Генератор случайных чисел

Сфез Сфеетсннк Социапистичесних Реснубпнк(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 280180 (21) 2876789/18-09 рцм з с присоединением заявки М 9(23) Приоритет 6 06 Р 7/58Н 03 В 29/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(53) УДК 621. 373. .43(088.8) Опубликоваио 07,1031. Бюллетеиь ИЯ 37 Дата опубликования описания 0710.81(71) Заявитель Опытно-конструкторское бюро специального Физического, приборостроения при Воронежском политехническом институте(54 ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ Изобретение относится к области специализированной вычислительной техники, в частности к вычислительным системам с вероятностным представлением информации, и может быть исполь 5 эовано в устройствах обработки параметров случайных процессов в качестве машинных переменных в ЭВМ четвертого поколения, выполненных на больших интегральных схемах.Известен генератор случайных импульсов, содержащий генератор импульсов, источник шума, подключенный ко входу счетчика, выходы которого соединены с дешифратором, коммутатор, 15 управляющий вход которого соединен с выходом дешифратора, а выходы - с входами .установки счетчика, и управляемый счетчик, счетный вход которого соединен с выходом источника шума, 20 управляющий вход - с выходом генератора импульсов, а выходы подключены к входам коммутатора (Ц.Известное устройство обеспечивает стабильность закона распределения параметров выходных. импульсов, однако, принцип стабилизации интенсивности выходных импульсов в нем основан на автоматическом уменьшении ,интенсивности до некоторого минималь- ЗО ного значения, что неизбежно привоит к уменьшению быстродействия устройства. Кроме того, известное устройство не обеспечивает равновероятного закона распределения.Известен генератор случайных чисел, содержащий:последовательно соединенные источник шума, видеоусилитель и запоминающее устройство (ЗУ), последовательно соединенные формирователь кодов и формирователь импульсов, а также генератор стробирующих импульсов и усилитель мощности (2.Однако известный генератор имеет низкое быстродействие и не обеспечивает равновероятностного закона распределения,Цель изобретения - повышение быстродействия при обеспечении равно-. вероятностного закона распределения.Для этого в генератор случайных чисел, содержащий последовательно соединенные источник шума, видео" усилитель и ЗУ, последовательно соединенные формирователь кодов и формирователь импульсов, а также генератор стробирующих импульсов и усилитель мощности, между выходом генератора стробирующих им 871164пульсов и входом коррекции видео- усилителя введены последовательно соединенные элемент И, информационный вход которого подключен к выходу ЗУ и входу усилителя мощности, счетчик единиц, регистр коррекции и цифро-аналоговый преобразователь КАП)Выход формирователя импульсов подключен к входам начальной установки формирователя кодов и счетчика единиц и информационному входу регистра коррекции, а выход генератора стробирующих импульсов соединен с счетным входом формирователя кодов и тактовым входом ЗУ.На фиг. 1 приведена структурная схема генератора случайных чисел;15 на фиг. 2 - эпюры, поясняющие его работу, о Генератор случайных чисел содержит источник 1 шума, видеоусилитель 2, ЗУ 3 формирователь 4 кодов, фор мирователь 5 импульсов, генератор б стробирующих импульсов, элемент И 7, счетчик 8 единиц, регис 1 р 9 коррекции, ЦАП 10 и усилитель 11 мощности,Генератор случайных чисел,работает следующим образом.Напряжение шума, вырабатываемое источником шума 1 и усиливаемое видеоусилителем 2, подается на ЗУ 3(2-триггер с определенным порогом срабатывания). На тактовый вход ЗУ 3 с выхода генератора стробирующих импульсов б поступают импульсы (см. Фиг. 2 1По,отрицательному Фронту стробирующих импульсов в ЗУ 3 записывается логическая 1 (если напряжение шума, поступившее в этот момент, превышало пороговое значение) или логический 0 (если напряжение шума было меньше порогового напряжения (см. Фиг. 2, Е ). 40 Двоичная информация с выхода ЗУ 3 через усилитель мощности 11 поступает на выход генератора случайных чисел. Одновременно двоичная инфор" мация с выхода ЗУ 3. поступает на 45 информационный вход элемента И 7. При этом на тактовый вход элемента И 7 с выхода генератора б поступают стробирующие импульсы. Ца выходе элемента И 7 стробирующий импульс 50 появляется в том случае, если в этот момент в ЗУ 3 записана логическая 1 (см. Фиг. 2, б ). С выхода элемента И 7 импульсы подаются на счетчик 8, содержимое которого увенчивается на 1 с приходом импульса с элемента И 7, изменяясь в пределах от 0 до И/2, (ам. Фиг. 2 г). Одновременно стробирующий импульс с генератора б "подается на формиро" ватель 4 кодов, представляющий собой 60 счетчик емкостью М . Содержимое формирователя 4 кодов увеличивается на 1 с приходом каждого стробирующего импульса, изменяясьот 0 до )((см. Фиг. 3 д ), б 5 В начальный момент времени содержимое счетчика 8 и формирователя 4 равно нулю, В процессе работы их содержимое увеличивается. После прохождения М стробирующих импульсов Формирователь 4 будет содержать числот.е. во всех разрядах его будут логические 1, (см. Фиг, 2 Ф, ) Счетчик 8 к моменту времени 1 может быть либо заполненным, либо нева" полненным, С некоторой достоверностью заполнение счетчика 8 к моменту времени Ь 1 будет означать превышение вероятности появления логической 11 на выходе генератора случайных чисел над вероятностью появления логического Оф, т.е. Р( 7 Ро и наоборот незаполнение счетчика 8 будет означать, что РРо . Сигнал о заполнении формирователя 4 (см, фиг.2 ж) подается на входы начальной установки Формирователя 4 и счетчика 8 и на управляющий вход регистра 9. Одновре" менно с выхода счетчика 8 на информационный вход регистра 9 подается сигнал о заполнении счетчика 8 (см. Фиг, 2 е). По заднему фронту импульса коррекции содержимое счетчика 8 и Формирователя 4 устанавливается равным0(см. Фиг. 2 2 ) д,д ).Импульс коррекции, поступающий на управляющий вход регистра 9, с формирователя 5, изменяет содержимое регистра 9 в зависимости от сигнала, поступающего со счетчика 8Если счетчик 8 к моменту прихода импульса коррекции был заполнен, т.е. РР , то содержимое регистра 9 уменьшится на 11 ф, а если не заполнен, т.е. Р ( Ро то увеличится на 11 (см. Фиг. 2 и). Соответственно увеличится или уменьшится напряжение на выходе ЦАП 10, преоб" разующего код, содержащийся в регистре 9, в напряжение коррекции, которое с выхода ЦАП 10 (см.фиг. 2 К )поступает на вход коррекции видео" усилителя 2, изменяя величину среднего значения шумового сигнала на выходе видеоусилителя 2 в сторону уменьшения, если Р(Ро, или в сторону увеличения, еслй Р(Ро . Таким образом, в конце цикла коррекции, определяемого временем заполнения формирователя 4 автоматически корректируется величина отклонения от равновероятности выходных кодов генератора случайных чисел. После возвращения формирователя 4 и счет- чика 8 в исходное состояние (см. фиг. 2 С),) цикл коррекции повторяется в той же последовательности. Предлагаемый генератор случайных чисел обладает высоким быстродействием и обеспечивает равновЕроятностный закон распределенияФормула изобретения Генератор случайных чисел, содержащий последовательно соединенные источник шума, видеоусилитель и запоминающее устройство, последова-, 5 тельно соединенные формирователь кодов и формирователь импульсов, а также генератор стробирующих импульсов и усилитель мощности, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия при обеспечении равновероятного закона распределения, между выходом генератора стробирующих импульсов и входом коррекции видеоусилнтеля введены последовательно соединенные элемент И, инФормационный вход которого подключен к выходу запоминающего устройства и входу усилителя мощности, счетчикединиц, регистр коррекции и цифроаналоговый преобразователь, при этомвыход формирователя импульсов подключен к входам начальной установкиформирователя кодов и счетчика единиц к информационному входу регистракоррекции, а выход генератора стробирующих импульсов соединен с счетным входом формирователя кодов итактовым входом запоминающего устройства.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 502489 кл. Н 03 В 29/00 19742. Авторское свидетельство СССРВ 518859, кл. Н 03 В 29/00, 1974871164 Состав Техред ель Л. Ананьева вАч КорректорН, Ш ктор еп ев щвЗакаэ 8436 иал ППП Патент, г. Ужгород, Ул. Проектная, 4 Тираж 748 ВНИИПИ Государственного по делам иэобретеиий и 113035, Москва, Ж, Раушс