т чисел/с 2.3 9359Недостатком прототипа является неслучайная природа получения двоичной последовательности в регистрах, что обусловливает наличие периода генерируемой последовательности чисел. Недостат ки снижают точность стохастических вычислений и не позволяют использование генераторов этого класса при решении ряда задач.Цель изобретения - повышение точноо- " ти генератора за счет устранения периодичности генерируемой случайной последовательности и линейных зависимостей между разрядами этой после цоватедьности,15Для достижения поставленной цели визвестный генератор случайных чисел,содержащий две группы по К регистровсдвига, два сумматора по модулю два,группу сумматоров по модулю два, вве 20дены группа коммутаторов и генераторслучайных импульсов, .выход которогосоединен с управляющими входами всехкоммутаторов группы, первый и второйвходы каждого 1-ого (4 =1, 2, , К)коммутатора группы подключены соответственно, к выходам-ых (=1, 2,К)(регистров сдвига первой и второй групп,первый И второй выходы каждого 4 -гокоммутатора группы подключены, соответственно, к входам ( 4+1)-ых регистров сдвига первой и второй групп, выходы первого и второго сумматоров помодулю два соединены соответственнос входами первых регистров сдвига пер.вой и второй групп, первые и вторыевходы первого и второго сумматоров по мсдулю два соединены соответственно с выходами-х и последних регистров сдвига первой и второй групп, первый и второй входыкаждого сумматора по модулю два группы подключены к выходам соответствующих регистров первой и второй групп,выходы сумматоров по модулю два группы .являются выходами генератора.На чертеже представлена схема генератора.Он состоит из двух регистров 1 и 2сдвига с сумматорами 3 и 4 но модулюдва в цепях обратной связи и группой 5,сумматоров по модудю два формированиявыходной сдлучайной последовательности.входы которых подключены к отдельнымразрядам обоих регис:тров, разбитых насекции произвольной разрядности, междукоторыми включена группа 6 коммутаторов, к управляющим входам которых подключен генератор 7 случайных импульсов,52Генератор работает следующим образом,По сигналу опроса осуществляетсясчитывание числа с выходом сумматоровпо модулю два формирования выходной,случайной последовательности и сдвигкодов в регистрах сдвига, Первый коммутатор, в зависимости от сигнала на управляющем входе, осуществляет передачу кодов в регистрах при сдвиге либо прямот, е. :из ( ч -1 )-го разряда регистра 1в -й разряд того же регистра и из( 1-1)-го разряда регистра 2 в 7-й разряд того же регистра, либо перекрестно,т. е, из ( 1-, 1)-го разряда регистра 1В 4 -й разряд регИстра 2. И Из ( у)го разряда 2 в-. й разряд, регистра 1.Лналогично работают 2, 3К-й коммутаторы. На управляющие входы коммутаторов поступают сигналы от генератора случайных импульсов, использующегофизический случайный процесс, Таким образом, прямая и перекрестная передачикодов в регистрах сдвига чередуютсяслучайным образом. Благодаря тсму, чтофизический генератор внесен в цепьуправления коммутаторами, статистическиехарактеристики генерируемых им случайных двоичных цифр практически не оказывают влияния на статистические характеристики выходной случайной последовательностиТаким образом, разбиение регистров на секции и включение между ними коммутаторов, переключаемых случайным образом, обеспечивают устранение периодичности и линейных зависимостей в выходной случайной последовательности, что повышает точность стохастических вычиолений,формула изобретенияГенератор случайных чисел, содержащий две группы по К регистров сдвига, два сумматора по модулю два, группу сумматоров по модулю два, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности генератора, он содержит группу коммутаторов и генератор случайных имлульсов, выход которого соединен с управляющими входами всех коммутаторов группы, первый и второй входы каждого 4 -го ( 1 =1, 2 К) коммутатора группы подключены соответственно к выходам -ых( =1 2 К) регистров сдвига первой и второй групп, первый и второйрасов Составитель А Техред К,Мыц орректор М. Шаро дактор К, Боло ное 731 Пого комитета СССР и открытйй , Раушская наб., д Тираж ударствени изобретений осква ЖВНИИПИ Г по дела 113035, МПП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная,5 93 М выходы каждого -го коммутатора группы подключены соответственно к входам ( +1)-х регистров сдвига первой и второй групп, выходы первого и второго сумматоров по модулю два, 5 соединены соответственно с входами пер вых регистров сдвига первой и второй групп, Первые и вторые входы первого и второго суммторов по модулю два соединены соответственно с выходами 0 3 -х и последних регистров сдвига первой и второй группы, первый и второй входы каждого сумматора по модулю два группы подключены к выходам соответствующих регистров сдвига первой,второй групп, выходы сумматоров по модулю два группы являются выходами генератора.Источники информащи,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР557394 у кл. 0061/02, 1975.2. Яковлев В, В., Федоров Р. ф. Стохастические вычислительные машины. Л.,Машиностроение, 1974, с. 263 (прототип).