Генератор псевдослучайных чисел

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 1256159 191 1511 4 Н 03 К 3/8 НИЕ ИЭОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) В.Сумин 621,373(088,8Яковлев В.В.ческие вычислиашиностроение федоров Р.Ф. Стоельные машины.1974, с. 344. льство СССР3/84, 1976,хас Авторское свидеВ 602975, кл. Н 03 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) ГЕНЕРАТОР ПСЕВДОСЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ(57) Изобретение относится к импульсной технике, Цель изобретения - повышение надежности работы генератора.Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, делитель 2 частоты,регистр 3 сдвига с сумматором по модулю два в цепи обратной связи, мультиплексоры 4.1-4 Для достиженияпсставленной цели в генератор введены формирователи 5, 6 и 7 импульсов, регистры 8 и 9 сдвига, счетчик1 О, дешифратор 11, группа сумматоров12 по модулю два, группа элементовИ 13, коммутатор 14 и регистр 15 собразованием новых связей междуэлементами устройства. 3 ил.56159 1 12Изобретение относится к импульсной технике.11 ель изобретения - повышение надежности генератора псевдослучайных чисел.На фиг. 1 представлена структурная схема генератора псевдослучайных чисел; на фиг. 2 - таблица последовательности состояний разрядов регистров сдвига; на фиг. 3 - таблица последовательности состояний разрядов регистра.Генератор псевдослучайных чисел содержит генератор 1 тактовых импульсов, выход которого соединен с входами делителя 2 частоты и регистра 3 сдвига с сумматором по модулю .два в цепи обратной связи, выходы которого соединены с информационными входами мультиплексоров 4.1-4.ь, первый 5, второй 6 и третий 7 формирователи импульсов, первый 8 и второй 9 регистры сдвига, счетчик 10, дешифратор 11, группу 2 сумматоров по модулю два, группу 13 элементов И, коммутатор 14 и. регистр 15, соответствующие выходы которого соединены с входами управления соответствующих мультиплексоров 4.1-4.п и первой группой входов коммутатора 14, выходы которого соединены с информационными входами регистра 15, соответствующие входы синхронизации которого соединены с соответствующими выходами группы 13 элементов И, первые входы которых соединены с соответствующими выходами группы 12 сумматоров по модулю два, первые входы которых соединены с соответствующими выходами первого регистра 8 сдвига и соответствующими входами второй группы входов коммутатора 14, соответствующие входы третьей группы входов которого соединены с вторыми входами соответствующих сумматоров по модулю два группы 12 и выходами второго регистра 9 сдвига. Первый вход регистра 9 соединен с первым входом первого регистра 8 сдвига и выходом второго формирователя 6 импульсов, вход которого соединен с выходом дешифратора 11 и входом третьего формирователя 7 импульсов, выход которого соединен с первым входом счетчика 10 и вторыми входами первого регистра 8 сдвига и второго регистра 9 сдвига, вход синхронизации которого соединен с вторым 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 входом счетчика 10, входом синхронизации первого регистра 8 сдвигаи выходом первого формирователя 5импульсов, вход которого соединен свыходом делителя 2 частоты и вторыми входами элементов И группы 13,Выходы счетчика. 1 О соединены с входами дешифратора 11.Генератор псевдослучайных чиселработает следующим образом,В исходном состоянии в регистр 3сдвига с сумматором по модулю двав цепи обратной связи занесено произвольное (ненулевое), число, де -литель 2 частоты и счетчик 10 уста-,новлены в нулевое состояние. Дляп=4 регистр 15 установлен в состояние 01100000, регистр 8 сдвига - всостояние 0011, регистр 9 сдвига -в состояние 0101 (цепи начальнойустановки не показаны). Такое состояние разрядов регистра 15 обеспечивает прохождение сигналов с выходов разрядов регистра 3 сдвига ссумматором по модулю два в цепи обратной связи на выход устройства.Под действием импульсов с выхода генератора 1 тактовых импульсовпроисходит генерирование псевдослучайных чисел регистром 3 сдвига ссумматором по модулю два в цепи обратной связи. После формирования2 -1 чисел (и - разрядность регистра 3 сдвига) регистр 3 сдвига с сумматором по модулю два в цепи обратной связи возвращается в исходноесостояние, а с выхода делителя 2 .частоты на вторые входы элементов Игруппы 13 поступает сигнал. Прохождение сигнала через. элементы И группы 13 определяется состоянием соответствующих разрядов регистров 8 и9 сдвига, анализируемым сумматорамипо модулю два группы 12. Лля=4 иуказанного выше состояния разрядоврегистров 8 и 9 сдвига сигнал с вы-хода делителя 2 частоты проходит через первый и второй элементы И группы 13 на соответствующие входы синхронизации регистра 15 и осуществляет запись в него сигналов с выходовкоммутатора 14, т,е. с его первогои второго элементов коммутации.Состояние выходов коммутатора зависит от состояния разрядов регистров 8 и 9 сдвига и в данном случаесоответствует для первого элементакоммутации содержимому либо третьегои четвертого, либо седьмого и восьмого разрядов регистра 15, а для второго элемента коммутации - содержимому либо первого и второго, либо пятого и шес"ого разрядов регистра 5 15. При указанных в строке 2 таблицы (фиг. 2) состояниях разрядов регистров 8 и 9 сдвига происходит обмен информацией между первым, вторым и третьим, четвертым разрядами соответственно регистра 15 (фиг. 3).Таким образом, на управляющие входы мультиплексора 4,1, соединенные с выходами первого и второго разрядов регистра 15, и мультиплексора 4,2, 5 соединенные с выходами третьего и четвертого разрядов регистра 15, подаются комбинации сигналов, указанные во второй строке таблицы Фиг.3 (для мультиплексоров 4.3 и 4.4 соот ветственно), В результате в течение следующих 15 тактов работы генератора 1 тактовых импульсов выходы первого и второго разрядов регистра 3 сдвига с сумматором по модулю два в 25 цепи обратной связи скоммутированы на второй и первый выходы соответст-венно генератора псевдослучайных чисел. Задним фронтом импульса с выхода делителя 2 частоты, выделяемым ЗО формирователем 5 импульсов, производится сдвиг информации в регистрах 8 и 9 сдвига в соответствии с второй строкой таблицы (Фиг, 2), где стрелками указано направление смены информацииНовое состояние регистров 8 и 9 сдвига подготавливает третий цикл работы генератора псевдослучайных чисел, в котором выходы первого, второго и третьего разрядов регистра 3 сдвига с сумматором по модулю два в цепи обратной связи коммутируются на третий, перв:й и второй выходы соответственно устройства, т.е. обеспечивается генерация чисел с порядком 2, 3, 1, 4 следования разрядов. Перестановки разрядов регистра 3 сдвига с сумматором по модулю два в цепи обратной связи показаны в скобках таблицы (фиг. 3). 50Описанным образом устройство работает 11 циклов. Для 12-го цикла эта последовательность нарушается, так как (строки 12 и 13, фиг. 3) необходимо произвести перестановку 55 сразу всех. разрядов числа. Поэтому по поступлении 11-го импульса с выхода делителя 2 частоты (12-й цикл работы) на вход счетчика 1 О на выхо-, де дешифратора 11 появляется сигнал, который обеспечивает запуск формирователя 6 импульсов, сигнал с выхода которого производит установку второго разряда регистра 9 двига и третьего разряда регистра 8 сдвига в единичное состояние (строка 12, фиг. 2). После этого цикла осуществляется перестановка в каждом цикле только двух разрядов. Сигнал на выходе дешифратора 11 меняется, запускается Формирователь 7 импульсов, устанавливающий сигналом своего выхода третий разряд второго регистра 9 сдвига и четвертый разряд первого регистра 8 сдвига в нулевое состояние, а также обнуляющий счетчик 10. Далее перестановка 4-х разрядов сразу осуществляется после 24-го цикла работы (т.е.=24 цикла) и начинается новый цикл работы устройства, аналогичный описанному (строки 1-24, иг. 3).Таким образом, генератор псевдослучайных чисел Формчрует последовательность псевдослучайных чисел с пе- риодом п (2"-1), а совокупность его блоков 5-15 обеспечивает необходимые для этого перестановки выходов разрядов регистра 3 сдвига с сумматором по модулю два в цепи обратной связи на выходе устройства.Формула изобретенияГенератор псевдослучайных чисел, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входами делителя частоты и регистра сдвига с сумматором по модулю два в цепи обратной, связи, выходы которого соединены с информационными входаии мультиплексоров, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, ои содержит первый, второй и третий формирователи импульсов, первый и второй регистры сдвига, счетчик, дешифратор, группу сумматоров по модулю два, группу элементов И, коммутатор и регистр, соответствующие выходы которого соединены с входами управления соответствующих мультиплексоров и первой группой входов коммутатора, выходы которого соединены с информационными входами регистра, соответствующие входы синхронизации которого соединены59 " Ьдом второго формирователя импульсов,вход которого соединен с выходом дешифратора и входом третьего формирователя импульсов, выход которого соединен с первым входом счетчика и вторыми входами первого регистра сдвига и второго регистра сдвига, входсинхронизации которого соединен свторым входом счетчика, входом синхронизации первого регистра сдвигаи выходом первого формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом делителя частоты и вторыми входами элементов И группы, выходы счетчика соединены с входами дешифратора. 12561 5 первые входы которых соединены с 10 15 15, УХр О,УХФ лаюа У г Р К(г) (У) (у) Ф (У) г) (т)(4) 0 й) о уг О 74 б Ю 77 УЮ УУ Яу г 7 гг О г 4 О 74 б 77 УВ 1 У го гт гг О г 4,Бурмистрнич Составительедактор В.Петраш Техред М.Ход ректор И.М Тираж 816 ВНИИПИ Государствен по делам изобретен 035, Москва, Ж, Р Заказ 4834/55 Подпиго комитета СССРи открытий д. 4/ кая 1зводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 с соответствующими входами группыэлементов И, первые входы которыхсоединены с соответствующими выходами группы сумматоров по модулю два,соответствующими выходами первого регистра сдвига и соответствующимивходами второй группы входов коммутатора, соответствующие входы третьейгруппы входов которого соединены свторыми входами соответствующих сумматоров по модулю два группы и выходами второго регистра сдвига, первыйвход которого соединен с первым входом первого регистра сдвига и выходу, га г,Р, д.,ж07 70 дд 00дд - 07 Уд ддОд 00 07уд10 ао одау07 уа од. 00дд 07 10дд00 0070 дд да 0701 Ю дд ад00 07 10 0000 оо ау -10г-70, 07;.,10. 0707 то аоод 07 - уа 00ад 00 ду 1010 дд00 0107. 70 - ад ООод Оуто оаа од 07 Уадд 00 01от уо ао 00О 01 70 Рада а ат 70Уо ЧЮ 10 011 1 3ОУ 10 да Оа .ФЬг. 8 00 17)Ю 07 (г) 07 (г) 70 07 (г) аа (1) а 10 (ю) ао Уа (4 Ут 104 Ут Од(7);УУ (4) УУ (4) Оа (7)-,УУ (4) 01 (г) 17 Й) . 01 (г)ад(1) та (л 70 (у) аа (у) 10 И) ат (г) 70 (.У) 01 (г) 00 (7) 07 07 (г) ао 07 (г) 77 01 (г) 77 оа (т) 17 17(4) ао ( 17 (4) 10 (,7). 17 (4) УО (У) т ,Б га 70 (4 17 (4) 70 У) УУ 14) аа (у) 17 4)00 (1) ут (4) ау (г)14) 07 (г) а (У) -О (г)