Генератор псевдослучайных чисел

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) П) 58 1)Я С 06 АНИЕ ИЭОБРЕТ ИДЕТЯЛЬСТВ У АВТОРСКОМУ(71) Научно-исследтут интроскопии Ткого института им(57) Изобретениетельной техникевано при решении осится к вычислиь испол ж онте ч метод ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР В 1529218, кл, С 06 Р 7/58, 1987.) ГЕНЕРАТОР 11 СЕВДОСЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ Карло, имитации случайных процессов,статистическом моделировании. Цельизобретения - повышение надежности работы генератора за счет устранениясоойных ситуаций. Генератор содержитгруппу 1 В-триггеров, коммутатор 2,генератор 3 равновероятного бинарногосигнала, генератор 4 тактовых импульсов, сумматор 5 по модулю два, группу6 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элементзадержки, первый 8 и второй 9 элементы И-НЕ и дополнительный 1)-триггер 10. Цель изобретения достигаетсявведением элемента задержки, первогои второго элементов И-.НЕ, дополнительного 1)-триггера с соответствующимисвязями. 1 ил.,табл.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при решении задач методом Монте-Карло, имитации случайных сигналов,, статистическом моделировании и т,д.Целью изобретения является повышение надежности работы генератора засчет устранения сбойных ситуаций.На чертеже дана структурная схемагенератора.Генератор содержит группу 0-триггеров 1, коммутатор 2, генератор 3равновероятного бинарного сигнала(ГРБС), генератор 4 тактовых импульсов (ГТИ), сумматор 5 по модулю два,группу элементов ИСКХКЧЙОЩЕЕ ИЛИ б,элемент 7 задержки, первый 8 и второй 9 элементы И-НЕ и дополнительныйВ-триггер 10. 20Генератор работает следующим образом.Пусть на и-м такте его работы вгруппе 1-триггеров занесено двоичноечисло Хп, которое подается на инфорМационньи вход коммутатора 2. Коммутатор 2 передает на выход сигналыХ(,) Х(и)лишь с определенныхД-триггеров группы, выбранных исходяиз условия получения псевдослучайной 30последовательности максимальной длины при определенном виде порождающего полинома. В результате формируетсяонределенная структура обратной связи.Изменение этой структуры, т,е, пере-.35ход к другому режиму работы генератора, отвечающему иному порождающему полиному, осуществляется путем подачисоответствующего сигнала на управляющий вход коммутатора 2, являющегосятем самым входом задания режима работы генератора,Сигналы Х 1)и, Х) , Х, где1, к могут быть найдены с помощьютаблицы, с выхода коммутатора 2 посту 45пают на входы сумматора 5 по модулюдва, куда также подается сигнал В спрямого выхода дополнительного 0-триггера 10. В результате на выходе сумматора по модулю два образуется сигнал Е = Х )ИЭ ХИВ Х) (ЭВ. СигналВ повторяет сигнал , образующийся навыходе генератора равновероятного бинарского сигнала, формирующего случайную последовательность, принймающуюв произвольный момент времени с равной вероятностью два взаимных значения Я0 ич = 1, причем средняя частота их изменения должна быть несколь ко большей чем период М-последовафетельности 2 -1. Сигнал с выхода сумматора по модулю два подается на Б-вход первого триггера группы Р-триггеров 1. Одновременно двоичный код, соответствующий записанному в группе Р-триггеров числу Хи, подается на входы группы элементов ИСКЛЮЧАЫ 1 цЕЕ ИЛИ 6, реализующего в обратном коде кусочно- линейную зависимость Ь ю-(2 -1)-2 Х при Х ( 2Щ2 Х -(2 - 1) при Х,=- 2 Р(Х, ) Учитывая сигнал с выхода сумматора 5 по модулю два, получают, что в мо-. мент появления очередного тактового импульса от ГТИ 4 на инверсных выходах 0-триггеров группы 1 формируется очередное псевдослучайное число в соответствии с соотношением Хи+ =(Хи) и+=(Хи) (Х(11 Х(е) иО Д+Х( ) ),где Р(Хи) определяется формулой(1),Если вместо сигнала В и+ использовать непосредственно сигнал Я , свыхода ГРБС 3, то время от времени возвозможно возникновение сбойных ситуаций, связанных с появлением на выходегруппы В-триггеров запрещенной кодовойкомбинации. Такая кодовая комбинацияможет появиться вследствие влиянияГРБС 3 (без ГРБС ее появление невозможно), Появление подобной запрещенной кодовой комбинации, если к томуже на очередном такте работы ГРБС 3меняет свой сигнал на противоположный, то защищенная кодовая комбинациясохраняется в течение достаточногобольшого количества тактов работы,пока вновь не изменится сигнал на выходе ГРБС 3, Для исключения подобныхсбойных ситуаций используются вновьвведенные элементы 7-10. Второй эле-мент И-НЕ 9 при появлении на его входе запрещенной кодовой комбинации фор.мирует на своем выходе нулевой сигнал, закрывая тем самым первый элемент И-НЕ 8 и не пропуская задержанные элементом 7 задержки тактовые импульсы от ГТИ 4 на тактовый вход дополнительного Э-триггера. В результа35 М=2-1 Номер разрядов, подключения обратной связи (3, 1, к) 4 6 7 8 910 11 12 13 14 15 1,3,4 или 2 1, 3,4 или 1,5, 6 или 2, 7 или 1, 4, 5, 1,2,5 или 1, 1,5,6 или 1, 1, 7, 8 или 1, 1, 9, 1 Оили 1 4, 8, 9 или 5, 2, 3, 5 или 1, 2, 11, 13 или 1,14,15 или 7, 9, или 2, или 1, 1 1, 16 или 6, 12г 15 31 63127 255 511 1023 2047 4095 8191 16383 32767 2, 3, или 4, или 1,2,5или 2, 4, 6или 1, 3, 4,или 2, или 4:4, 7, или 3, 7, 84, 5, или 72, 3, или 82, 3, или 58, 9, или 5, 6, 92, 13, или 129, 12, 13, или 6,8,148, или 1,4,5, или 1,8,146, или 3, 6, 15, или 4,65535 516548 те наличия запрещенной кодовой комбинации сигнал на выходе дополнительного 0-триггера 10 не изменяется, даже если изменился сигнал на выходе ГРБС 3. В такой ситуации на очередном5 такте работы запрещенная кодовая комбинация на выходе группы 0-триггеров исчезает. Более того, изменяется состояние первого 8 и второго 9 элементов И-НЕ, в результате чего тактовые импульСы начинают проходить на тактовый вход дополнительного триггера 10, этот триггер вновь начинает повторять сигнал с выхода ГРБС 3. Элемент 7 задержки необходим для устранения влияния задержки в появлении запрещающего сигнала на выходе второго элемента И-НЕ 9, обусловленной переходными процессами в блоках 1 и 9. 20В конечном итоге на инверсных выходах 11-триггеров группы 1 образуются псевдослучайная апериодическая последовательность независимых равномерно распределенных ш-разрядных 25 двоичных чисел, защищенная от появления аномальных участков, обусловленных появлением сбойных ситуаций. Формула изобретения 30 Генератор псевдослучайных чисел, содержащий группу 0-триггеров и коммутатор, информационные входы которого соединены с инверсными выходами Э-триггеров группы, а управляющий вход является входом задания режима работы генератора, генератор равно 18 6вероятного бинарного сигнала, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовыми входами В-триггеров группы, сумматор по модулю два, первый вход которого под- . ключен к выходу коммутатора,а выход - к 0-входу первого триггера группы, группу элементов ИСКЛЮЧАЮЦЕЕ ИЛИ, первый вход каждого х-го элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (где д=1-тп; т - число разрядов формируемого числа) группы соединен с инверсным выходом -го Э-триггера группы, а выход - с 0-входом (.+1)-го П-триггера группы, вторые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы соединены с инверсным выходом ш-го 0-триггера группы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности в работе генератора за счет устранения сбойных ситуаций, в него введены элемент задержки, первый и второй элементы И-НЕ и дополнительный В-триггер, причем вход элемента задержки подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход соединен с первым входом первого элемента И-НЕ,второй вход которого соединен с выходом второго элемента И-НЕ, входы которого подключены к инверсным выходам (ш)-го и (ш)-го Э-триггеров группывыход первого элемента И-НЕ связан с тактовым входом дополнительного В-триггера, информационный вход которого подключен к выходу генератора равновероятного бинарного сиГнала, а прямой выход - к второму входу сумматора по модулю два1654818 Продолжение таблицы 17 181920 21 22 23 1,14,15 или 1,3,4, или 71,10,11 или 1,7,8, или 122,5,7 или 3,5,6, или б1, 17,18 или 1,3,4, или 2, 16,181, 19,20 или 1,2,3,или 4,6,201,21,22 или 21, 18, 19 или 1, 14, 15, или 1, 9, 1 О ипи3,7,8 или 2,3,51,3,4 или 1,18,19, или 1,7,8, или 42,7,9 или 3, 5, 61, 19, и. 20 или 1, 9, 10, или 1, 7,8,или1, 27, 28 или 1, 2, 32, 15, 17 или 3, 23, 244 или 1,7,8,или 1,6,7,или 1,3,42,27, 29 или 3, 22, 2320, 21 или 1, 3, 14 1310712621435242872048575209715141943038388607 24 25 26 27 28 16777216 33554431 67108863 134217727 268435455 536870911 1073741823 2147483647 4294967295 8589934591 29 302 3 Составитель Г. ФиларетовТехред Л.Олийнык Корректор С.Шекмар Редактор О. Головач Заказ 1952 Тираж 399 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101