Датчик случайных чисел

Союз Советскик Социалистическими Республико п йищеИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пп 723633(23) Приоритет С 07 С 15/00 Государстреииый комитет СССР. по делам изобретеиий и открытийОпубликовано 250380 Бюллетень М 11 Дата опубликования описания 25,0380 Л,В, Боброва, Н,В, Киселев, Е.Н, Кузнецова, А,Г, Снегурова и М.В. Шестаков(У 1) Заявитель 54) ДАТЧИК СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено длямоделирования последовательностислучайных чисел случайных векторов)с одномерной функцией плотности вероятностиИзвестен датчик случайных чисел,содержащий генератор шума, функциональные преобразователи 1.Однако этот датчик не допускаетперестройку на новый закон распределения,Наиболее близким техническим решением к изобретению является датчик случайных чисел, содержащий блок регистрации, универсальный функциональный преобразователь, например типа ЭЛТ политрон, считывающий вход .которого подключен к выходу генератора линейно изменяющегося напряжения, а управляющие входы связаны с заломинающим устройством на потенциометрах, и последовательно соединенные интегратор и схему сравнения, второй вход которого связан с датчиком равномерно распределенных случайных чисел, а выход подключен к управляющим входам генератора линейно изменяющегося напряжения и датчика равномерно распределенных случайных чисел 2 .Недостаток его заключается в том,что он моделирует случайные числалишь с одномерным законом распределения, Как известно, для более точногозадания случайных процессов требуется знать хотя бы его двумерную функцию плотности,Белью изобретения является устранение указанного недостатка, а именно расширение функциональных возможностей датчика эа счет моделированияслучайной последовательности чисел15 с двумерным законом распределенияили моделирование двумерных случайных векторов),Для достижения поставленной целив датчик случайных чисел, содержащий20 блок регистрации, первый блок памяти, выходы которого соединены сгруппой входов первого функционального преобразователя, вход которогосоединен с выходом генератора линей 25 но изменяющегося напряжения, входкоторого соединен с выходом блокасравнения и с входом генератора равномерно распределенных случайныхчисел, выход которого соединен с30 первым входом блока сравнения, вто 723633рой вход которого соединен с выходом интегратора, введены второй и третий функциональные преобразователи, второй блок памяти, первый и второй ключи, выход второго ключа соединен со входами блока регистрации и третьего Функционального преобразователя, выходы которого соединены со входами второго блока памяти со" ответственно, выходы которого соединены с группой входов второго функционального преобразователя, вход которого объединен со входом первого функцибнального преобразователя и с первым и вторым входами второго клю ча, третийвход которого подключен к выходу блока сравнения и к первому входу первого ключа, второй и третий входы которого подключены к выходам первого и второго функциональных преобразователей соответственно, а выход первого ключа подключен ко входу интегратора.На фиг. 1 приведена блок-схема датчика; на фиг, 2 - функциональная схема выполнения второго блока памяти на потенциометрах.Датчик содержит последовательно соединенные генератор 1 линейно изменяющегося напряжения, первый функциональный преобразователь 2 с подключенным к его управляющим входам первым блоком памяти 3, первый ключ 4, иитеГратор 5 и блок сравнения б, второй вход которого соединен с генератором 7 равномерно распреде- ленных случайных чисел, а выход сое динен с генератором 1 линейно изменяющегося напряжения, генератором 7 равномерно распределенных чисел и управляющим входом второго ключа 8, второй управляющий вход которого связан с генератором 1, а основной вход соединен со входом первого функционального преобразователя 2, объединенным со входом второго функционального преобразователя 9, Управляющие входы Функционального преобразователя 9 подключены ко второму блоку памяти 10, входы которого связаны с выходами третьего функционального преобразователя 11. Считы вающий вход функционального преобра эователя 11 объединен со входом блока регистрации 12 и соединен с выходом второго ключа 8.Работа датчика основана на томположении, что двумерная функция плотности случайного вектора может быть представлена через одномерную плотность вероятности одной из ком" понент вектора и условную плотность вероятности второй компонентыгде щ (х,х ) - двумерная плотность вероятности случайно го вектора х х,;о(х, ) - плотность вероятнссти компоненты х,У(х/х,) - условная плотностьвероятности компоненты х относительнокомпоненты х, .Такое представление позволяет избежать необходимости моделироватьфункцию двух переменных о(х, х )(как известно, устройства для моделирования функций многих переменныхсложны в управлении и схемном исполнении) .Первый функциональный преобразователь 2 предназначен для моделирования одномерного закона распределения ш (х,), а второй функциональныйпреобразователь 9 в совокупности сблоком памяти 10 - для моделирования условной вероятности У (х /х,) .При этом следует учитывать то обст).вятельство, что функция о (х /х) также является двумерной. Однако при.фиксированном х зта функция становится одномерной, т,е. имеем уж 1 енабор одномерных Функций(х/х),ъ (х/х ) , о (х /х) где Бчисло уровней измейения случайнойвеличины х,Поскольку функциональный преобразователь 2 предназначен для моделирования лишь одной функции ия(х),его управляющие входы соединены свыходами блока памяти 3, представляющего собой такой набор потенциометров, что каждый вход преобразователя 2 соединен лишь с одним потенциометром. 5 10 15 20 25 30 35 Функциональный преобразователь 9 предназначен для моделирования любой иэ Функций м (х /х ), поэтому каждый управляющий вход его соединен с Б потенциометрами блока памяти 10 (фиг, 2), Соответствующий набор коэффициентов при моделировании функции м (х/х,) определяется сигналом с функцйонального преобразователя 11,50 55 40 не и наводит на ней ток, Время наведения тока зависит от времени пребывания входной величины в данном амплитудном интервапе,Следовательно, при подаче на вход блока 11 величины х; появляется сиг В связи с тем что функциональный преобразователь 11 предназначен для определения вила функции ю (х/х,) в зависимости от величины х, , его включение отличается от блоков 2 и 9, Считывающий электронный пучок преобразователя 11 корректирующими пластинами смещается с выходных коллекторов на управляющие пластины, Специфика функционального преобразователя типа ЭЛТ политрон такова, что в зависимости от потенциала на считывающем входе электронный пучок оказывается на соответствующей пласти 723633нал на его ( -ом выходе, что определяет (. -тый набор потенциометровблока 10 и, следовательно моделирорвание блоком 9 функции ю (х/х, ),Датчик работает следующйм образом,5Синхронно включаются генератор1 линейно изменяющегося напряженияи генератор 7. Развертка от генератора 1 считывает с функциональногопреобразователя 2 функцию щ(х,)=.со(1) и через двухпозиционный ключ4, который в начальном положениизамыкает цепьпреобразователь 2интегратор 5), поступает на интегратор 5, с выхода которого напряжение, пропорциональное Ао с 1 р поступает на первый вход блока сравнения б для сравнения с величиной гот генератора 7. В момент равенстванапряжений на. входах блока б величина 1 пропорциональна формируемой 20случайной величине х с законом распределения со(х) (т .е, первой компоненте двумерного случайного вектора или первому члену случайной последовательности), Блок сравнения бвыдает. сигнал, который открываетключ 8, пропускающий напряжение развертки генератора 1 на блок регистрации 12 для фиксации х .(т,к.Бх(1) д Ш х) и на вход функционального преобразователя 11 для определения по величине х вида функцииф1(х/х 1 ), Одновременно сигнал с вы.хода блока сравнения б перебрасываетключ 4 в положение, замыкающее цепьпреобразователь 9 - интегратор 5и эапу"кает вновь генератор 1 и генератор 7 р при этом сброс на нуль генератора 1 является сигналом, закрывающим ключ 8,40Теперь напряжение развертки сгенератора 1 считывает уже функцию(х /х ) с. функционального преобразователя 9, так как в зависимостиот амплитуды сигнала х, выдается 45сигнал по соответствующему входуфункционального преобразователя 11,подключивший к управляющим входамофункционального преобразователя 11набор потенциометров, соответствую. - 50щий моделированию функции в (х/х,) ра функциональный преобразователь 2при этом отключен от интегратора 5.Следовательно, на вход интегратора 5 через ключ 4 поступает напряжение, пропорциональное Ч= ю (х /х ),на первый вход блока сравнения бподается напряжениеЖр навторрй - г от генератора 7, В моймент, когда на обоих входах блокасравнения б напряжение сравняетсярблок сравнения б.выдает сигнал, открывающий ключ 8, и напряжение развертки в данный момент времени фиксируется блоком 12 в качестве первой реализации х165 Одновременно сигнал с выхода блока сравнения б вновь запускает генераторы 1 и 7 и перебрасывает двухпозиционный ключ 4, что обеспечиваетформирование случайной величины х,Следовательно, датчик формирует последовательность случайных. чисела а ьх р х 1 р х р х р х 1 р хрр х рх рВ этой последовательности каждая пара чисел имеет заданную плотностьвероятности со(х,.р х ) .Таким образом, датчик позволяетв реальном масштабе времени формировать последовательность двумерныхслучайных векторов с любым закономраспределения По сравнению с известными устройствами он отличается болееширокой областью применения, так какдвумерный закон распределения позволяет более точно задавать случайнуюпоследовательность,Формула изобретенияДатчик случайных чисел, содержащий блок регистрации, первый блокпамяти, выходы которого соединены сгруппой входов первого функционального преобразователя, вход которогосоединен с выходом генератора линейно изменяющегося напряжения, входкоторого соединен с выходом блокасравнения и с входом генератора равномерно распределенных случайныхчисел, выход которого соединен спервым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом интегратора, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностейдатчика эа счет моделирования двумерного закона распределения, онсодержит второй и третий функциональные преобразователи, второй бпокпамяти, первыц и второй ключи, выход второго ключа соединен со входами блока регистрации и третьего.функционального преобразователя, выходы которого соединены со входамивторого блока памяти соответственно, выходы которого соединены сгруппой входов второго функционального преобразователя, вход которогообъединен со входом первого функционального преобразователя и с первыми вторым входами второго ключа, тре-,тий вход которого подключен к выходу блока сравнения и к первому входупервого ключа, второй и третий входыкоторого подключены к выходам первого и второго функциональных преобразователей соответственно, а выходпервого ключа подключен ко входу интегратора,Источники информации,принятые во внимайие при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 385285, кл, 6 06 Г 1/02, 1971.2, Авторское свидетельство СССРР 444176, кл. 6 06 Г 1/02, 1973