Генератор случайных двоичных чисел

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ЯО, 4606 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ входа- И груп азряд ервый яется ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54)(57) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАИНЫК ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ, содержащий генератор пуассоновского потока импульсов,которого подключен к .прямому входу элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с входом равновероятностного двухпопюсника, .первый вы ход которого соединен с входом делителя частоты, и"разрядный двоичный счетчик, выходы разрядов которого соединены с первыми ми соответствующих элементов пы, выходы которых являются р ными выходами генератора, п элемент И, выход которого явл знаковым выходом генератора, а первый вход первого элемента И яв.ляется входом "Опрос" генератора и соединен с вторыми входами элементов И группы и инверсным входом элемента ЗАПРЕТ, о т л и ч.а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены (и+1)- разрядный реверсивный двоичный счетчик, группа элементов НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ, второй элемент И, первый, второй и третий элементы задержки, при этом вычитающий и сум. мирующий входы реверсивного счетчика подключены соответственно к первому и второму выходам равно- вероятностного двухполюсника выход переноса делителя частоты соединен с входами первого и второго элементов задержки, выходы которых соединены соответственно с входом "Сброс" (ьф 1)-разрядного реверсивного двоичного счетчика и входом "Установка" ь-разрядного двоичного счетчика, подключенным к первому входу второго элемента И, выход которого через третий элемент задержки соединен со счетным входом п -разрядного двоичного счетчика, выходы о младших разрядов (ь+1)- разрядного реверсивного двоичного счетчика подключены к первым входам одноименных элементов НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ группы, выходы которых сбединены с информационными входами одноименных разрядов п- разрядного двоичного счетчика, вторые входы элементов НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ группы соединены с вторыми входами первого и второго элементов И и подключены к выходу старшего (и+1)-го разряда (й+ 1)-разрядного реверсивного двоичного счетчика.1 1Изобретениеотносится к вычислительной технике и может быть использовано при построении датчиковнормально Распределенных двоичныхчисел с нулевым средним и регулируемым средне-квадратическим отклонением.Цель изобретения - повышениеточности работы генератора. за счетприближения коэффициента эксцессакривой распределения формируемыхслучайных чисел к нулю.На фиг.1 приведена структурнаясхема генератора; на фиг.2 - структурная схема одного элемента НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ; на фиг.3 - кривая1 распределения чисел, формируемыхизвестным генератором, гауссоваякривая 11 с той же дисперсией, чтои кривая 1, кривая 11 распределениячисел, формируемых предложеннымгенер ат ором.Генератор случайных двоичныхчисел содержит генератор 1 пуассоновского потока импульсов, элементЗАПРЕТ 2, равновероятностный двух.полюсник 3, делитель 4 частоты, реверсивный счетчик 5, группу 6 элементов НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ, счетчик 7,группу 8 элементов И,первый 9 ивторой 10 элементы И, первый 11,второй 12 и третий 13 элементы задержки. Кроме того, каждый элементНЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ содержит элементИ 14, элемент И 15 с инверснымивходами и элемент ИЛИ 16 с инверснымвыходом.Генератор работает следующимобразом.Пуассоновский поток импульсов интенсивностью 2 Л с выхода генератора 1 через открытый в отсутствиеимпульсов опроса элемент ЗАПРЕТ 2поступает на вход равновероятностного двухполюсника 3; На выходахдвухполюсника 3 образуются два независимле пуассоновские потока с интенсивностью 1. Первый поток интенсивностью А поступает на суммирующийвход реверсивного счетчика 5, второй.поток той же интенсивностина вычитающий вход реверсивногосчетчика 5 и вход делителя 4 частотыНа выходе делителя 4 образуется поток Эрланга К го порядка с параметром й, где (1 с +1) - коэффициентделения делителя 4 частоты,Дпя облегчения анализа работыгенератора временно отключают вы 198518 зчитающий вход реверсивного счетчика 5, Тогда за интервал времени,определяемый : импульсами потокаЭрланга 1-го порядка с параметром/в реверсивный счетчик 5 поступает= 0,1,2, импульсов потокас веРоятностямие е+ 10 Мс" р,Распределение (1) является симметричным биномиальным раснределением, приближающимся при возрастании К 1 7-8 к гауссовой кривой с 15 параметрамн юыкк и 4 =2 М.Коэффициент эксцесса кривойраспределения (1) р -- убывает: 27 к+1с возрастанием К.Для приведения распределения (1) 21 к центрированному (в=О) нормальномураспределению необходимо в каждомцикле работы генератора уменьшатьсостояние реверсивного счетчика 5на К единиц. С этой целью вычитающий 25 вход Реверсивного счетчика 5 подключен к входу делителя 4 частоты.Состояния реверсивного счетчика 5 .к моментам появления импульса навыходе делителя 4 частоты представлены либо в прямом Хп, либо в дополнительном Х кодах. Признакомраспознавания формы кодов (прямойили дополнительной) является состояние сд,б О,старшего (и+1)-го разряда реверсивного счетчика 5, число(п+1) разрядов которого определяется из соотношенияи 1 оя (+1+АЙ), (2)При а 10(1) группа 6 элементовНхЭКВИВАЛЕЙТНОСТЬ (кажкыр ик которых 40 реализует логическую функцию АХ,х )передает состояние разрядов ревер сивного счетчика 5 на информационныевходы Разрядов счетчика 7 без изменения (с инверсией),.Если а"-1, то дополнительночерез открытый второй элемент И 10импульсы записи (установки) инверсного кода реверсивного счетчика 5,в счетчик 7 спустя небольшое время 50 ь,определяемое третьим элементомзадержки 13, суммируются в счетчике 7, Реализуя преобразование дополнительного кода Хр в прямойХ=Х +1.55 В любом случае (ащ+ О или 1)в счетчике 7 присутствует случайноедвоичное число с одностороннимнормапьным распределением (кривая3 119 111, фиг.З). Знак числа определяется" состоянием а старшего разряда репиверсивного счетчика 5, которое поступает на знаковый вентиль (первый элемент И 9 генератора.Очередность срабатывания основных элементов генератора определяется величинами соответствующих элементов задержек, Каждый импульс с выхода делителя 4 частоты через время Т определяемое вторым элементом задержки 12 и необходимое для завершения переходного процесса в реверсивном счетчике 5, переписывает текущее состояние реверсивного счетчика 5 в счетчик 7 (при а =О - без изменения, а при а =1 - с инверсией состояний разрядов). Спустя время 7 1 ь +ь, определяемое первым эле 8518 4ментом задержки 11 и необходимое для образования в счетчике 7 нового случайного числа, текущее состояние реверсивного счетчика 5 сбрасывается и начинается новый цикл работы генератора.Средняя длительность одного ра,бочего цикла составляетЬ 1111.Т, =Для получения последовательностинезависимых случайных чисел импульсы опроса поступают на входы группы 8 элементов И и первого элемента И 9.При этом период Т опроса генератора со ст авля ет1198518 вл Составитель И.Столяровред Л.Иартяшова Корректор М.Макси дактор И,Дылы 5 ППП "Патент", г.Ужгород Проектная, 4 акаэ 7722/48Т ВНИИПИ Государствен по делам изобрете 113035, Москва, Жиражногоний5, Р 09 П оиитета СС открытий шская наб.