Генератор псевдослучайных двоичных последовательностей

Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик ОП ИКАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 742910(23) П рноритет ао делает изобретений и открытии(54) ПЕНЕРАТОР ПСЕВДОСЛУЧАЙНЫХ ДВОИЧНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЪНОСТЕЙ Изобретение относится к вычислитель ной технике и может быть использовано в качестве генераторов проверочных последовательностей в установках, использующих различные вероятностные методы обнаружения отказов в цифровых схемах,5Известен генератор псевдослучайных чисел, содержащий регистр сдвига с сум матором по модулю два в цепи обратной связи Г 1) .Известный генератор не является регулируемым.Наиболее близким техническим решением к изобретению является генератор псевдослучайных двоичных последователь 15 ностей, содержащий генератор равномерно распределенных псевдослучайных чиселсдвиговый регистр с суьвеатором по модулю два в цепи обратной связи, регистр кода, разряды которого связаны с соответствующими разрядами генератора, равномерно распределенных псевдослучайных чисел, группы схем ИЛИ и И, через которые разряды регистра кода связаны 2друг с другом, и схему формирования веса кода. Известное устройство обладает возможностью изменения вероятностей появления единичных сигналов на своих выходах Г 23, Однако имеет недостаточный диапазон значений вероятностей.Цель изобретения - повышение точности задания вероятностей.Для достижения поставленной цели в генератор псевдослучайных двоичных последовательностей, содержащий датчик равномерно расположенных псевдослучайных чисел, выходы которого соединены со входами регистра кода, разрядные выходы которого являются выходами генератора, а вход "запись" регистра кода соединен с выходом блока задания веса кода, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами генератора, введены четыре элемента И, два элемента ИЛИ и триггер, тактовый вход которого соединен с тактовой шиной регистра кода, счетный вход триггера через первый элемент ИЛИ со7429 Генератор состоит из гг -рызрядного регистры 1 кода, состоящего из триггеров 2. Единичный выход триггеры 2 в 6 -ом разряде соединен со входом элементы 3 И, выход которого через элемент 4 ИЛИ подключен к информационному входу 5 триггера 2 в ( +1)-ом рызряде и к одному входу элементы 6 И также в(+1)-ом разряде. Нулевые выходы рызрядов дытчикы рывномерно распределенных псевдосдучыйных чисел 7 соединены в каждом разряде с инверсным входом элементы 6 И, ы также с входом элемента 3 И. Тактовые входы триггеров 2 соединены с выходыми элементов 9 И, первый вход которых соединен с выходами датчике 7, ы второй вход подключен к шине 10 тактовых сигпылов, Выход элемента 6 И соединен со входом элемента 4 ИЛИ, Шина 10 соединена также со входом триггера 11. Вкод регистра кода соединен с выходом блока 12 задания веса кода, вхо-о ды 13 и 14 которого являются входами генератора, Выход регистра кода соединен со входом элемента 15 И,и с инверсным входом элемента 16 И, выходы которых через элемент 17 ИЛИ соединены со счет-; ным входом триггера 11, выходы которого соединены со входами элементов 15 и 16 И. Выход регистра коды соединен также со входом элемента 18 И, другой вход которого соединен со входом элемента19 И и подключен ко входу 20 генераторы. Другой вход элемента 19 И соединен с нулевым выходом триггера 11. Выходы элементов 18 и 19 И через элемент 21 ИЛИ соединены со входом блока 12 задания веса кода. Рыботыет генератор следующим обре- з 3единен с выходами первого и второго элементов И, первые входы которых соединены с ВыхОдОм регистра коды ы вторые вкоды первого и второго элементов И соединены с выходами триггера сост:5 ветственно, нулевой выход которого соединен с первым вкодом третьего злемен=. ты И, первый вход четвертого элементы И соедипен с выходом регистра коды, вторые вкоды третьего и четвертого эле ментов И подключены к третьему входу генератора, а выходы третьего и четвертого элементов И через второй элемент ИЛИ соединены с третьим входом блоке зыдыния веса кода, 15Ны чертеже изображена функционыльныя схема генератора. 10 фДатчик 7 генерирует псевдослучыйнуюпоследовательность рывномерно рыспределенных нулей и единиц, с помощью которой производится управление сдвигом коды в регистре 1,Перед нычылом работы устыневдивыетсявес кода, Для этого по шине 1 3 заданиявеса последовательно поступают единицыв количестве, равном зыдынному весукоды К. При этом датчик равномерно рыспределенных псевдослучыйнык чисел 7сохраняет исходное ( нулевое) состояние,тык как тектовые импульсы ны него неподеются. До тех пор, пока все выходыдатчика 7 остаются в нулевом состоянии, сигнал с единичного выхода триггеры 2 в любом разряде проходит чеоезэлементы 3 И и 4 ИЛИ на информыционный вход 5 триггера 2 следующего рызряда. Б момент действия тактового сигнала, поступающего ны входы 8 всех триггеров 2, происходит запись в триггер 2( 1 +1)-го разряда информаций с выходытриггера 2-го разряда. Таким обрезом поступающие по шине 13 единицы"сдвигаются в регистре 1 обычным обрезом и зыподняют первые К рызрядов регистры 1. Для изменения веса кода необходимое число импульсов ( единиц" )подается в блок 12 по шине 13 в случые увеличения веса или по шине 14 вслучае уменьшения веса генерируемыхкодов, После задания веса кода в регистре 1 запускается датчик 7 и в нем формируется псевдослучыйныя последовательность нулей и единиц,Работу генератора рассмотрим ны примере для числе разрядов й. - 4. Процесс формирования кодовых комбинаций в регистре 1 при наличии единичного сигныде ны шине 20 протекает следующим образом, Например, в денном такте в регистре датчике 7 ныходится код 0110, а в предыдущем такте ны регистре 1 формируется ксдовыя комбинация 1100. В этом случае нулевым сигналом с нулевых выходов второго и третьего разрядов дытчиков 7 закрыты элементы 9 И в соответствующих рызрядык, поэтому тыкто вые сигналы 10 не проходят ны входы 8 триггеров 2 во втором и третьем рызрядах, и зти триггеры сокрыняют свое состояние независимо от того, какие сигнылы поступают ны входы 5.Единичный сигнал с единичного выходы триггеры 2 первого разряда проходит посцедовытепьно через элементы 3 И, 4 ИЛИ в первом разряде, через открытыйнулевым сигналом с выхода датчика 7элемент 6 И второго разряда, через элемент 4 ИЛИ второго разряда, через открытый нулевым сигналом с выхода генератора 7 элемент 6 И третьего разрядаи через элемент 4 ИЛИ третьего разряда на вход 5 триггера 2 четвертого разряда. Через элемент 6 И четвертого раз, ряда рассматриваемый сигнал не прокодит, так как он закрыт единичным сигналом с выкоаа датчика 7 четвертого разряда. На вкоа 5 триггера 2 первого разряда действует нулевой сигнал с выходатриггера 2 четвертого разряда, прохоцяший последовательно через элементы 3И, 4 ИЛИ четвертого разряда, 18 И,21 ИЛИ и блок 12 формирования весакода,В момент действия тактового сигнала ЛО10 происходит запись "единицы" в четвертый триггер 2 и "нуля" в первый триггер 2. В результате на регистре 1 формируется код 0101.Таким образом при сдвиге разрядыкода "перепрыгивают" через триггеры 2,отмеченные" единицами в соответствующих разрядах датчика 7. Отмеченные"триггеры 2 сокраняют прежнее состояние.При этом количество единиц в коде нарегистре 1 остается неизменным.Поскольку последовательность нулейи единиц на выхоцак датчика 7, котораяуправляет сдвигом кода в регистре 1,представляет собой псевдослучайную последовательность (с равными вероятностями появления "0" и 1", то перемешивание" единиц в регистре 1 произойдетв случайном порядке и на выходах генератора формируются псевдослучайные коцо- фвые комбинации постоянного веса, причемматематическое ожидание появления "1"в двоичной последовательности на выходелюбого разряда регистра 1 равно величине, гце К - вес кода, а И. - число ф 5крегистра 1.При наличии нулевого сигнала на шине20 на вход регистра 1 по цени обратнойсвязи через элементы 19 И, 21 ИЛИ иблок 12 формирования веса кода поступает 50сигнал с нулевого выхода триггера 11.При нулевом состоянии триггера 1 1на вход регистра 1 в каждом такте поступает единичный сигнал. Нулевое состояние триггера 1 1 сохраняется до текпор, пока с выхода регистра 1 кода навходы элементов 15 и 16 И поступаютединичные сигналы. При появлении на выходе регистра 1 кода нулевого сигнала в цепь обратной связи вместо него поступает единичный сигнал, а триггер 1 1 изменяет свое состояние на единичное и сохраняет его ао тех пор, пока свыхода регистра 1 кода на входы элементов 16 и 15 И поступают нулевые сигналы. При этом в регистре 1 кода находится одна лишняя" ециница, и вес кода в регистре равен К + 1,При единичном состоянии триггера1 1 на вход регистра 1 в каждом тактепоступает нулевой сигнал. Когда на выходе регистра 1 кона появляется ециничный сигнал, в данном такте в обратнуюсвязь поступает нулевой сигнал, благоцаря чему количество единиц в регистре 1уменьшится на одну, и вес кода равенснова К. Триггер 11 тем же единичнымсигналом с выхода регистра 1 кода установится в нулевое состояние, котороесохраняется цо тех пор, пока на выходерегистра 1 кода не появится нулевой сигнал. Поскольку число еаиниц, циркулируемых в регистре 1, есть в процессе работы генератора при условии, что на шине20 присутствует нулевой сигнал, изменяться случайным образом в пределахот К цо К + 1, где К - предварительноустановленный вес кода, то вероятностьпоявления единицы на любом выходе генератора равна величине 2 к + 12Использование предлагаемого генератора позволяет при равном количестверазрядов в датчиках псевдослучайныхчисел и сдвигающих регистрах получитьвдвое большее число значений вероятностей прецставления выходных единичныхсигналов в выходной последовательности.Зто дает возможность цля достиженияодних и тех же технических характеристик вцвое сократить количество разрядов в датчиках и сдвигающих регистрахи, соответственно почти вдвое уменьшитьстоимость его изготовления,Формула изобретенияГенератор псевдослучайных двоичных последовательностей, содержащий датчик равномерно распределеннык псевдослучайных чисел, выходы которого соединены со входами регистра кода, разрядные выходы которого являются выкодами генерато. ра, а вход "запись регистра кода соединен с выходом блока задания веса кода,/14 Тираж 751 ЦНИИПИ Государственнопо делам изобретений 5, Москва, Ж, Раушс Заказ 36 Подписноекомитета СССРоткрыл пйя наб., д, 4/5 11 303 Филиал ППП .Патент", г. Ужгород, ул. Проектна первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами генератора, о т л и ч а ю ш и йс я темчто, с целью повышения точности задания вероятностей, генератор 5сОдэржит четыре элемента И, два элемента ИЛИ и триггер, тактовый вход котОрого соединен с тактовой ниной регистра кода, счетный вход триггера черезпервый элемент ИЛИ соединен с выходами первого и второго элементов И, первые входы которых соединены с выходомрегистра кода, а вторые входы первогои, второго элементов И соединены с выходами триггера соответственно, нулевой 1выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, первый входчетвертого элемента И соединен с выходом регистра кода, вторые входы третьего и четвертого элементов И подключенык третьему входу генератора, а выходытретьего и четвертого элементов И черезвторой элемент ИЛИ соединены с третьимвходом блока задания веса кода,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 416830, кл, б 06 Р 1/02, 1973,2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2447623/1824,кл, 6 06 Р 1/02, 1977 (прототип),