Генератор случайных равномерно распределенных двоичных цифр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 9) ( 06 Р 7 58 ТЕНИЯ И Е ИЗ Н АВ Трудового КрасДружбы народови. А.Н.Тупос е ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(7 1) Казанский орденаного Знамени и орденаавиационный институт илева(56) Авторское свидетельство СССР р 445134, кл. С 06 Р 7/58, 1972,Авторское свидетельство СССР Кр 249040, кл. С 06 Р 1/02, 1969. (54)(57) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ РАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННЪХ ДВОИЧНЫХ ЦИФР, содержащий сумматор.по модулю два, первую группу генераторов импульсов О-триггер, генератор тактовых импульсов, о т л и ч а ю щ и й с я .тем, что, с целью повышения точност он содержит вторую группу генераторов импульсов, группу регистров сдви га и группу сумматоров по модулю два, выходы которых соединены ссоответствующими входами сумматорапо модулю два, выход которого соеди-нен с 3 -входом Э -триггера, выходкоторого является выходом генератора, а С -вход 0 -триггера подключенк выходу генератора тактовых импульсов, выходы генераторов импульсов первой группы соединены с входами "Сдвиг" соответствующих регистров сдвига группы, информационныевходы которых подключены к выходамсоответствующих сумматоров по модулюдва группы, первые входы которыхподключены к выходам соответствующих генераторов импульсов второйгруппы, выходы 1 -го ( 1 = 1, п -1,где и - число разрядов каждого регистра сдвига группы) и п -го разрядов каждого регистра сдвига группы соединены соответственно с. вторыми третьим входами соответствующегосумматора по модулю два группы.12002 Изобретение относится к вычислительной технике и может найти приме-. нение при статистическом моделировании на электронных выгслительных машинах.Цель изобретения - повышение точности,86 2Генератор работает следующимобразом,При подключении напряжения пита-,ния к генератору каждый ) -й генератор импульсов обеих групп начинаетформировать последовательность типаНа фиг. 1 приведена схема предла-.гаемого генератора; на фиг. 2 и 3 -схемы генераторов импульсов первой ивторой групп.Генератор содержит первую группугенераторов 1, 1, , 1 импульсов, вторую группу генераторов 222, , 2 импульсов, группу регистров 3 3, , 3 сдвига, с сумматорами 4 4 , , 4,по модулюдва в цепях обратньсс связей, сумматор 5 по модулю два, триггер 6, генератор 7 тактовых импульсов, выходную клемму 8.Каждый 1 -й генератор 11 импульсов первой группы ( 1 " 1, в , гдев - число генераторов импульсов вгруппе) состоит (фиг. 2) из нечетного числа элементов НЕ 9, 9,9 ( 3 = 1) соединенных в кольцо,26+1 1 эвыходом 10 1 -го генератора импульсов является вЫход одного из элементов НЕ 91, 9292 (например9 ). Каждый 1 -й генератор 220+1импульсов второй группы состоит изнечетного числа элементов НЕ 11,11, , 11 +(д - 1,в ), соединенных в кольцо, выходом 12-гогенератора импульсов является выхододного из элементов НЕ 11, 11,..,11 1 (например, 11 ,)Причем23 и.число элементов НЕ 9, 9,926 н1для каждого 1 -го генератора 11 им, пульсов первой группы некратно какчислу элементов НЕ 9, 9"921для каждого-го генератора 1 импульсов первой группы ( 3, = Г,в ,1), так и числу элементов НЕ 11112у 111 и 11 9 11 Яэ ф фф1 1для каждогого и 1 с гогенераторов 2 1 и 2импульсов второйгруппы ( 3 = 1,в ),Работа генератора случайных двоичных цифр основан на свойстве взаимно флуктуирующих.структурно-сложныхпоследовательностей, поступающихна входы логического элемента,порождать случайную асихронную последовательность на выходе этогоэлемента,.Т =ьЭ.р.ср. 10 где Р - число элементов НЕ 9, 9,9 д 1 или 11 1111 ,1, в кольце 1 -го генератора импульсов из первойи второй группы,15 ъа,р + а,р3зэ р ср 2- среднее время задержки распространения сигнала черезодин из элементов НЕ 9, 9,92 Е или 11 1111 ц,25 где ,аи 1 - время задержек распространена.рния сигнала соответственнопри включении и выключении 30 логического элемента.Устойчивость процесса генерации обеспечивается нечетным числом элементов НЕ 9 92, , 9или 1111., 11 в кольце 1 -го.1 ф ф 23+1З 5 генератора импульсов обеих групп(в кольце из нечетного числа инвертирующих логических элементов постбянно присутствует логическое противоречие "1=0"., которое обуславли вает устойчнвый процесс генерирования двоичной последовательности.типа "меандр").1Работа каждого-го регистра3 сдвига с сумматором по 4модулюдва в цепи обратной связи синхронизируется отдельным генератором 1импульсов. В любой момент временирегистр 3 сдвига находится в одномиз 2возможных состояний, но, 50 так как последовательности с выходов генераторов 1 и 2 независимы и взаимно флуктуируют, тосостояния регистра 3 сдвига чередуются случайным образом, Следова тельно, каждый из регистров 3сдвига с сумматором 4 по модулюдва в цепи обратной связи генерирует на выходе сумматора 4 по1 или 3 2 или 3 1 или 5 1, 3,4 илиб4 или 5 О 3 или 7 2 или 91, 4, 7, 8 или 14 3 или 14 7 или 11 3 или 17 2 или 19 1 или 21 22 5, 9, 14 или 8 3, 7, 8 или 22 2840 3, 9 3, 15, 19или 25 3 1200286модулю два структурно-сложную случайную последовательность, в которой уровни "Лог. 1" и "Лог. 0" правновероятны.На входы сумматора 5 с выходовсумматоров 4 42 Ф " ., 4 в по 4модулю два поступают взаимно флуктуирующне структурно.-сложные незави . симые случайные последовательности.На выходе сумматора 5, выполняющего 1 О 6линейную болевую функцию, формируется случайный процесс типа белого шума, спектральная плотностькоторого распределена равномернои ограничена сверху лишь быстродействием сумматора 5. По сигналуот генератора 7 тактовых импульсовйз случайного процесса формируетсяи запоминается в триггере 6 на 11такт синхронная равновероятностнаядвоичная цифра, значение которой свыхода триггера 6 поступает на выход 8 устройства.Для получения на выходе сумматора 5 случайного процесса иаксималь,ной структурной сложности целесообразно настраивать регистры 31, 32,Зв сдвига с сумматорами 4, 20 42, , 4,по модулю два в цепях 4 обратных связей на разные примитивные 21полиноиы вида9(х)Ф х +х 1где1, в; 1 = 1,п;Ф 1(конкрет. ные значения и иданы в таблице).35С той же целью количества зле" ментов НЕ в кольцах генераторов импульсов обеих групп целесообразно выбирать взаимно некратными.В таблице представлены данные для настройки регистров сдвига на примитивные полиномы. Т=2-1о1531631275111023204732767131071 2621431048575 2097151 419430383886073355443 1268435455