Генератор потоков случайных событий

(51) 606 Р 7 58 П ДОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ Ц ЙИЬЛИОИйл ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ТОРСКОМУ, СВИДЕТЕЛЬСТВ(72) Э.А,Баканович и А.И.Волковец (71) Минский радиотехнический институт(56) 1. Четвериков В.Н., Баканович Э.А., Меньков А.В. Вычислитель" ная техника для статического моделирования, М., "Советское радио", 1978, с, 183, рис, 1 Ч.9.1.2, Авторское свидетельство СССР М 345487, кл, 6 06 Г 7/58, 1970 (прототип).(54)(57) ГЕНЕРАТОР ПОТОКОВ СЛУЧАЙНЫХ СОБЫТИЙ, содержащий датчик первичного потока случайных импульсов, одновибратор, вход которого является входом фОпрос" генератора и соединен с установочным входом счетчика, а выход одновибратора соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выходы разрядов которого соединены с соответству)ицими входами дешифратора, выходы которого соедииены с соответствующими входами коммутатора, выходы которого соединены с соответствующими входами блока элементов ИЛИ, выход которого является выходом генератора, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения автокорреляционной зависимости в выходной последовательности, он содержит мультиплексор, два элемента задержки и элемент ЗАПРЕТ, выход которого соединен с управляющим входом мультиплексора, выход которого соединен с вторым входом элемента И и с входом первого элемента задержки, выход которого соединен с первым входом муль-Е типлексора, второй вход которого подключен.к выходу датчика первичного потока случайных импульсов, выход одновибратора соединен с входом второго. элемента задержки и с прямым, входом элемента ЗАПРЕТ, инверсный ф вход которого подключен к .выходу второго элемента задержки, управляю- Фввв щий вход которого является управляющим входом генератора,Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь"зовано при моделировании систем сучетом влияния взаимосвязанных случайных внешних воздействий, при построениивычислительных и моделирующих устройств, а также при построении автоматизированных испытатель"нык комплексов.Известен генератор потоков корреляционно зависимых событий, содержащий датчик потоков случайных импульсов, линию задержки, триггер, генератор импульсов и конъюнктор Г 1.Недостатком данного генератораявляется то, что на его выходе формируется одноразрядное двоичное случайное число (1 или 0 ), что затрудняет формирование с помощью этого устройства случайных процессов сложнойструктуры, Кроме того, между требуемым коэффициентом корреляции и перноОдом следования сигналов от генератораимпульсов достаточно сложная математическая зависимость,Наиболее близким к предлагаемомуявляется генератор потоков слуЧайныхсобытий, содержащий датчик первич. ных потоков случайных импульсов,кипп-реле, схему совпадения и последовательно соединенные счетчик импульсов, дешифратор, коммутирующее устройство и блок схем ИЛИ, причем выход датчика первичных потоков случай.ных импульсов подключен к импульсному входу схемы совпадения, потенциальный вход которой соединен с выходом кипп-реле, а выход схемы совпадения подключен к входу счетчика импульсоВ, другие входы которого связаны.с входами кипп-реле, а выходыподключены к входам дешифратора 23.,цОднако известный генератор непозволяет формировать потоки случайных событий с требуемыми корреляционными свойствами, в то время как прирешении многочисленных задач надежности, связи и статической радиотехники возникает необходимость именнов потоках корреляционно зависимыхслучайных событий,Цель Изобретения - расширениефункциональных возможностей генератора потоков случайных событий засчет Обеспечения автокорреляционнойзависимости в выходной последовательности.Поставленная цель достигается .55тем, что в генератор потокоц случай.НЫХ Событий, содержащий датчик пер-.вичного потока случайных импульсов,одновибратор, вход которого является входом фОпрос" генератора и сое- щдинеи с установочным входом счетчика, а выход одновибратора соединенс первым входом элемента И, выходкоторого соединен со счетным входомсчетМикау вьщоды разрядов кОтОрогО у соединены с соответствующими входами дешифратора, выходы которого соединены с соответствующими входамикоммутатора, выходы которого соединены с соответствующими входами блока элементов ИЛИ, выход которого является выходом генератора, введенымультиплексор, два элемента задержки и элемент ЗАПРЕТ, выход .которого соединен с управляющим входоммультиплексора, выход которого соединен с вторым входом элемента И ис входом первого элемента задержки,выход которого соединен с первымвходом мультиплексора, второй входкоторого подключен к выходу датчикапервичного потока случайных импульсов, выход одновибратора соединен свходом второго элемента задержки ис прямым входом элемента ЗАПРЕТ,инверсный вход которого подключенк выходу второго элемента задержки,управляющий вход которого являетсяуправляющим входом генератора.На фиг 1 приведена функциональнаясхема предлагаемого генератора; нафиг. 2 - то же, варианта построенияпервого элемента задержки на фиг.3временная диаграмма работы генератора.Генератор потоков случайных событий содержит датчик 1 первичного потока случайных импульсов,одновибратор 2,вторОй элемент 3 задержки, элемент ЗАПРЕТ 4,мультиплексор 5,элемент И б,первыйэлемент 7 задержки, счетчик 8, дешифратор 9, коммутатор 10 и блок 11элементов ЙЛИ,Рассмотрим назначение отдельныхблоков генератора.Датчик 1 потоков случайных импульсов предназначен для формирования первичного случайного импульсного потока с требуемой интенсивностью, одновибратор 2 - для формировайия прямоугольного импульсногосигнала длительностью Т при поступлении на вхэд генератора импульсаопроса (ИО, фиг,1), а элемент 3 задержки - для формирования прямоугольного импульсного сигнала длительностью Т, идентичного исходномусигналу, формируемому одновибратором 2, но сдвинутому относительно исходного сигнала на управляемый интервал времени ГЭлемент 3 задержки содержит блок12 из г неуправляемых элементов задержки и второй мультиплексор 13фиг. 3),Элемент 3 задержки работает следующим образом.Код, определяющий время задержки 7, поступает на управляющие входы мультиплексора 13. Мультиплексор 13 осуществляет коммутацию входа с номером равным коду, поданномуна его управляющие входы, с выходом мультиплексора 13. На первый3 10831вход элемента 3 поступает сдвигаемый сигнал с выхода одновибратора 2.На выходе первого элемента 7 задержки блока 12 элементов задержки сигнал сдвинут на время с,о , где Го -время задержки на одн 9 м элементе, навыходе второго элемента - на время21 р и т.д. Таким образом, на выходе мультиплексора 13, т.е, на выходе управляемого элемента 3 задержкйсигнал появляется через время дфГч "6где- код, поданный на управляющи. входы мультиплексора. Блок 12 элементов задержки обеспечивает задержку сигнала на время Г= Го, гдег=2 ф ; - разрядность управляющегокода мультиплексора 13 ).Элемент 4 предназначен для формирования сигнала, управляющего коммутацией мультиплексора 5. Мульти-.плексор 5 применяется для коммутации на вход элемента И б потоковимпульсов с выхода датчика 1 потоковслучайных импульсов и с выхода элемента 7 задержки, элемент И б - дляосуществления логического подключения счетного входа счетчика 8 квыходу мультиплексора 5 при наличиисигнала на выходе одновибратора 2,а элемент 7 задержки - для храненйяпоследовательности импульсов, поступивших на счетный вход счетчика 8импульсов в предыдущем цикле формирования случайного ксда. Время задержки /3 элемента 7 задержки равно длительности сигнала, формируемого одновибратором 2 па импульсуопроса, и, следовательно, длительности последовательности импульсов,поступивших на счетный вход счетчика 8 импульсов,Хранение последовательности импульсов обеспечивается за счет того,что выход элемента 7 задержки подключен в промежутках между импульсами опроса к его входу, благодарячему последовательность импульсовциркулирует в элементе 7 задержкибез изменения до следующего циклаформирования случайного кода.Счетчик 8 предназначен для подсчета числа случайных импульсных сигналов, поступающих на его счетныйвход с выхода элемента И б, дешифратор 9 для получения пространственного представления случайного кода,хранящегося в счетчике 8 импульсов,а коммутатор 10 и блок 11 элементов ИЛИ - для преобразования пространственно распределенной случайной величины на выходе дешифратора9, подчиняющейся известному законураспределения вероятностей, в пространственно распределенную случайнуйВЕЛИЧИНУ, ПОдЧиняющуюся требуемойфункции распределения вероятностей.Цепочка элементов 8, 9, 10 и 11по функциональному назначению и прин; 88 ципу действия полностью аналогичнасоответствующим элементам известного.генератора Г 23, Коммутатор 10 можетбыть реализован с использованием любых переключателей; тумблеров, наборных полей и т,п.Мультиплексор 5 и мультиплексор13, входящий в состав управляемогоэлемента 3 задержки, могут быть реализованы на соответствующих элементах широко распространенных серийе интегральных комплексов элементов133, 155, 500, 533: 133 КП 1 (16 - ф 11,133 КП 7 (8 -1, 133 КП 2 14 - ф 1),К 155 КП 5 8 - ф 1), К 500 ИД 4 164 М (8-ф 1)и К 533 КП 15 8 - ф 11 . Все указанныемультиплексоры имеют разрешающийвход % , что позволяет объединятьих для коммутации большего количества информационных каналов, например 12, 16, 20, 24 и т.д.20 Элемент 3 задержки и блок 12 неуп"равляемых элементов задержки, входящий н состав управляемого элемента 3задержки, могут быть реализованы,например, с использованием линий25 задержки типов МЛЭ и ЛЭТ, которыесопрягаются с интегральными комплексами элементовКроме того, элементы задержки могут быть реализованына триггерах Бритта, входящих в30 интегральные комплексы элементов се-рий 133 и 155 г 133 ТЛ 1 и К 155 ТЛ 1, вкоторых время задержки определяетсязначениями величин Й и С,Генератор потоков случайных собы 35 тий фиг.1 и 2) работает следующимобразом.Поступающий импульс опроса (ИО)сбрасывает; в нуль счетчик 8 и.запускает одновнбратор 2, на выходе ко.40 торого появляется прямоугольный сигнал длительностью Т. Этот сигнал открывает элемент ЗАПРЕТ, поступает напервый вход элемента И и на вход управляемого элемента 3 задержки. После поступления ИО в течение времени45 г управляемого элемента 3 задержкина его выходе присутствует низкийуровень . Следовательно, в течениеэтого времени на выходе элемента 4находится высокий уровень,.и мульти 50 плексор 5 пропускает импульсы отдатчика 1 потоков случайных импульсов на вход элемента 7 задержки ичерез открытый элемент И 6 на счетный вход счетчика 8. Через время55 Г после прихода ИО на выходе управляемого элемента 3 задержки появляется сигнал, который закрывает элемент 4, и мультиплексор 5 пропускаетимпульсы с выхода элемента 7 задержбО ки через открытый элемент И 6 насчетный вход счетчика 8 и на входэлемента 7 задержки (фиг.2). Этиимпульсы сохраняются элементом 7задержки от предыдущего цикла формирования случайного кода, поэтомуподан их на счетный зход счетчика 8, .обеспечим наличие корреляционной зависимости между величиной случайно-, го кода, сформированного в счетчике 8 в предыдущем цикле, и величиной случайного кода, формируемого 5 в текущем цикле. Изменяя время заде жни 4 управляемого. элемента 3 задержки, можно управлять долей импульсов от предыдущего цикла, участвующих в формировании текущего случаМО ного кода, а следовательно, и степенью. корреляционной зависимости между Формируемыми случайными величинами.Количество импульсов, поступивших 15 на счетный вход счетчика 8 - случайный код - определяется интенсивностью 3 и вероятностными свойствами потока сигналов, формируемого датчиком 1 потоков случайных импульсов, а также длительностью интервала времени Т.Случайный код, сформированный в счетчике 8, при помощи дешифратора 9 преобразуется. в пространственно распределенную случайную величину, которая подчиняется известному закону распределения вероятностей, определяемому вероятностными свойствами по" тока, формируемого датчиком 1 потоков случайных импульсов. При помощи коммутатора 10 и блока 11 элементов ИЛИ известная функция распределения вероятностей может быть преобразована в зайанный закон распределения случайных величин. С приходом следующего импульса опроса процесс формирования повторяется.Технико-экономическая эффективность предлагаемого генератора пото;ков случайных событий определяется тем, что по сравнению с ЗВМ общего назначения (.базовьум объектом 1 он требует на 2-3 порядка меньших аппаратурных затрат для формирования потока случайных событий с требуемыми корреляционнымв свойствами. Кроме того, генератор позволяет формировать потоки как случайных, так и псевдослучайных величин, а также обеспечивает на 2-3 порядка более высокое быстродействие при Формировании потоков корреляционно зависимых случайных событий. Структура предлагаемого генератора потоков случайных событий позволяет достаточно просто осуществлять агрегатирование идентичных генераторов и на этой основе создавать многоканальные генераторы потоков случайных событий. При этом генератор при совместном использовании его с микропроцессором или микро-ЗВМ дает возможность формировать нестационарные потоки случайных событий, а угри Фиксированных заданных ( корреляционных связях между событиями в потоке изменять (регулировать) Функции распределения вероятностей формируемых случайньух величин.,7Составитель А,КарасРеактор М,Рачкулинец Техред О.Неце К ор О Билак 55/43 Тираж 69ВНИИПИ Государственнопо делам изобретений1 1 30 35Москва, Ж9го комитета С и открытий Раушская наб ПодписиССР аэ 4/5 тная, 4 илиал ППП "Па Ужгород, ул, П