Генератор двоичных случайных цифр

)5 606 Р 7/5 ЕТЕНИЯ ИДЕТЕЛ ЬСТ ВТОРСКОМ рев НЫХ тельГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ И(56) Авторское свидетельство СССРВ 1049904, кл, 6 06 Р 7/58, 1985.Авторское свидетельство СССРМ 590754, кл. 6 06 Р 7/58, 1976;(54) ГЕНЕРАТОР ДВОИЧНЫХ СЛУЧАЙЦИФР(57) Изобретение относится к вычисли 2ной технике, Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет фиксации частоты появления нулей и единиц в генерируемой последовательности цифр, что позволяет производить оператив-, ную оценку работоспособности генератора двоичных случайных цифр при использовании его для решения задач на ЭВМ, Генератор содержит датчик случайных цифр 1,. триггеры 2, 12, счетчики 3, 4, группу элементов НЕ 5, элемент задержки б, элементы И 8, 9, сумматор 7, элемент ИЛИ-НЕ 10 и элемент ИЛИ 11. 1 ил,1Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для оценки качества потока равномерно распределенных случайных чисел и может быть использовано для повышения достоверности результатов вычислений при решении задач на ЭВМ методом вероятностного моделирования.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей генератора двоичных случайных цифр за счет фиксации частоты появления нулей и единиц в генерируемой последовательности цифр и проведения оперативной оценки работоспособности датчика на случайных числах, используемых в данный момент времени при решении задач,Известно, что в случайной последовательности из и двоичных цифр число "1 (или "0") т с доверительной вероятностью 0,95 должно быть равноа=05 п+05 196 УПили приближеннов=05 п+ УПЕ.С.Венцель, Теория вероятностей. М,; Наука, 1969),Число двоичных цифр п равно числу импульсов "Опрос", по которым генератор вырабатывает "О" или "1". Поэтому, если иметь два счетчика, первый из которых подсчитывает число импульсов "Опрос", а второй - число единиц в случайной последовательности, то можно вычитанием содержимого второго счетчика из уменьшенного в два раза содержимого первого счетчика определить их разность, Эта разность должна быть меньше п. Таким образом, старшие разряды сумматора должны всегда находиться в состоянии "0" (уменьшенное в два раза содержимое первого счетчика больше содержимого второго счетчика) или в состоянии "1" (уменьшенное в два раза содержимое первого счетчика меньше содержимого второго счетчика), Анализируя состояние старших разрядов сумматора, можно судить о правильности работы генератора случайных двоичных цифр. При конкретной реализации можно определить число разрядов в счетчиках и сумматоре, Например, если нужно контролировать генератор через каждые 500 тысяч случайных двоичных разрядов, то число разрядов счетчиков и сумматора должно быть не меньше 18, Число младших разрядов сумматора должно быть таким, чтобы на них пересчитать 707 единиц, т,е. равно 10, Контроль в этом случае10 15 будет осуществляться за 8 старшими разрядами сумматора,Поставленная цель достигается тем, что в генератор двоичных случайных цифр, содержащий датчик случайных цифр, вход запуска которого является входом запуска генератора, а информационный выход соединен с информационным выходом генератора, введены первый и второй триггеры, первый и второй счетчики, сумматор, первый и второй элементы И, группа элементов НЕ; элемент задержки, элемент ИЛИ-НЕ, элемент ИЛИ, первый вход которого является входом начального запуска генератора и соединен с входами установки в ноль первого и второго счетчиков, сумматора и первого триггера, вход запуска генератора соединен с входомэлемента задержки, вторым входом элемен 20 та ИЛИ и счетным входом первого триггера,прямой выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, разрядныевыходы которого соединены с первым разрядным входом сумматора, второй разрядный вход которого соединен с выходамиэлементов НЕ группы, входы которых соединены с разрядными выходами второго счетчика, счетный вход которого соединен синформационным выходом датчика случай 30 ных цифр, выход элемента задержки соединен с входом синхронизации сумматора,единичные разрядные выходы старших разрядов которого соединены с входами первого элемента И, нулевые разрядные выходы35 старших разрядов сумматора соединены свходами второго элемента И, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с первым и вторым входамиэлемента ИЛИ-НЕ, выход которого соеди 40 нен с входом установки в единицу второготриггера, вход установки в ноль которогосоединен с выходом элемента ИЛИ, а выходявляется выходом контроля генератора,На чертеже представлена функциональ 45 ная схема предложенного устройства.Устройство содержит датчик случайныхцифр 1, первый триггер 2, первый счетчик 3,второй счетчик 4, группу элементов НЕ 5,элемент задержки 6, сумматор 7, первый50 элемент И 8, второй элемент И 9, элементИЛИ-НЕ 10, элемент ИЛИ 11, второй триггер 12, входы устройства 13 (запуск генератора) и 14 начальныи запускгенератора), выход схемы контроля 15 и ин 55 формационный выход 16.Предложенное устройство работаетследующим образом,При начальном запуске генератора повходу 14 устанавливаются в нулевое состояние первый триггер 2, первый 3 и второй 4счетчики, сумматор 7 и через элемент ИЛИ11 - второй триггер 12. Таким образом, схема готова к работеПо импульсам запуска генератора повходу 13 на выходе датчика случайных цифр 51 вырабатываются уровни "1" или "0" случайного числа, которые поступают на выходустройства 16 и на вход второго счетчикаединиц случайного числа 4, Единицы случайного числа подсчитываются на счетчике 104, Импульсы запуска генератора поступаюттакже на первый триггер 2 и с его выхода -на вход первого счетчика 3, где и пересчитываются, Таким образом, на первом счетчике 3 имеется уменьшенное в два раза 15количество импульсов запуска генератора,а на счетчике 4 - количество единиц в случайной последовательности.Импульсы запуска генератора черезэлемент задержки 6 поступают на вход синхронизации сумматора 7, По этим импульсам происходит сложение содержимогопервого счетчика 3 в прямом коде и содержимого второго счетчика 4 в обратном коде.Инвертирование содержимого второго 25счетчика 4 осуществляется на группе элементов НЕ 5,В дальнейв.ем возмокны три случая работы устр"йства,Если содержимое счетчика 3 больше содержимого счетчика 4 и их разрядность непревышает б, то старшие разряды сумматора находятся в состоянии "О", Высокиеуровни с нулевых выходов старших разрядов сумматора поступают на вход первого 35элемента И 8, На выходе этого элементабудет высокий уровень, который поступаетна первый вход элемента ИЛИ-НЕ 10. Навторой элемент И 9 поступают низкие уров-.ни с единичных выходов старших разрядов 40сумматора и на второй вход элемента ИЛИНЕ 10 поступает низкий уровень. На выходеэлемента ИЛИ-НЕ 10 будет низкий уровень. и второй триггер 12 остается в состоянии нуля. 45Если содержимое счетчика 3 меньше содержимого счетчика 4 и их разность не превышает , то старшие разряды сумматора7 находятся в состоянии "1". Тогда низкиеуровни с нулевых выходов старших раэрядов сумматора поступают на первый элемент И 8, выход которого в виде низкогоуровня поступает на первый вход элементаИЛИ - НЕ 10, На втором входе элементаИЛИ - НЕ 10 будет высокий уровень, так как 55на второй элемент И 9 поступают высокиеуровни с единичных выходов старших разрядов сумматора. На выходе элементаИЛИ - НЕ 10 будет также низкий уровень, и второй триггер 12 останется в состоянии нуля,Если же разность содержимого счетчика 3 и счетчика 4 больше 4, то старшие разряды сумматора не будут все находиться в состоянии нуля или единицы. На выхбдв элементов 8 и 9 будут низкие уровни, а на выходе элемента ИЛИ - НЕ 10 будет высокйй уровень, устанавливающий в единичное состояние второй триггер 12, высокий уровень с которого поступает на выход устройства 15, как признак того, что произошло отклонение от равновероятного закона. Однако единичные отклонения от равновероятного закона еще не говорят о плохой работе генератора, и формирование случайных цифр продолжается, Первый пришедший импульс запуска генератора через схему ИЛИ устанавливает в "0" второй триггер 12, В случае подключения данного генератора к ЭВМ в машине должна быть специальная программа, которая подсчитывает число отклонений от равномерного закона и,если частота их появления зайдет за пределы доверительной вероятности, то на печатающее устройство ЭВМ выдается информация о неисправности генератора случайных двоичных цифр, а результаты решения задачи с использованием этих случайных цифр неверны,Формула изобретения Генератор двоичных случайных цифр, содеркащий датчик случайных цифр, вход запуска которого является входом запуска генератора, а информационный выход соединен с информационным выходом генератора, отличающийся тем,что,сцелью расширения функциональных возможностей за счет фиксации частоты появления нулей и единиц в генерируемой последовательности цифр, в него введены первый и второй триггеры, первый и второй счетчики, сумматор, первый и второй элементы И, группа элементов НЕ, элемент задержки, элемент ИЛИ - НЕ, элемент ИЛИ, первый вход которого является входом начального запуска генератора и соединен с входами установки в "О" первого и второго счетчиков, сумматора и первого триггера, вход запуска генератора соединен с входом элемента задержки, вторым входом элемента ИЛИ и счетным входом первого триггера, прямой выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, разрядные выходы которого соединены с первым разрядным входом сумматора, второй разрядный вход которого соединен с выходами элементов НЕ группы, входы которых соединены с разрядными выходами второго счетчика, счет1817092 10 Составитель В.КутыревТехред М.Моргентал Корректор П.Гереши Редактор Т,Иванова Заказ 1723 Тираж Подписное " ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина, 101 ный вход которого соединен с информационным выходом датчика случайных цифр, выход элемента задержки соединен с входом синхронизации сумматора, единичные разрядные выходы старших разрядов которого соединены с входами первого элемента И, нулевые разрядные выходы старших разрядов сумматора соединены с входами второго элемента И, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с вхо дом установки в "1" второго триггера, входустановки в "0" которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход является выходом контроля генератора,