Датчик равномерно распределенных случайных чисел

1056188 10 20 25 30 35 40 2. Датчик по п.1, о т л и ч а ив щ и й с я тем, что преобразователь код-число импульсов содержит счетчик, элемент ИЛИ, элемент И и генератор импульсой, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого является информационным выходом преобразователя и соединен с вычитающим входом счетчика, вход Изобретение относится к вычисли-.тельной технике, в частности к цифровым датчикам случайных чисел, иможет быть использовано для испытания аппаратуры в качестве источника входного сигнала.Известен датчик случайных чисел,который вырабатывает многоразрядныеслучайные числа с равномерным распределением в интервале от 0 до2"-1 (и - разрядность датчика) (1( .Недостаток этого устройствазаключается в том, что оно принципиально не позволяет получать случайные числа, равномерно распределенные в интервале от А до В (А и В - ,любые целые числа), В то же время,при испытаниях различной аппаратуры дискретного действия, на еевходы необходимо подавать случайныечисла, лежащие в пределах входногодиапазона испытываемой аппаратуры,который в общем случае расположенМежду границами А и В.Наиболее близким к изобретениюявляется датчик случайных чисел,равномерно распределенных в интервале от О до А (А - любое целое число), содержащий источник случайныхчисел, блок-схему запрета, дешифратор, счетчик, блок логических схемИЛИ 2(,Однако на выход этого датчикамогут поступать числа больше, чемА. Поскольку при открытой схеме запрета (когда 8 ( А) к блоку схем ИЛИподключены одновременно и выходысчетчика, то на выход поступаетне генерируемое число К а числорезультат логической операции В;ИЛИ В (В - содержимое счетчика).В результате получается случайноечисло, которое в отдельных случаяхпревышает значение А. Наример, еслиА=10 ц, Р=81 р, В=6 о, то 8В=816=1000 1 0110 =1110 д =14 О ) 101 О3 акон распределе ния выходйых чи селизвестного датчикане является равномерным. Поскольку со счетчика числа поступают в естественном порядке,"Запись" которого является управляющим входом преобразователя, информационным входом которого являетсяустановочный вход счетчика, выходыразрядов которого соединены с.входами элемента ИЛИ соответственно, выход которого является выходом преобразователя и соединен с вторымвходом элемента И,то при значительной разности (2 -1)-А с большой вероятностью наивыходе числа будут иметь естественный порядок (т.е, К, К+1, К+2, ;,.).Цель изобретения - расширение функциональных возможностей датчика путем обеспечения воэможности изменения диапазона формируемых чисел.Для достижения поставленной цели в датчик равномерно распределенных случайных чисел, содержащий первичный источник равномерно распределенных случайных чисел, счетчик, первый регистр памяти, выход которого является выходом датчика, введены дварегистра кода, две схемы сравнения,преобразователь код-число импульсов,второй регистр памяти и генераторимпульсов, выход которого соединенс управляющим входом второго регистра памяти, выход которого соединен с первым входом первой схемы срав,нения, выход которой соединен с управляющим входом преобразователякод-число импульсов, информационныйвыход которого соединен с суммирующим входом счетчика, информационныйвыход которого соединен с первымвходом второй схемы сравнения ис информационным входом первого регистра памяти, выход первичногоисточника равномерно распределенныхслучайных чисел соединен с информационным входом второго регистра памяти, с вторым входом первой схемы,сравнения и с информационным входомпреобразователя код-число импульсов,выход, которого соединен с управляющимрходом первого регистра памяти,вы- .ход первого регистра кода соедийенс вторым входом второй схемы сравнения, выход которой соединен с входом "Запись" счетчика, установочныйвход которого подключен к выходувторого регистра кода.,Преобразователь код-число импульсов содержит счетчик, элемент ИЛИ,элемент И и генератор импульсов,выход котоого соединен с первымФвходом элемента И, выход которого30 является информационным выходом преобразователя и соединен с вычитающим входом счетчика, вход "Запись"которого является управляющим входомпреобразователя, информационнымвходом которого является установочный вход счетчика, выходы разрядовкоторого соединены с входами элементов ИЛИ соответственно, выход которого является выходом преобразователя и соединен с вторым входом злеменга И.На чертеже показана блок-схемапредлагаемого датчика.Датчик содержит первичный источник 1 равномерно распределенных 15случайных чисел, преобразователь 2код-число импульсов, блок 3 определения смены кода, преобразователь 4числа импульсов в код, регистр 5 памяти и выход б. Преобразователь 2код-число импульсов содержит генератор 7 импульсов, элемент И 8, счетчик 9, элемент ИЛИ 10. Блок 3 определения смены кода содержит регистр11 памяти, схему 12 сравнения и генератор 13 импульсов, Преобразователь4 числа импульсов в код содержитсчетчик 14, схему 15 сравнения,регистры 16 и 17 кода.Датчик случайных чисел работаетследующим образом.Датчик предназначен для выработки случайных чисел, равномерно распределенных в интервале от А до В. Аи В - любые целые числа, которыезадаются с наборного поля. Источник 351 генерирует случайное число в интервале от 0 до 2"-1. Блок 3 определяет,когда число на выходе источника 1изменяется. После получения разрешения от блока 3 определения смены ко да случайное число преобразуетсяпреобразователем 2 в соответствующеечисло импульсов, поступающих на преобразователь 4 числа импульсов в код.Преобразователь 4 преобразует это 45число в код, лежащий в диапазоне отА до В. По окончании преобразованияполученный код записывается в регистр 5,Блок 3 определения смены кода работает следующим образом.С генератора 13 импульсы непрерывно поступают на управляющих входрегистра 11 и записывают в него кодс выходов источника 1, Этот же кодпоступает на первые входы схемы 12 55сравнения, на вторые входы которойпоступает код с выходов регистра 11На выходе схемы сравнения при равенстве.кодов,на входах имеем нулевой потенциал. Когда на выходе ис.точника 1 появится код нового числа,то он сразу поступит на первые входы схемы 12 сравнения. На вторыевходы этот код поступит с задержкой(после очередного импульса генера- А 5 тора 13), Так как некоторое времяна входах схемы сравнения присутствуют разные коды, то на выходепоявится "1 ф, которая поступает навход преобразователя 2 кода в числоимпульсов.Преобразователь 2 работает сле,дующим образом,В исходном состоянии на выходахсчетчика 9 имеется код 00О, врезультате чего имеется логическийнуль на выходе элемента ИЛИ 10. Этотнуль запрещает проходить импульсам сгенератора 7 на выход элемента И 8.Управляющий импульс с блока 3 определения смены кода своим задним фронтом записывает код в счетчик 9, Навыходе схем ИЛИ 10 появится "1",которая откроет элемент И 8, В результате на выход преобразователяи на вычитающий вход счетчика 9 будут поступать импульсы. Когда содержимое счетчика станет равным нулю(как в исходном состоянии), элементИ 8 будет опять закрыт. Таким образом, на выход преобразователя поступят импульсы, число которых соответствует коду, записанному в счетчик 9,Преобразователь 4 числа импульсовв код работает следующим образом.В исходном состоянии в счетчике 14находится число между А и В, Импульсы с выхода преобразователя 2 увеличивают состояние счетчика до тех пор,пока в нем не окажется число В, которое поступает на входы схемы 15 сравнения с выходов регистра 16. При появлении на выходах сМетчика 14 числаВ схема 15 сравнения переносит в него число А с выходов регистра 17,в котором оно хранится. Таким образом, счетчик 14 меняет свое ,состояние от А до В и вновь возвращаетсяв А при каждом срабатывании схемы15 сравнения. Других состояний счетчик 14 принять не может, поэтому еговыходной код после подачи любогочисла импульсов на его вход лежит впределах от А до В.Таким образом, предлагаемыйдатчик, в отличие от известных,позволяет получить случайные числа,.равномерно распределенные в преде"лах заранее заданного диапазона отА до В (А и В - любые целые числа,меньше 2 пи - разрядность источ.ника входного сигнала)Предлагаемый датчик может бытьприменен при испытаниях аппаратуры,на вход которой поступают числа вдиапазоне, на который данная аппаратура расчитана. Отсутствие в вырабатываемых датчиком числах чисел,лежащих эа пределами входного диапазона испытуемой аппаратуры, позволяет сократить время испытанияпутем исключения затрат времени иаподачу нерабочих воздействий и иэуЗаказ 9307/42 Тираж 706 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 чения реакции испытуемой аппаратуры на них, Следовательно, предлагаемый датчик случайных чисел по сравнению с известным позволяет сокртить время испытаний различной аппаратуры с цифровым входом, а с использованием на выходе датчика цифроаналогового преобразователя- и с аналоговым входом. В качестве базового объекта взят датчик случайных чисел, распределенных в интер. 10 вале от 0 до 2 п, построенный на сдвиговых регистрах.Для иммитации сигналов датчиков температуры и давления воды нужет датчик случайных чисел с выходным 15 .диапазоном от 300 до 1000. Применяя датчик с диапазоном чисел от 0 до 1023, на испытание аппаратуры затрачено время Т 1. За это время на вход аппаратуры подаются, кроме 20 рабочих, числа от 0 до 300 и от 1001 до 1023, на которые испытуемая аппаратура не реагирует. Время на подачу тих нерабочих воздействий затрачено зря и составит величину Т, т.е. предлагаемое устройство поэволяет увеличить. производительность труда путем сокращения времени испытаний. Следовательно, время испытаний сокращается на 30.Поскольку стоимость .испытаний аппаратуры составляет б тыс. руб. в месяц, то ожидаемый экономический эффект от использования изобретения на единицу продукции составит 1800 руб. в месяц. Ориентировочная потребность народного хозяйства в изобретении 1000 шт. в год. Годовой экономический эффект от максимального.использования датчика случайных чисел 21 млн. 600 тыс. руб.