Устройство для контроля генератора случайных чисел

(22) 25.02.83 И, четвертый элемент И, первый вход (6) 23,04.84, Бюл, : 15 которого соединен с инверсным вьг(72). А.И,Кузмич, А.Г,Якубенко, ходом триггера, первый вход первого В,С. Жук и С.Ф.Костюк элемента ИЛИ соединен с выходом пер- (71) Иинский радиотехнический инс- вого элемента И, а его второй входтитут с вторым входом четвертого элемента (53) 681 325(088.8) И и с выходом третьего элемента И,(56) 1;Авторское свидетельство СССР а выход первого элемента ИЛИ - соВ 744608, кл.6 06 Г 15/36, 1978. . счетным входом счетчика; первый. 2. Авторское свидетельство СССР вход второго элемента ИЛИ - с Й -вхо;В 822198, кл. 6 06 Г 15/36, 1979.дом триггера и с выходом второго3- Авторское свидетельство СССР элемента И, второй вход второго эле- В 79 б 85 б, кл,6 Об Г 15/36, 1979 . мента ИЛИ - с 9-входом триггера и(прототип). выходом четвертого элемента И, а(5 ч)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГЕ- выход второго элемента ИЛИ - с К-вхо- НЕРАТОРА СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ, содержащее дои счетчика, первый вход третьегогенератор тактовых импульсов, выход элемента И соединен с прямымвыхокоторого соединен с входом контроли- дом двоичного разряда контролируеруемого генератора случайных чи- мого генератора случайных чиселсел, нервый элемент И, второй эле- второй вход третьего элемента И -мент И, первый вход которого соеди- с выходом генератора тактовых импнен с выходом первого элемента И, сов и с первым входом первого эле"Йтриггер, прямой выход которого мента И, второй вход которого соеди" . Ф соединен с вторым входом второго нен с инверсным выходом двоичного ф 1 элемента И, счетчик, о т л и ч а - разряда контролируемого генератора . 00 ю щ е е с я тем, что, с целью по- случайных чисел, выходом устройства выщения быстродействия, о содержит является выход счетчика.е 5 Ь10880 25 45 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в генераторах случайных чиселдля быстрого обнаружения возникающихв них отказов. 5Задача контроля ( анализа) характеристик и работоспособности генераторов случайных чисел возникает всег-,да при использовании аппаратных генераторов, Степень доверия к ним, обес - 10печение достоверности их работы вомногом определяются средствами ихконтроля. Степень контролируемостигенераторов может иметь различнуюглубину - от контроля по отклонению, 15от матожидания и .дисперсии до определения законов распределения вероятностей и моментов высших порядков.Контроль может осуществляться какс .помощью аппаратных средств, таки с помощью программных, Контрольс помощью аппаратных средств позволяет распределить во времени процессконтроля и потребления случайныхчисел,Известно устройство для автоматического контроля генератора случайных чисел, содержащее блок управления, генератор случайных чисел, первые элементы И, первый элемент 30ИЛИ, второй элемент И, первый элемент задержки, первый счетчик, второй счетчик, дешифратор, третий счетчик, второй элемент ИЛИ, третий ичетвертый элементы И, пятый элементИ, третий элемент ИЛИ, четвертыйэлемент ИЛИ, первый триггер, второйтриггер, второй элемент задержки,пятый элемент И, четвертый счетчик.Практически это не устройство, а система контроля, реализующая попеременно алгоритмы контроля двух основныхпоказателей качества ГСЧ-отклоненияот равновероятности и корреляциоинотго момента 11 1,Недостатком устройства являетсясложность технической реализации ибольшой объем оборудования самогогенератора случайных чисел.Известно устройство для анализавероятностных характеристик дашчи 50ка случайных чисел, содержащее блокуправления, датчик случайных чисел,первый регистр памяти, коммутатор,блок сравнения, второй регистр памятти, индикатор, схему сравнения иблок элементов И. Устройство (безблока генератора ) предстанляет собойблок предварительной обработки инфор 11 2мации, выполняющий функции фбрмирования цепи Маркова-Брунса и предварительного ее анализа Г 23.Блок индикатора в этом устройстве является не чем иным, как цифровым многофункциональным статистическим анализатором, для реализации которо-. го требуется объем оборудования, сравнимый с объемом остальной схемы устройства, что неприемлемо для генераторов широкого применения.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для статистического анализа датчика случайных сигналов, содержащее счетчик числа испытаний, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом "Сдвиг" регистра сдвига, информационный вход которого соединен с прямым выходом датчика случайных чисел, прямой и инверсный выходы которого и выходы регистра сдвига соединены со входами группы переключателей соответственно первая группа выходов которого соединена с группой входов первого элемента, И соответственно, выход. которого соединен со входом счетчика результата, второй элемент И, переключатель и триггер, единичный вход которого соединен с выходом счетчика числа испытаний, вход которого соединен с выходом счетчика числа испытаний, вход которого соединен с выходом переключателя, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и со входом второго. элемента И, группа входов которого соединена со второй группой выходов группы переключателей, выход второго элемента И соединен со вторым входом переключателя и с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера, нулевой вход которого является входом устройства 13 3. Известное устройство позволяет определить условные вероятности появления, тех или иных комбинаций двоичных символов, что в принципе дает возможность исследовать корреляционные характеристики генераторов случайных чисел в широких пределах,. но для этого требуется последующая обработка результатов анализа. При. чем результаты анализа 1,контроля ) определяются после завершения объема выборки.3 108Таким образом, статические ме Гтоды контроля генераторов случайных,чисел и все перечи"ленные устройстваих реализующие, обладают следующимнедостатком " задержкой обнаруженияотказа ГСЧ,.вхудшем случае равнойвремени накопления объема выборки,Массив случайных чисел, сформированный за это время, будучи использованным в реальной задаче, приведет к. частичному или полному искажениюрезультатов. Чобы предотвратить потери, вызванные отказами ГОЧ, процессрешения задачи должен прерыватьсякак можно раньше при их возникновении,Целью изобретения является повышение быстродействия устройства засчет сокращения времени обнаруженияотказа. 10 счетчик 10.. Устройство работает следующим образом.Датчик 2 случайных чисел по каждо 15 му импульсу тактового генератора 1формирует двоичный разряд случайногочисла, т.е. формирует бинарную последовательность, в которой затемподсчитывается число следующих под-,20 Ряд единиц или нулей.Допустим, триггер 3 в единичномсостоянии. При нуле на выход датчикапрохождение импульса тактового генератора разрешается через первый25 элемент И 4 и запрещается через третий элемент И 3. С выхода первогоэлемента И 4 импульс проходит навход первого элемента ИЛИ 8 и далеена счетный вход счетчика результата 10. Одновременно, приходя на второй элемент И б вместе с высоким логическим уровнем с выхода триггера 5,импульсустанавливает триггер 5 по Й -входув нулевое состояние, а также черезвторой элемент ИЛИ 9 сбрасывает в35нуль содержимое счетчика 1 О. Еслина выходе датчика случайных чиселпри следующем тактовом импульсе тожебудет нуль, то с выхода первого эле 40мента И 4 импульс через элементИЛИ 8 пройдет на счетный вход счет"чика 10,результата и увеличит егосостояние на единицу 1 так как предыдущим импульсом триггер 5 установлен45в нуль, то прохождение импульсовчерез элемент И 6 запоещеко ),Последующие импульсы тактовогогенератора при неизменном состояниивыхода датчика 2 случайных чисел будут последовательно увеличивать состояние счетчика 10 результата. Единица, появившаяся на выходе генератора случайных чисел, запретит прохождение импульсов тактового генератора1 через первый элемент И 4 и разре 55 шит их прохождение через третийэлемент И 3, что повлечет за собойперевод триггера 5 в единичное состояние, а также обнуление счетчика Для достижения поставленной цели устройство для контроля генератора случайных чисел, содержащее генератор тактовых импульсов, выход которо го соединен с входом контролируемого генератора случайных чисел, первый элемент И, второй элемент И, первый вход которого соединен с выходом первого элемента И, Я -триггер, прямой выход которого соединен со вто-. рым входом второго элемента И, счетчик, введены два элемента ИЛИ, третий элемент И, четвертыи элемент И, первый вход которого соединен с инверсным выходом триггера, первый вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом первого элемента И, а его второй вход - со вторым входом четвертого элемента И и с выходом треть его элемента И, а выход первого элемента ИЛИ соединен со счетным .входом счетчика, первый вход второго элемента ИЛИ соединен сЯ -входом триггера и с выходом второго элемента И, второй вход второго элемента ИЛИ соединен с 5 -входом триггера и выходом четвертого элемента И, а выход второго элемента ИЛИ соединен с Й-входом счетчика, первый вход третьего элемента И соединен с прямым выходом двоичного разряда контролируемого генератора случай-. ных чисел, второй. вход третьего элемента И соединен с выходом генератор" ра тактовых импульсов и с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом двоичного разряда контроли 8011 4 руемого генератора случайных чисел,выходом устройства. является выход счетчика.На чертеже приведена блок-схемаустройства. Устройство содержит генератор 1тактовых импульсов, контролируемый генератор 2 случайных чисел, эле,менты И 3 и 4, Р 5 -триггер 5, элементы И б и 7, элементы ИЛИ 8 и 9,1088011 е Составит Техред И енк актор Н. Егорова Тирудар изо 74/46 ВНИИПИ Го по дел 3035 Москв.Жул. Проектная Филиал ППП "Патент Уж результата, Последующие импульсы тактового генератора при единичном уровне на выходе блока 2 будут увели чивать состояниесчетчика 11; триг гер 5 будет сохранять свое состояние до. нового изменения выхода контроли" руемого разряда датчика случайных чиселеСхема симметрична относительно подсчета следующих подряд единиц или нулей. Реально, для появления сигнала на выходе устройства нужно, чтобы подряд следовали 2 + 1 одинаковыхи.символов, так как в момент переходаот единичной последовательности к.нулевой (,и наоборот 1 на счетчик 10приходит два импульса - на Й -вхоп и 5 вход + 1. Сигнал на й -входе задерживается дольше - на время задержкиэлемента ИЛИ 9, чего достаточно,чтобы импульс, пришедший вместе сним на счетный вход, не был подсчи" 10 тан.Появление сигнала на выходе счетчика свидетельствует о неисправномсостоянии генератора 2. А. Карасовадь Корректор ЮПодписноео комитета СССРи открытийкая наб. д. 4/5