Генератор случайных чисел

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ К двТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ Союз СоветскиСоциалистицескиРеспублик ц 634328 б 1) Дополнительное вт. саид-в(22) Заявлен 11.05. с присоединением заявкиГосударственный комитет Совета Ииикстров СССР оо делом изобретений и открытий(71)Заявитель Военньгй инженерный Крвснознаменный инстпт им, А, ф. Можайского54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕ Изобретение откосиспитепьной техники ласти выбыть при- ецивпизинвх дисктся к же гх ипи с ых маш ну чайных пучвйных ос педовв чисел, со- нвпряжетельно чеммутвтор ым входаединичн ми триггерв 1.Однако, такой датчик в отдельные периоды времени при относитепьно одинаковых амплитудах импульсов генератора спучвйных напряжений ипи при продолжительных импульсах одинаковой вмппитуды будет удерживать выходной триггер про.- допжитепьное время в одном состоянии и, твким образом, будет замедлять быстродействие датчика случайных чисел, генего рируя одно и то же число.Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является генервтор случайных чисел, содержвший тг менено в универсвпьнь роввнных вычнспитепьн ретного действия.Известен датчик с держвший генератор с ний, выход которого п рез квантоввтепь уров соединен с нупевым и разрядов, каждый из которых содержит источник шума, первый триггер, прямой и инверсный выходы которого соединены с первым и вторым входадги первого кпючв соответственно, первьгй и второй выходы которого соединены с прямым и инверсным входвми второго триггера соответственно, прямой и инверсный выходы которого соединенвг с первым и вторым входами второго кпючв соответственно 121,Известный генератор получает обрвзуюшую случайного процессвкоторая интегрируется и формируется новая спстемв спучвйных импупьсов, Твкой генервтор обеспечнввет равную вероятность попучения каждого числа нв выходе генератора, Однако, частота с пе доввния случайных импульсов новой системы по отношению к частоте следования импульсов исходного спучвйного процесса сушественно уменьшенв и ограничивает дальнейшее увеличение быстродействия.Оепью изобретения является увеличение быстродействия генератора прн сохранении ровной вероятности получениякаждого числа на его выходах.Дпя достижения поставленной цепи генератор содержит мупьтивибратор, а вкаждом разряде квантовый генератор,счетчик, переключатель и блок заданияемкости счетчика, выход которого соединен с управпяющим входом счетчика, счетный вход которого через квантовый генератор соединен с выходом источника шу 1 йма, а выход - с прямым входом первоготриггера своего разряда, с инверснымвходом первого триггера предыдущегоразряда и через переключатель - со входами блока задания емкости счетчика Мсвоего разряда, вход мупьтивибратора соединен со входом генератора, с третьимивходами первых ключей и с третьими входами вторых ключей, четвертые входыкоторых соединены с выходом мупьтивибратора.Блок-схема генератора приведена нафиг, 1; на фиг. 2 приведена диаграммаработы генератора.Генератор спучайных чисел содержит 23п -рязрядов, в каждом из которых источник шума 1 через квантовый генератор 2соединен со счетчиком 3, вход которогочерез блок задания емкости счетчика 4и перекщочатепь 5 соединен с выходом Мсчетчика 3 и с единичным входом триг- .гера 6 своего разряда и нулевым входом триггера 6 соседнего разряда, единич:ный и нулевой выходы триггера 6 черезключ 7 соединены соответственно с еди- фничным и нулевым входами триггера 8, выходы триггера 8 соединены с кпючом 9,вход 10 генератора случайных чисел соединен со входом ждущего мупьтивибратора 11, с управляющими входами ключей 7 ффи с первыми управляющими входами ключей 9, выход ждущего мупьтивибратора 11соединен со вторыми управляющими входами ключей 9,Квантовый генератор 2 преобразует 4 фнапряжение на выходе источника шума 1,обусловленное шумовым эффектом, в поспедоватепьность импульсов с частотой спедования 1,пропорциональной этому напряжению,МДвоичный счетчик 3 совместно с блоком задания емкости счетчика 4 и переключателем 5 формирует сигнаи перепопнеиия при отсчете равного числа импульсов, По сигналу переполнения двоичногосчетчика 3 через переключатель 5 и блокзадания емкости счетчика 4 автоматичес ки вводится выбранное допопнение. Импульс переполнения на выходе счетчика 3поступает на единичный вход триггера 6своего разряда и на нулевой вход триггера 6 соседнего .разряда и переводят указанные триггеры в соответствующие состояния.Ключ 7 управляет выходом триггера 6.По сигналу на входе 10 генератора случайных чисел ключ 7 открывается и триггер-повторитепь 8 принимает состояниетриггера 6.Кшоч 9 управляет выходом триггера 8,имеет два входа и выполнен на логическом элементе запрет". Ключ 9 открывается в единственном спучае, когдана,его первом входе сигнал нулевой, а на втором входе имеется единичный сигнал, поступающий с выхода ждущего мупьтивибратора 1 1,Таким образом, с выходов генератораспучайных чисел снимается случайное двоичное число, только по сигналу опросапоступающего на вход 10, Если импульсные сигналы опроса идут непрерывно навход 10, то генератор спучайных чисепобеспечивает соответственно непрерывноегенерирование спучайных чисел.Работа генератора случайных чиселсостоит в следующем.При включении питания с выходов источников шума 1 снимается напряжение,обусловленное шумовым эффектом, Этонапряжение преобразуется квантовым генератором 2 в поспедоватепьность импульсов с частотой следования 1 пропорциональной этому напряжению и подает"ся на вход счетчика 3. Заполнение однойи той же части емкости счетчика 3 обусловленной одинаковым дополнением, будет происходить благодаря все время меняющейся частоте следования импульсовв различные промежутки времени. Таким образом, импульсы переполне ния на выходах двоичного счетчика 3 своего разряда и двоичного счетчика 3 соседнего разряда будут поступать соответственно на единичный и нулевой входы триггера 6 и изменять его состояния послучайному закону.При поступлении сигнала опроса повходу 10 .генератора случайных чисел,вступает в работу ждущий мупьтивибратор 11. По входному импульсу опросаоткрывается ключ 7 и триггер 8 принимает состояние триггера 6. С прекращением импульса опроса ключ 7 закрывается и открывается ключ 9, который остает 634328ся открытым пока есть напряжение навыходе ждушего мупьтивибратора 11,Таким образом, с момента исчезновения импупьса опроса и пока есть напряжение на выходе ждущего мупьтивибратора1 1 происходит отсчет случайного двоичного числа с выходов генератора спучайных чисел,Предпагаемый генератор случайных чисеп бпагодаря наличию новых эпементов и новых связей позволяет сушественно по меньшей мере, на один- два порядка повысить быстродействие генератора, обеспечивая при этом равную вероятность попучения каждого чиспа на выходах генератора. форму па изобретения3Генератор случайных чисел, содержащий О - разрядов, каждый из которых содержит источник шума, первый триггер, прямой и инверсный выходы которого соединены с первым и вторым входами пер- И вого кпюча. соответственно первый и второй выходы которого соединены с прямым и инверсным входами второго триггера соответственно, прямой и инверсный выходы которого соединены с первым и вторым входамн второго ключа соответственно, о т п ич а ю ш и й с я тем, что,с целью повышения быстродействия генератора, он содержит мупьтивибратор, а в каждом разряде квантовый генератор, счетчик, перекпючатель и блок задания емкости счетчика, выход которого соединен с управляющим входом счетчика, счетный вход которого через квантовый генератор соединенс выходом источника шума а выходс прямым входом первого триггера своего разряда, с инверсным входом первого триггера предыдущего разряда и через перекпючатель - со входами блока задания емкости счетчика своего разряда, вход мультивибратора соединен со входом генератора, с третьими входами первых ключей и с третьими входами вторых ключей, четвертые входы которых соединены с выходом мупьтивибратора.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;1. Авторское свидетельство СССР %233291 кп. С 06 Р 1/02, 1968.2, Авторское свидетепьство СССР И 401985 С 06 Р 1/02, 1971,634328 Составитепь А. Карасовдактор А. Садомов Техред 3, Катрич Корре А. Грицен Заказ 6767/50 ИНИИПИ Госу писное ССР 30 ап ППП фПатент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 688 ственного комитета Со по депам изобретений 5, Москва, Ж, Рауш