Генератор случайных двоичных последовательностей импульсов

(23) Приоритет ЗЬаудерстеенкый квинтет СССР пв делен нзебретеннЯ н еткрытнЯ(54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ДВОИЧНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ИМПУЛЬСОВ 4 ге- преИзобретение относится к вычислительной технике и может быть ис" пользовано для создания стахостических вычислительных машин и моделей при моделировании случайных процессов и для построения датчиков случайных чисел.Известен генератор случайных последовательностей, позволяющий полу" чать случайные последовательности,1 в с заданной вероятностью появления символов в последовательности и содержащий генератор равномерно рас" пределенных случайных чисел, блок синхронизации, преобразователь ве" роятностей, регистр кода 11.Недостатком этого генератора яв" ляется невысокая точность.Наиболее близким к предлагаемому является генератор случайных двоич" ных последовательностей импульсов, содержащий последовательно соединенные преобразователи вероятностей, каждый из которых содержит элемент И,2выход которого через элемент НЕ и элемент задержки соединен со своим первым входом, второй вход которого соединен с соответствующим входом источника равномерно распределенных случайных чисел 23.Однако этот генератор обладает избыточностью аппаратурного решения для задания вероятностей выходных импульсов. Недостатком является так же применение значительного числа источников шумового напряжения для получения заданной точности воспроизведения функций, что затрудняет его использование.Цель изобретения - упрощение нератора эа счет комбинирования образователей вероятностей в двоичном коде при задании вероятностей выходных импульсов.Для достижения поставленной цели в известный генератор случайных двоичных последовательностей импуль сов, содержащий источник равномерно920713распределенных случайных чисел,группу преобразователей вероятностей, каждый из которых содержитэлемент И, выход которого является выходом преобразователя и через эле" мент Е и элемент задержки соединен со своим первым входом, второй вход элемента И является входом преобразователя, введены группа элементов И и группа переключателей, входы которых соединены с выходами соот ветст" вующих элементов И группы, первые входы которых соединены с соответствующими выходами источника равномерно распределенных случайных чисел,первый выход которого соединен совходом первого переключателя группы,вторые входы элементов И группы соединены с выходами соответствующих преобразователей вероятностей группы и с первыми выходами соотве 1 ствующих переключателей группы, вторые выходы которых соединены со входами соответствующих преобразователей вероятностей группы.На чертеже изображена схема генератора.Генератор случайных двоичных последовательностей состоит из и преобразова 1 елей вероятностей 1, в состав каждого из которых входит элемент И 2, выход которого подключен к выходу 3 и к входу элемен 1 а НБ выход которого по цепи обратной связи через элемент задержки 9 подсоединен к одному входу элемента И 2, Второй вход элемента И 2 соединен с входом 6. Вход 6 первого преобразователя 1 соединен через нормально замкнутые контакты переключателя 7 с выходом источника равномерно распределенных случайных чисел 8, а входы 6 всех остальных (и) преобразователей связаны через нормально замкнутые контак 1 ы переключателей 7 с выходами элементов И 9, вторые входы которых подключены к выходам источника 8, Выход каждого элемента И 9 через нормально разомкнутые контакты переключателя 7 связан с выходом соответствующего преобразователя 1, кроме первого.Работу генератора случайных двоичных последовательностей рассмотрим на примере, для случая, когда необходимо сформировать последовательность с вероятностью появления1единицы Р= - , Число 14=406 в дво 406 025 30во55 9 4ичной форме можно записать следую"щим образом: 110010110,Представим число И=406 в виде406=1" 2 +1;2 +О 2 ф +О 2 +1(.24+12 +В т Е Ь.,+1 2 +1 "2 +О 2 = И 2+1) 2+О) 2+0)х 2+1) 2+0). 2+1) 2+1) 2+0) 2Источник 8 генерирует последовательность двоичных сигналов с вероятностью появления единицы на вы 1ходе - . При нормально замкнутыхконтактах переключателя 7 на входепервого преобразователя 1 вероят 1ность появления единицы - , а на1 2выходе 2 Утак как каждый преоб 2+разователь 1 осуществляет преобразование вероятности входных сигна 1лов равной 1/щ в вероятность -ю+Действительно предположим, что навход 6 преобразователя 1 и соответственно на один вход элемента И 2поступает сигнал, принимающий значение "1", с вероятностью Р= -П 1а вероятность появления единичногосигнала на выходе элемента И 2 обозначим у. Тогда вероятность пЬявленияединичного сигнала на выходе элемента НБ 4 равна 1-у. После прохождения через элемент задержки 5 сигналс некоторой фиксированной задержкойпоступает на второй вход элемента И 2, и, соответственно, вероятность появления единичного сигналана выходе элемента И 2 определяетсякак произведение вероятностей появления единичных сигналов на каждом1входе элемента И 2 у= - (1 -у).01 сюда видно, что вероятность, появления сигнала на выходе элемен 1та И 2 равна у= . На выходе перв+вого элемента И 9 вероятность равна1ив2 . На следующем этапе, каквидно из скобочного представлениячисла 406, вероятность должна быть"1- т.е, второй преобразователь 1 отключается (контакты переключателя 7 находятся в нормальноразомкнутом положении 1, На выходевторого элемента И 9 вероятность1Чтобы получить ве(Фактицески составить ее прежней) необходимо отключить третий преобразователь 1, На выходе третьего элемен 1 та И 9 вероятность равна41 +2+ На выходе четвертого преобразователя 1 ятность+ +О + 2+1 + 2+ 2 На выходе седьмого преобразователязовероятность+ +О + +1 2+О 2+1 +1 е35 На выходе седьмого элемента И 9 вероятИ + + + + +О + + /Восьмой преобразователь 1 необхо.димоо от ключи т ь ( установит ь контакты переключателя 7 в нормально разомкнутое положение) . На выходе последнего, восьмого элемента И 9 вероятность появления единины равна1 40( ( (2+1) 2+О) 2+О) 2+1)2+0) 2+ 1) 2+1) 2+О) 21 1 2+1 2+О 2 +0 2+1 2+О 2+1 2+ 2+О 2 1чОГДля реализации вероятностипотребуется восемь преобразовате"55лей 1 и восемь элементов И 9, т,е.всего 16 элементов. 1 о вероятность равна2+1 +О +На выходе четвертого элемента И 91 вероятность равна+12+ + 2+115Пятый преобразователь 1 необходимо отключить, так как вероятность сигнала при прохождении через пятый преобразователь 1 не изменяется.На выходе пятого элемента И 9 вероятность 1го2+1 2+О 2+О 2+1 2 Ч.О 2 де шестого преобразователя 1 вероят 1Ность равна( ( ( ( (2+1)2+0)2+0) 2+1) 2+0) 2+1 г 5 На выходе шестого элемента И 9 веро 1 9 бДля реализации вероятностипутем последовательного включения преобразователей 1, как это выполняется в известном устройстве потребуется ЙОЙ таких блока. Вообще для1реализации вероятностив известном устройстве используется Мбло" ков. В предлагаемом устройстве число элементов необходимых для реализа"1ции вероятности равно 2 1 о 9 Й ст,е. по аппаратурным затратам предлагаемое устройство намного проще известного,Формула изобретенияГенератор случайных двоичных последовательностей импульсов, содержащий источник равномерно распреде"ленных случайных числе, группу преобразователей вероят ностей, каждыйиз которых содержит элемент И, выход которого является выходом пре"образователя и через элемент НБ иэлемент задержки соединен со своимпервым входом, второй вход элемен"та И является входом преобразова"теля, о т л и ц а ю щ и й с я тем,цто, с целью упрощения генератора,он содержит группу элементов И игруппу переключателей, входы которых соединены с выходами соответствующих элементов И группы, первыевходы которых соединены с соответ"ствуоцими выходами источника равномерно распределенных случайныхчисел, первый выход которого соединен со входом первого переключателя группы, вторые входы элементов Игруппы соединены с выходами соответствующих преобразователей вероятностей группы и с первыми выходами со"ответствующих переключателей группы, вторые выходы которых соединенысо входами соответствующих преобра"зователей вероятностей группы.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРУ 533956, кл. С 06 Г 1/02, 1972.2. АгсЬГицп ЛцсовасуМТе 1 е"аеснап 1 с 1,т, Хх, еезгус, 1, 1974с. 125 (прототип).ектор Г,Решетник Заказ 2 мите открюФилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная1/56 Тираж 732 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раушс