Устройство для статистическогоанализа датчика случайных чисел

Соеэ Советских Социавктичвских РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 12 Я 379 (21) 2737220/18-24 Р 1) М Л с присоединением заявки Йо О 06 Г 15/36 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Казанский ордена Трудового Красного Знамениавиационный институт им, А. Н. Туполева(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАТИСТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ДАТЧИКА СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для аппаратного определения статистических характеристик случайных процессов, контроля и изме рения параметров датчиков случайных чисел.Известно устройство для статистического анализа датчика случайных чисел, содержащее счетчик числа испытаний и счетчик результата, вход которого. соединен с выходом анализатора комбинаций 1 .Но это устройство не позволяет получать статистические оценки ус ловных вероятностей комбинаций случайной последовательности.Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является устройство контроля датчика 20 случайных чисел, содержащее счетчик числа испытанийзадающий объем анализируемой выборки, регистр сдвига с трехпоэиционными ключами и элемент И работающего на вход счетчика резуль-. .тата. С помощью трехпозиционных ключей задается конкретная комбинация двоичных символов, оценка вероятности которой формируется в счетчике результата 21 . .30 Данное устройство также не позволяет измерять статистические условныевероятности комбинаций на выходе датчика случайных чисел.Цель изобретения - расширениеФункциональных возможностей эа счетизмерения статистических условныхвероятностей,Для достижения поставленной целив известное устройство для статистического анализа датчика случайныхчисел, содержащее счетчик числа испытаний, генератор тактовых импульсов,выход которого соединен со входомдатчика случайных чисел и со входом"сдвиг" регистра сдвига, информационный вход которого соединен с прямкомвыходом датчика случайных чисел, прямой и инверсный выходы которого и выходы регистра сдвига соединены совходами группы переключателей соответственно, первая группа выходов которого соединена с группой входовпервого элемента И, соответственно,выход которого соединен со входомсчетчика результата, введены второйэлемент И, переключатель и триггер,единичный вход которого соединен свыходом счетчика числа испытаний,вход которого соединен с выходом пе 796856реключателя, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и со входом второго элемента И, группа входов которого соединена со второй группой выходов группы переключателей, выход второго элемента И соединен со вторым входом переключателя и с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера, нулевой вход которого является входом устройства.На чертеже приведена блок-схема устройства.Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, который своим ц выходом подключен к датчику 2 случайных чисел, к К-разрядному регистру 3 сдвига и к элементу И 4; Выход датчика 2 случайных чисел подключен к информационному входу регистра 3 сдвига. Выходы регистра 3 сдвига разбиты на две группы. Группа выходов 3,( - ЗПи выход датчика 2 случайных чисел в парафазной форме.подключены к блоку 5 трехпозиционных ключей события, и выходов которого соедине ны со входами схемы И б совпадения, которая в свою очередь срединена со счетчиком 7 результата. Группа выходов Зп также в парафазной формеподключена к блоку 8 трехпозиционных ключей условия, К-и+1 выходов которого соединены со входами элемента И 4, который в свою очередь соединен со входом элемента И б. Вход .счетчика 9 числа испытаний с помощьюпереключателя 10 может переключаться либо к выходу элемента И 4 (режим измерения статистической условной вероятности), либо к выходу генератора 1 тактовых импульсов (режим измерения статистической безусловной вероятности), Выход последнего разряда счетчика 9 .числа испытанийподключен к К-входу триггера 11, прямой выход которого подключен к элементу И б. Ключи 5 и 8 образуют группу 45 переключателей. Рассмотрим работу устройства в режимеизмерения статистической условной вероятности, В этом случае переключатель 10 подключает ко входу счетчика 9 выход элемента И 4. Пуск устройства осуществляется путем воздействия на В-вход триггера 11 (предварительно счетчики 7, и 9 должны быть установлены в нулевое состояние). Поток импульсов с датчика 2 случайных чисел поступает на регистр 3 сдвига, разряды которого через блоки 5 и 8 трехпозиционных ключей контролируются элементами И 4 и 6. При срабатывании элемента И 4 заносится единица в счетчик 9, а при срабатывании элемента И 6 - в счетчик 7. Анализ содержимого счетчиков 7 и 9 в конце цикла измерения позволяет судить об условной вероятности появления тех илиИных комбинаций двоичных символов.Из теории вероятности известно,что РАВ)1 )где Р (В/А) - вероятности появления событий В при условии, что событиеА имело местоф Р(АВ) - вероятностьсовместного появления событий А и ВР(А)-вероятность появления события А.Зная .статистические вероятностиР АВ) и Р (А 7где Иди и йд- количество появленийсовместного события АВ и события Апри общем числе исПытаний ,можно получить, используя(1),значение статистической условной вероятности.нР (/д) - - ,д (2)Применительно к данному.устройству под событиями А и В понимаем комбинации из двоичных символов "0","1" и символов "Х", обозначающихнеанализируемые позиции. Причем символ"О" соответствует подключениюинверсного выхода разряда регистра 3 или инверсного выхода датчика2, а символ "1" соответствует подключению прямого выхода разряда регистра 3 или прямого выхода датчика 2.Эти подключения осуществляются спомощью трехпозиционных ключей блоков 5 и 8. Символ "Х" задается напряжением логической единицы О(по,схеме - среднее положение трехпозиционных ключей), Комбинации А задается с помощью блока 8 трехпозиционныхключей условия и выходов 3, Зи,(3, регистра 3, а комбинацйя В -с помощью блока 5 трехпозиционныхключей события, выходов 3, 32.ЗИ;1 регистра 3 и выхода датчика 2случайных чисел.Случайные одноразрядные двоичныечисла постоянно заполняют регистр 3сдвига. Заданные трехпозиционнымиключами комбинации этих чисел выделяются и количества появлений ихфиксируется счетчиками 7 и 9. Анализкомбинации А производится дополнительным элементом И 4,. анализ комбинации АВ - с помощью элементов И4 и б. Тогда счетчик 9 будет считатьйд, а счетчик 7 - И 8. При переполнении счетчика 9 происходит переключение триггера 11 управления в нулевое состояние и остановка счетчика 7результата. Если перед пуском устройства счетчика 7 и 9 были установленыв нулевое состояние,то к моменту окончания измерения й( будет равно целойстепени двойки и операция деленияв формуле (2), заменяется переносоми фиксацией запятой в разрядной сетке счетчика 7. результата. Таким образом, величина статистической условной вероятности Р(В/А) будетФормироваться в счетчике 7 результата.Поясним на примере настройку устройства при изменении конкретнойстатистической условной вероятности,Пусть п=4, К = 6. Тогда комбинация Абудет состоять из К-и+1=3 позиций,а комбинация В - из п=4 позиций.Пусть требуется измерить статистическую условную вероятность видаР 11(О хх 1/1 х 0). тогда ключом 5 необходимо подключить к элементу Й 6 ин Оверсный выход датчика 2, ключи 5 д, 5 напряжение Ц, и ключом 5 - прямойвыход 33 регистра сдвига. Таким образом задается комбинация В =1 ХХО.Комбинацию А = ОХ 1 задают следующим 15образом: ключом 81 подключаем к элементу И 4 прямой выход 34 регистра,ключом 8- напряжение 0,1 и ключом8- инверсный выход 36 регистра.если переключатель 10 поставить в 20положение режима измерения статисти"ческой безусловной вероятности 1 топри данном положении трезпоэицйонныхключей в счетчике 7 будет формироваться значение статистической вероят ности комбинации АВ-ОХ 11 ХХО. Многиесхемы совпадения строятся так, чтоесли какой-то вход этой схемы никудане подключен, .то это эквивалентноподаче на этот вход логического сигнала "1". В этом случае отпадает не" 30обходимость в источнике напряженияО и трехпозиционные ключи блоков5 и 8 можно заменить двухпозиционными с нейтральным положением, что упрощает устройство,35Данное устройство позволяет детально исследовать такие параметрыдатчиков случайных чисел как корреляционная функция, интервал коррекции, дает возможность оценить корреляционные связи между комбинациямисимволов, т. е. выявлять глубинныекорреляционные зависимости, скрытыедля обычных методов измерения. Кро"ме того, полученные с помощью данного устройства оценки условных вероятностей удобны при рассмотрении датчика случайных чисел как генератора многосвязной цепи Маркова, что облегчает его анализ,формула изобретенияУстройство для статистического анализа датчика случайных чисел, содержащее счетчик числа испытаний, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен со входом датчика случайных чисел и со входом "сдвиг" регистра сдвига, информационный вход которого соединен с прямым выходом датчика случайных чисел, прямой и инверсный выходы которого и выходы регистра сдвига соединены со входами группы переключателей соответственно, первая группа выходов которого соединена с группой входов первого элемента И соответственно, выход которого соединен со входом счетчика результата, отличающееся тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей устройства за Ьчет определения условных вероятностей, оно содержит второй элемент И, переключатель и триггер, единичный вход которого соединен с выходом счетчика числа испытаний, вход которого соединен с выходом переключателя, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и со входом второго элемента И, группа входов которого соединена со Второй группой выходов группы переключателей, выход второго элемента И соединен со вторым входом переключателя и с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера, нулевой вход которого является входом устрой- ства.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРУ 199510, кл. 6 06 Г 15/36, 1962.2. Авторское свидетельство СССР9 262497, кл. 6 06 Г 15/36, 196479 б 856 А. Карасовлинка Составит техред М Петров орректор Н. Бабин к 5 Подписное Заказ 9 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 771/67 тираж., ВИИИПИ Государстве по делам изобрете 113035, Москва, Ж"35, ного комитета СССРий и открытийаушская наб., д. 4