Генератор случайных чисел

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик оо 962932(1 М Кп 3 С 06 Р 7/58 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открцтийДата опубликования описания 300982(54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при статистическом моделировании систем автоматического управления, а также при создании моделей систем массового обслуживания.Известен генератор случайных событий, содержащий блок управления, бистабильный элемент, интегратор и блок согласования. Принцип действия данного устройства основан на том, что вероятность одного иэ двух состояний на выходе бистабильного элеменмента определяется величиной входного управляющего воздействия. Стабилизация вероятности появления на выходе устройства двоичного символа (например, логической единицы) за каждый такт достигается путем введения отрицательной обратной связи 1).Недостатком данного генератора является низкая стабильность характеристик и сложность настройки, вызванные наличием в схеме аналоговых элементов.25Известен также генератор событий, содержащий генератор случайных равномерно распределенных двоичных ц чисел и логическую схему сравнения, выход которой является выходом уст- З 0 ройства. При этом выходы генератора случайных двоичных чисел соединены с первой группой входов логической схемы, а вторая группа входов логической схемы соединена с управляющими входами устройства 2).Недостатком данного генератора является его сложность, вызванная большим объемом и громоздкостью логической схемы сравнения, особенно при числе большой разрядности.Наиболее близким техническим решением к изобретению является генератор случайных чисел, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом генератора равномерно распределенных случайных чисел, выходы которого сое-. динены с входом блока памяти 3).Однако в этом генераторе нет средств для изменения вероятностей формируемых чисел, что ограничивает его функциональные воэможности.Цель иЗобретения - расширение функциональных возможностей генератора за счет регулирования вероятностей формируемых чисел.Для достижения поставленной цели в генератор случайных чисел, содержащий генератор тактовых нмпуль 962932сов, выход которого соединен с входом генератора равномерно распределенных случайных чисел, разрядныевыходы которого соединены с соответствующими адресными входами блока памяти, введен управляемый дели 5тель частоты, выход 1 которого соединен с информационным входом блокапамяти, управляющий вход которогосоединен с выходами генератора тактовых импульсов и с входом управляемого делителя частоты, управляющие входы которого образуют группу входовгенератора.На фиг.1 приведена блок-схемагенератора; на фиг.2 - диаграммы 15поясняющие его работу.Генератор содержит блок 1 памяти,входы которого соединены с выходомгенератора 2 равномерно распределенных случайных чисел, управляемвго де лителя 3 частоты и генератора 4 тактовых импульсов, выход которого соединен с входом генератора 2 равномерно распределенных случайных чисели управляемого делителя 3 частоты,входы которого являются входами генератора,Генератор работает следующим образом,Сигнал Е с выхода генератора 4поступает на сч.тный вход управляемого делителя 3 частоты, вход синхронизации генератора 2 случайных чисели вход управления считыванием-записью блока 1 памяти. Каждый тактовыйимпульс, поступающий на вход синхронизации Я -разрядного генератораслучайных чисел, обеспечивает формирование на его выходах, соединенныхс адресчыми шинами оперативного запоминающего устройства, М -разрядного случайного числа, определяющегоадрес опрашиваемой ячейки памяти.Тот же импульс, поступая на вход управления считыванием-записью блокапамяти, положительным потенциалом 45обеспечивает считывание содержимогоопрашиваемой ячейки на выход блокапамяти, являющийся выходом генератора.По окончании импульса на управляющийвход блока-памяти приходит сигнал снизким логическим уровнем, переводящий его в режим записи информации,в ячейку памяти записывается сигналс выхода управляемого делителя частоты. Следующий тактовый импульс изменяет адрес опрашиваемой ячейки ицикл повторяется. Делитель 3 частоты,управляемый двоичным кодом разрядностью К, работает как преобразователь, код-частота, например, по схе ме двоичного умножителя,Если А,+Азначения двоичных .разрядов числаК А, А:, д ., 21 , то зависимость1=0.лежду частотой сигнала на выходе уп равляемого делителя частоты и числомА будет следующей:к 1Ак2 т ,А тк 2 кПоэтому число единиц, записанных вАячейки памяти, составит К Ъ от общего объема памяти оперативного запоминающего устройства. Поскольку адресопрашиваемой ячейки задается случайным числом, то на выходе блока памяти формируется последовательностьдвоичных символов с вероятностьюпоявления логической единицы равнойЛ- Вероятность появления события2 кможно регулировать в пределах от 0до 1 с шагом 2 ", изменяя значениечисла А на управляющих входах делителя 3 частоты.Таким образом, за счет введенияв схему генератора управляемого делителя частоты достигается регулировкавероятности появления события и темсамым расширяются. функциональные воэможности устройства.Аппаратурные затраты на реализацию устройства незначительны, например, при использовании микросхемсерии К 133 макет устройства, осуществляющего регулировку вероятностис шагом 2 , выполняется на 9 интегральных схемах.Формула изобретенияГенератор случайных чисел, содержащий генератор тактовых импульсов,выход которого соединен с входом генератора равномерно распределенныхслучайных чисел, разрядные выходикоторого соединены с соответствующимиадресными входами блока памяти, выход которого является выходом генератора, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения функциональных возможностей путем регулированиявероятностей Формируемых чисел, онсодержит управляемый делитель частоты, выход которого соединен с информационным входом блока памяти, управляющий вход которого соединен с выходами генератора тактовых импульсови с входом управляемого делителячастоты, управляющие входы которогоявляются группой входов генератора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1.Авторское свидетельство СССРР 688905, кл. С Об Е 1,02, 1977.2. Бобнев М.П. Генерированиеслучайных сигналов М., "Энергия",1971 с,177.3. Гладкий В.С. Вероятностныевычислительные модели, М , "Наука",1973, с.76 (прототип).962932 Составитель А. Карасоведактор Т. Портная Техред С.Мигунова. Корректор А.Гриценк ПодписСССР Фнл ПП Патент , г. Ужгород, ул. Проектн аказ 3 б ВНИИПИ Го по дел 113035, МТираж 3 дарственного комитета изобретений и открытий ква, Ж, Раушская наб.