Генератор равномерно распределенных случайных чисел

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1566348 А 5)5 0 0 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ А ВТОРСКОМУ СВИ ЬСТВУ 21 22 е быстродейстерно распредел. Это достигаповышен а равно являетс вия генератор ленных случас ется введение датчика 2 ран ры, регистра Р 19олитехнически ых ератор второго ной двоичной ца, блока 5 синмвге свероя сдвиг идетельство ССС 6 1" 7/58, 1985 тельство СССР Г 7/58, 1981. сле получаемых выходов датчичной циЛрьс. ого случайного ом сдвигов в ичение быстроы диапазона и слоя в зависимости от чис Н 1 АСПРЕДЕЛЕН(54) НЫХ (57) тель вано РАВ ЧИСЕЛЕНЕРАТО УЧАЙНЫХ новероятн в ов раремяисса ыработки очере опреде ре 4 с ия ген ется числ ига, Увел ычисл е относится к и мохет быть зобрете й техни гис ьзо- расляет про тора поз микропро ерн ирования равноучайных чиселном. Целью изо я м пытани оро дитих переетеенных сл очих частотах. 2 ил. енн паз ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР)( 1256023, кл, ЬАвторское свидР 991422, кл; ( 0 хронизации, накапливающего сумматора 9, регистра 10 памяти. Очередное случайное число получается путем по тельного сдвига верхней гра"Сброс" сумматора 9, "Опрос" датчиков.1 и 2. По сигналу "Запись" в регистр 4 сдвига с входа задания на.чальных условий записывается максимальное значение у =А диапазона генерируемых случайных чисел. По сигналу"Сброс" в накапливающий сумматор 9записывается значение но=О. По сигналу "Опрос" датчики 1 и 2 независимо друг от друга вырабатывают на сво,их выходах рянновероятные двоичныецифры р и ро соответственно,50 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для моделирования равномерно распределенных случайных чисел с. пере 5менным диапазоном.Цель изобретения - повышение быстродействия генератора равномерно распределенных случайных чисел.На фиг. 1 представлена структурная Осхема предлагаемого генератора; нафиг. 2 - блок-схема алгоритма работыблока синхронизации.Генератор ранномерно распределенных случайных чисел с:,ержит первыйи второй датчики 1 и 2 равновероятнойдвоичной цифры, генератор 3 тактовыхимпульсов, регистр 4 сдвига, выход4.1 старших разрядов (разряды 1,2п) регистра сдвига,.выход 42 млад Ошего разряда (рязряд 0) регистрасдвига, блок 5 си:-хронизяции, группу 6 элементов И, э,.емент ИЛИ 7, элемент И 8, накапливающий сумматор 9,регистр 10 памяти и информационныйвыход 11.Регистр 4 сднига предназначен дляхранения максимального значения диапазона генерируемых случайных чисели его последовательного деления на 2. ЗОБлок 5 синхронизации предназначен дляреализации алгоритма работы генератора (фиг. 2).Генератор работает следующим образом,В исходном состоянии сигналы навыходах блока 5 синхронизации отсутствуют, генератор 3 тактовых импульсон выключен,11 о сигналу "1 Уск" начинает работать генератор 3 тактовых импульсовС приходом первого тактового импульса начинает работать блок 5 син.хронизации. На шаге Ш 2 блок 5 синхронизации выдает сигнал + в накяплинянщий сумматор 9. К этому моменту времени на информационный вход накапливающего сумматора 9 поступает код с выходов элементов И группы 6. Если р =О, указанный код нулевой. Если р,=на инФормационный вход накапливающего сумматора 9 через элементы И группы 6 подается код с выхода 4. старших разрядов регистра 4 сдвига, т,е. содержимое регистра 4, деленное ня 2. Следовательно, на информационный вход накапливающего сумматора 9 поступает кодРо (Уо 2) фгде- знак операции целочисленногоделения.Одновременно на вход переноса накапливающего сумматора 9 .поступает значение с выхода элемента И 8. Еслир О, на вход перенося, очевидно, поступает значение О. Если р" =1, ня, вход переноса через элемент Й 8 с выхода 4.2 подается младший разряд ре.гистра 4 сдвига, т,е, остаток от деления содержимого регистра 4 на 2. ДруГими словами, ня вход пераноса някапливаемого сумматора 9 поступает кодР (уошо 2)гдЕ шой - знак операции вычисленияостатка от целочисленногоделения.Таким образом, при выполнении шага Ш 2 в накапливающем сумматоре 9 записывается числоз( =зо+ро (уо 2)+ро (уош ф где з - предыдущее содержимое накаполиняющего сумматора 9;р - двоичная цифра на выходе пероного датчика 1;(у2) - код, поступающий с выхода4. старших разрядов регистра 4;р" - двоичная цифра на выходеовторого датчика 2; (у шо 62) - значение младшего разрядас выхода 4.2 младшего разряда регистра 4.На шаге ШЗ анализируется значениевыхода элемента ИЛИ 7. Если все старшие разряды регистра 4 равны О, следующим выполйяется шаг 64, В противном случае следующим выполняетсяшаг Ш 5.Ири выполнении вага Ш 5 блок 5 синхронизации выдает сигналы Сдвиг5 15663 в регистре 4 и "Опрос" датчиков 1 и 2.11 ри этом в регистре 4 сдвига выполняется сдвиг, и содержимое регистра 4становится равным ун=(ув 2). На выхо. дах датчиков 1 и 2 появляются случайные двоичные цифры р, и р, соответст венно, 11 осле шага Ш 5 блок 5 синхронизации вновь выполняет шаг Ш 2,1 осле шага Ш 2 вновь выполняется шаг ШЗ, на котором анализируется выход элемента И 31 И 7. Если выход элемента И 31 И 7 отличен от нуля, т.е. хотя бы один из разрядов выхода 4.1 регистра 4 отличен от нуля яповь выполняется шаг Ш 5, Ш 2 и т.д.11 ри выпоЛнении шага Ш 4 блок 5 синхронизации выдает управляющий сигнал "Запись" в регистр. 10 памяти. 11 ри этом в регистре фиксируется случайное 20 число г, которое появляется и на выходе 11 генератора.К моменту выполнения шага Ш 4 в накапливающем сумматоре 9 зафиксировано слУчайное число г,г=вк, где к - номеР 25 первого значащего разряда числа А. Из способа получения числа (деление А пополам, повторное деление полученного числа пополам и т.д., суммировани соответствующих чисел и остатков деле- ЗО ния в зависимости от значения случайных двоичных цифр на выходах датчиков 1 и 2) следует, что 0( г 6 А, причем закон распределения случайных чисел г является равномерным.С выполнением шага Ш 4 цикл выра 35 ботки очередного случайного числа г завершен. 11 осле выполнения шага Ш 4 начинается новый цикл: вновь выполняется шаг Ш 1,Ш 2 и т.д.40Формула изобретенияГенератор равномерно распределенных случайных чисел, содержащий датчик равновероятной двоичной цифры,генератор тактовых импульсов, группуэлементов И, элемент ИЛИ, элемент И,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью увеличения быстродействия, внего введены второй датчик равновероятной двоичной цифры, регистр сдвига,накапливающий сумматор, блок синхронизации и регистр, причем вход запуска генератора является входом запуска генератора тактовых импульсов,выход которого соединен с тактовымвходом блока синхронизации, первыйвыход которого соединен с входамиопроса первого и второго датчиковравновероятной двоичной цифры, выходпервого датчика равновероятной двоичной цифры соединен с первыми входамиэлементов И группы, выходы которыхсоединены с группой информационныхвходов накапливающего сумматора, информационный вход которого соединенс выходом элемента И, первый вход которого соединен с выходом второгодатчика равновероятной двоичной цифры, выход младшего разряда регистрасдвига соединен с вторым входом элемента И, группа выходов старших разрядов регистра сдвига соединена свторыми входами элементов И группыи с группой входов элемента Ю 1 И, выход которого соединен с входом останова блока синхронизации, второй итретий выходы которого соединены свходами записи и сдвига регистрасдвига соответственно, четвертый ипятый выходы блока синхронизации соединены с входами обнуления и разрешения суммирования накапливающегосумматора соответственно, выход накапливающего сумматора соединен с информационным входом регистра, входзаписи которого соединен с шестымвыходом блока синхронизации, выходрегистра является информационным выходом генератора.1566348Составитель ,ФеликсонРдактор О.Юрковецкая Техред П.Олийнык Корректор М,Максимишинец Заказ 1222 Тираж 558 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101