Генератор случайных чисел с заданным законом распределения

Оп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоцналистнцеанхРеспублик(23) ПриоритетОпубликова аудартавыамтетСееета Мевстрав СОРее делам еаеретеееи атрытйно 25,07 75 Бюллетен икования описания 05 75 Дат2) Авторы изобретени И, Гуринов К лем надежнооги и долговечности машиН Белорусской ССР итут п(54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ С ЗАДАННЫ ЗАКОНОМ РАСПРЕДЕЛЕНИЯб устройств, насхем сравнения и выходпример регистров.Цель изобретения - у ной технипри исстистичес аованиях с щение схемыс заданны ого,модели"И-НЕ", выход- тственно п ел пгх с тение относится к вычислитель-е и может быть использовано Известен управляемый. датчик случайных чисел с заданным законом распределения, содержащий датчик равномерно распределенных случайных чисел, многоступенчатый дешйфратор, входы которого соединены с Ю выходами датчика равномерно распределенных случайных чисел, соответственно, наборное поле, входы которого соединены с выходами многоступенчатого дешифратора соответственно, блок элементов ИЛИ"; 1 б входы которого подключены к выходам наборного поля соответственно. Однако этот датчик имеет ложную схему и требует использования большого количества различных многозарядных устройств. Так формирова тель закона распределения случайных чисел (устройство ввода) содержит столько запоминающих устройств, на сколько узловых точек разбита функция распределения. Кроме того, требуется такое же количество фб генератора случайных чисел мзаконом распределения,Достигается это благодаря тому, чтогенератор содержит блок элементовпервые входы которых соединены сми блока элементов "ИЛИ соотвепервый элемент "И", входы которого подключены к выходам блока элементовИ-НЕ", второй элемент "И", первый.вхокоторого подключен к входу "Ввод, а второй - к выходу первого элемента "И,генератор импульсов, выход которого соединен с третьим входом второго элемента "И", счетчик, счетный вход которогоодключен к выходу второго элемента "Идешифратор, входы которого соединены сразрядными выходами счетчика, а выходсо вторыми входами блока элементов"И-НЕ" соответственно.Предлагаемый генератор случайных чис редназначен для получения к-разряднь лучайных чисел, распределенных позаданному закону, из 11-разрядных рав-номерно распределенных случайных чисел, выдаваемых датчиком, Все числа датчика равномерно распределенных случайных чисел равновероятны. Их общее количество б К =2 , а общее количество получаемыхПк-разрядных случайных чисел, распределенк ных, по заданному закону, М=2 .На чертеже представлена функциональ ная схема предлагаемого генератора случайных чисел с заданным законом, распределения.Выходы датчика 1 равномерно распределенных случайных чисел соединены с 15 входами многоступенчатого дешифратора 2, выходы которого подключены к входам наборного поля 3 соответственно, к выходам которого подключены входы блока 4 элементов "ИЛИ", 20 Элементы ИЛИ" предназначены для получения случайных сигналов, распределенных по заданному закону, и связаны по выходу с выходным устройством 5. Послед- б нее предназначено для преобразования сигналов, получаемых на выходах элементов 4 "ИЛИ", в соответствующие числа, Вы.ходное устройство 5 содержит блок элементов 6 "И-НЕ", первые входы каждого из которых соединены с выходами соответствующих элементов "ИЛИ" 4, а выходыс входами первого элемента "И" 7 к выходу которого последовательно подключен второй элемент И" 8 и счетчик 9, .причем яб ко второму входу элемента "И" 8 подключен генератор 10 импульсов. Разрядные выходы счетчика 9 соединены с входами дешифретора 11, выходы которого соединены с вторыми входами соответствующих 40 элементов "И-НЕ 6. Датчик 1, счетчик 9 и схема 8 имеют выводы для подачи команд.Многоступенчатый дешифратор 2 обеспечивает возможность получения на его 4 б выходах сигналов с различными заранее известными вероятностями их появления при поступлении на его вход равномерно распределенных случайных чисел, В данном дешифраторе первая ступень образована б 0 двумя первыми разрядами датчика 1. Следовательно, вероятность появления сигнала на любом иэ четырех выходов первой ступени равна 1/4. Вторая ступень дешифратора образована из выходов, первой ступени и третьего разряда датчика 1 и имеет восемь выходов, а следовательно, вероятность появления сигнала на любом вы.ходе равна 1/8. Аналогично образуются ,остальные ступени дешифратора с веро- . 60 ятностями соответственно 1/6, 1/32 ит, д.Если выходы дешифратора 2, имеющиевероятность появления сигналов Р1Р , соединить с входами трехвходового3элемента "ИЛИ", то вероятность появления сигнала на выходе данного элемента"ИЛИ" будет равна сумме вероятностейР +Р +Р . Подобным образом можно получать сигналы с любой заданной вероятностью их появления.Требуемый закон распределения случайных чисел обычно задается либо графически, либо аналитически, а для настройкигенератора необходима табличная форма закона.,Поэтому в процессе подготовки к работе необходимо построить таблицу задан-ного закона распределения случайных чисел,в которой каждому случайному числу илиинтервалу чисел поставить в соответствиевероятность его появления.Затем с помощью наборного поля 3выходы дешифратора 2 с различными вероятностями появления сигнала соединяют свходами одного из элементов "ИЛИ" 4,предназначенного для получения определенной вероятности в соответствии с таблицей заданного закона распределения случайных чисел.Работает предлагаемый генератор следующим образом, Команда "Подготовкаподается одновременно на счетчик 9 и надатчик 1, По этой команде счетчик 9 сбрасывается в исходное состояние, а в датчике 1 формируется случайное число. В результате сброса счетчика 9 в исходноесостояние на первом выходе дешифратора11 появляется сигнал, а на всех остальныхвыходах -сигнала нет,Появление случайного числа на выходедатчика 1 приводит к тому, что на выходе одного из элементов ИЛИ" 4 появляется "1", а на всех остальных - "0. При-,чем 1 появляется на выходе того элемента "ИЛИ 4, вход которого соединенпосредством наборного поля с выходоммногоступенчатого дешифратора 2,;, соответствующим появившемуся числу датчика1. Затем на вход элемента "И 8 поступает команда ввод".Рассмотрим два случая появления сигнала 1. на выходе первого элемента"ИЛИф 4 и на выходе любого другого элемента "ИЛИ" 4.В первом случае после выполнения команды "Подготовка" к обоим входам первого элемента "И-НЕ приложены "1",следовательно, на его выходе будет 0 ина выходе элемента 7 "И так же будет 0", который запрещает прохождение импульсов с генератора 10. Знаиит после подачи команды "ввод", счетчик 9 останет 5 ся в исходном состоянии, т. е. с него будет сниматься число, соответствующее исходному состоянию, Во втором случае на, выходах элементов "И-НЕ" будет "1, поскольку хотя бы на один вход каждой10 из них подан "0". На выходе элемента И" 7 появляется "1" и после подачи команды "ввод" импульсы с генератора 10. пройдут через элемент "И" 8 на вход счетчика 9. С каждым новым импульсом сигнал 1" перемещается пооледовательно по выходам дешифратора 11, После постут ления (-1)-го импульса сигнал "1 появляется наом выходе дешифратора 11. Следовательно, к обоим входам элемента 6 "И-НЕ будут приложены 1, И что приведет к появлению на выходе элемента 7 "И" сигнала "0", запрещающего . прохождение импульсов с генератора 10 на счетчик 9. На,выходе счетчика 9 появлется двоичное число, соответствую-, щее сигналу на выходе элемента "ИЛИ", Б . Многократное повторение описанного про цесса дает возможность получить случайные числа с заданным законом распределения.Выше привеДено описание работы генератора при получении малоразрядных случайных чисел. Уже при к 15 формировать вероятность для каждого конкретного числа не рационально, так как значительно увеличивается число элементов "И-НЕ и "ИЛИ"В этом случае Ьесь диапазон изменения аргумента закона распределения разбивается на то же число М интервалов и ,40 ф р цруютси вероятности появления случайных чисел в этих интервалах, а в ка честве младших разрядов используются . разряды датчика равномерно распределен-ных случайных чисел. Работа генератора случайных чисел в этом случае не меня ется.,3Предмет изобретения Генератор случайных чисел с заданнымзаконом распределения, содержащий датчик равномерно распределенных случайных , чисел, многоступенчатый дешифратор, вхо ды которого соединены с выходами датчи- . ка равномерно распределенных случайных ) чисел соответственно, наборное поле, вхо ды которого соединены с выходамимного-," ступенчатого дешифратора соответственно, блок элементов ИЛИ, входы которога подключены к выходам наборного поля соответственно о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощенйя схемы генератора, он содержит блок элементов "И. НЕ, первые входы которых соединены с выходами блока элементов "ИЛИ" соответственно, первый элемент И" входы .которого подключены к выходам блока эле ментов фИ-НЕф, второй элемент "И", первый,вход которого подключен ко входу ввод, а второй - к выходу первого элемента "И", генератор импульсов, выход которого соединен с третьим входом второго элемента И", счетчик, счетный вход которого подключен к выходу второго элемента "И", дешифратор, входы которого соединены с разрядными выходами счет чика, а выходы - с вторыми входами блока элементов И-НЕ" соответственно.