Устройство для контроля генератора случайных чисел

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОБРЕТЕНИЯ ИСАНИВТОРСНОМ ДЕТЕЛЬСТВ 24 исБюл. У 13Дапин,цов ни еев, О.ИМ. КузнВ,А, Пе н Е.К.Шаши р 1групруппу 88.8)свиде606 Рвидетел6 06 СССР679.ССР1982,ГЕНЕР льств аетУ 108(57) Изобретение относится к выч0 лительной технике и может бытьпользовано для быстрого обнаружсбоев в генераторе случайных чиЦель изобретения - повышение тоти. Устройство содержит генераттактовых импульсов, генератор 2чайных чисел, регистр 3 сдвига,пу сумматоров 4 по модулю два,элементов НЕ 5, регистры памятитриггерах 6, 7, элемент ИЛИ 8,чик 9, триггеры 10, 11. 1 ил.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в генераторах случайных чисел для быстрого обнаружения возникающих в них отказов.Цель изобретения - повьппение точности. На чертеже приведена блок-схемаустройства. 10Устройство содержит генератор 1тактовых импульсов, контролируемыйгенератор 2 случайных чисел, регистр3 сдвига, группу сумматоров по моду-лю два 4, 4 41, группуэлементов НЕ 5, 5, , 5 т 1, первый регистр 6 памяти на триггерах6 6 , , бщ 1 , второй регистр 7памяти на триггерах 7, 7,,ц, .элемент ИЛИ 8, счетчик 9, 20Р-триггер 10, КБ-триггер 11, вход12 запуска устройства, информационныйвыход 13, контрольный выход 14,Устройство работает следующим образом. 25Генератор 2 случайных чисел покаждому импульсу генератора 1 тактовых импульсов формирует символ случайной бинарной последовательности,который поступает на информационный 30выход 13.Символы случайной последовательности воспринимаются пользователемв том случае, если на контрольномвыходе 14 присутствует сигнал логического "0",Перед началом работы устройстваоднократной подачей единичного сигнала (например, при помощи переключателя П) на вход 12 устанавливают 40счетчик 9 и регистр 3 сдвига в нулевое состояние, а триггер 11 - в единичное состояние, Триггер 10 блокирован единичным логическим уровнемна его асинхронном единичном установочном входе, Поэтому первые И символов (Б - модуль пересчета счетчика9) после запуска бракуются (обычноначальный участок случайной последовательности ГСЧ является нестационарным).По фронту М-го синхроимпульса навыходе счетчика 9 формируется единичный импульс, который сбрасывает триггет 11 в О и устанавливает триггерыб 1 ю 61 бт/ги 77 первого б и второго 7 регистров в единичные состоянияНаБ-входе триггера 10 действует сигнал логического "0", поэтому триггер 10 переходит в режим работы синхронного П-триггера.Если за время между (Ю-тп)-м и 2 Б-м тактовыми импульсами на выходе генератора 2 присутствуют только единичные символы, то на выходах всех сумматоров по модулю два 4, 441 постоянно действуют уровни логического "0" (11=0), а на выходах всех элементов НЕ 5 55 ща сигналы логической "1", Поэтому к моменту появления импульса на выходе счетчика 9 (импульса опроса) все триггеры 6 6 , , 6 находят в единичных состояниях, а все триггеры 7.7, - в нулевых. Следовательно, по фронту импульса опроса в триггер 10 запишется единица, т.е. на контрольном выходе 14 появится сигнал логической 1 свидетельствующий о сбое в генераторе 23и бракующий выборку случайной последовательности длиной,Если за время между (И-тп)-м и 2 Н-м тактовыми импульсами на выходе генератора 2 появится хотя бы один нулевой символ, а остальные символы- единичные, то по фронту синхроимпульса на. выходах всех сумматоров по модулю два группы 4 4, .4 появятся уровни логической "1" (091=1) и соответственно по срезу синхроимпульса все триггеры 6, 6,бщ сбросятся в "0", а триггеРы 71, 7, , 7 1 останутся в состоянии "0. Поэтому импульс опроса запишет в триггер 10 "0", следовательно, на контрольном выходе 14 появится сигнал логического "0" и ситуация считается нормальной.Аналогичные результаты получаются и в случае пачек нулевых (преимущественно) символов генератора 2.Если за время между (И-ш)-м и 2 И-м тактовыми импульсами на выходе генератора 2 присутствует устойчивая периодическая последовательность, период Т которой не превышает ш, то на выходе хотя бы одного сумматора по модулю два 4 , номер 1 которого удовлетворяет условиюш/2+1 сТгде Р - целое (Р=1, 2.ш), будетпостоянный сигнал логического "0",1302 Следовательно, к приходу опрашивающего импульса хотя бы один триггер 6 первого регистра 6 останется в единичном состоянии и зафиксируется сбой в генераторе 2. , 5Если за время между (И-ш)-м и 2 Н-м тактовыми импульсами на выходе генератора 2 присутствует устойчивая меандро-инвертированная последовательность с периодом Т2 ш, то на выходе хотя бы одного сумматора по модулю два 4, номер Е которого удовлетворяет условиюш/2+В;Тес 7215 будет постоянный сигнал А,=0,1 (А =0 при Р четных и А ее 1 при Р нечетных)КЗдесь под меандро-инвертированными последовательностямипонимаются последовательности, составленные из чередующихся последовательностей 1 Ь,1 и 1 Ь, , где ЬЬ, 1 - последо - вательность, противоположная Ь 25 Ь =0,1, Например, если Ъ, ,=1101011010, то меандро-инвертированная последовательность11010001011101000101 , где Ь 0010100101 Например, если генератор 2 в результате сбоя формирует простейшую меандро-инвертированную последовательность видаи и1111 0000 и и35 1111 0000 где и=Т,ш, то на выходе сумматора по модулю два 4 к, сдвиг ск =ш/2+1 между последовательностями (1) на входах которого кратен периоду Т = - 2 и последовательности (1) (Р - четные), будет постоянно присутствовать сигнал А=О (191=0 или 0+0=0), Если сдвиг с кратен половине периокда Т/2 последовательности (1) (Р нечетные), то на выходе сумматора по модулю два 4 к будет постоянно присутствовать сигнал А =1(10=1 или 091=1)к 50Следовательно, в этом случае хотя бы один триггер 6 к первого регистра 6 (Ак 0) либо хотя бы один триггер 7 второго регистра 7 (А=1) к приходу опрашивающего импульса останет55 ся в единичном состоянии, Поэтому на выходе 14 появится сигнал "1", т.е. зафиксируется сбой в генераторе 2. 274 4Если за время между (М-ш)-м и 2 Н-м тактовыми импульсами на выходе генератора 2 будет Формироваться последовательность, отличающаяся от периодичности хотя бы в одном такте, то на выходах всех сумматоров по модулю два 4, 4, , 4 ь,1 будет хотя бы один перепад из "1" в "0" либо из 0" в "1. Поэтому все триггеры 6 62 фбщ и 777 щ первого и второго регистров на КБ- триггерах к приходу импульса опроса будут в нулевых состояниях, следовательно, на выходе 14 сформируется сигнал "0", что свидетельствует о нормальной работе генераторе 2Объем выборки И (так же, как и для известного устройства) и значение ш определяются на основе статистических критериев в зависимости от требуемых уровней доверия. Формула изобретения Устройство для контроля генератора случайных чисел, содержащее генератор тактовых импульсов, выход которого является выходом устройства для подключения к входу "Опрос" контролируемого генератора случайных чисел, Р-триггер, элемент ИЛИ, счетчик, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно содержит регистр сдвига, группу сумматоров по модулю два, группу элементов НЕ, Ю-триггер, два регистра памяти, выходы разрядов которых подключены к входам. элемента ИЛИ соответственно, выход которого соединен с Р-входом В-триггера, синхронизирующий вход которого объединен с установочными входами первого и второго регистров памяти и подключен к выходу счетчика, счетный вход которого объединен с синхронизирующими входами первого и второго регистров памяти и регистра сдвига и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, вход устройства подключен к выходу контролируемого генератора, соединен с информационным входом регистра сдвига и с первыми входами сумматоров по модулю два группы, вто-рой вход каждого .с-го сумматора по модулю два группы соединен с (ш/2++1)-м выходом регистра сдвига (1=1, ш/2, ш - разрядность регистра сдви" га, ш=2 , г=1, 2, ), а выход каждого К-го сумматора по модулю два274 Составитель А, КарасовРедактор Л. Гратилло Техред Л.Олейник Корректор А. Ильин Заказ 1217/48 . Тираж 673 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 5 1302 группы подключен к входу Е-го разряда первого регистра памяти и входу 1 с-го элемента НЕ группы, выход которого соединен с входом К-го разряда второго регистра памяти, установочный 5 вход Э-триггера соединен с единичным выходом КБ-триггера, К-вход которого подключен к выходу переполнения счетчика, а Б-вход КЯ-триггера объединенс входом "Сброс" счетчика, с установочным входом регистра сдвига и является входом "Пуск" устройства, выходом "Ошибка" которого является выходЮ-триггера.