Стохастический генератор функций уолша

СОЮЗ СОВЕТсоцидлРЕСПУбЛ сних ИСТИЧЕСНИХ1101804 191 06 Р 1/02 ГОСУД под ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ АРстВенный номитет сссР М ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) 1, Авторское свидетельство СССР У 474016, кл. С 06 Р 15/36, 1972.2. Авторское свидетельство СССР Ф 456268, кл. С 06 Р 1/02, 1972.3. Авторское свидетельство СССР Р 781800, кл. С,06 Р 1/02, 1978 (прототип);(54)(57) СТОХАСТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ФУНКЦИЙ УОЛША, содержащий первый и второй и -разрядные (2" - число генерируемых функций) счетчики, группу из и элементов И, блок сумматоров по модулю два, первый триггер, первый и второй элементы И, причем выходы одноименных разрядов первого и второго счетчиков соединены соответственно с первыми и вторыми входами соответствующих элементов И группы, выходы которых подключены к соответствующим входам блока сумматоров по модулю два, выход переполнения первого счетчика соединен со счетным входом первого триггера и с первым входом первого элемента И, второй вхбд которого и первый вход второго элемента И подключены к единичному выходу первого триггера, второй вход второго элемента И подключен к выходу блока сумматоров по модулю два, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем случайного изменения номеров функций Уолша в системе упорядочения по УолшуАдамару, он содержит генератор шума,пороговый элемент, второй риггер,Р-триггер 9 третий, четвертый и пятыйэлементы И, первый и второй элементыНЕ, элемент ИЛИ, причем выход генератора шума подключен к входу порогового элемента, выход которого подключен к счетному входу второго триггера, единичный выход которого подключен к Р-входу Р-триггера 9 выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которогои С-вход 0-триггера подключены ксчетному входу первого счетчика иявляются тактовым входом генераторавыход третьего элемента И подключенк первому входу четвертого элементаИ, к второму входу которого подключен через первый элемент НЕ единичный выход первого триггера, выходчетвертого элемента И подключен кпервому входу элемента ИЛИ, второйвход которого подключен к выходу первого элемента И, а выход элемента ИЛИподключен к счетному входу второгосчетчика, вход "Сброс" которого подключен к выходу пятого элемента И,первый вход которого подключен кединичному выходу первого триггера,выход второго элемента НЕ подключенк третьему входу первого элемента И,вход второго элемента НЕ, третий входчетвертого элемента И и второй входпятого элемента И подключены к управ"ляющему входу генератора, а выходомгенератора является выход второгоэлемента И.Изобретение относится к стохастической вычислительной технике и может быть использовано при вероятностном моделировании и стохастическойобработке данных.5Известен генератор функций Уолша,содержащий триггеры, регистры, сумматоры по модулю два 1.1,Известен также генератор функцийУолша, содержащий два счетчика, элементы И, блок сумматоров по модулю два23.Недостатком этих генераторов функций Уолша являются ограниченные функциональные возможности, Генера торы способны генерировать функции Уолша только в соответствии с определенной системой их упорядочения, а именно в порядке возрастания их номеров в системе упорядочения по 2 о Уолшу-Адамару. В этих генераторах функций Уолша отсутствует возможность генерирования последовательности функций Уолша ео случайным изменением их номеров в системе упорядоче ния по Уолшу-Адамару.Наиболее близким к изобретению является генератор функций Уолша, содержащий первый и второй П -разрядные (2 - число генерируемых функций) счетчики, группу из и элементов И, блок сумматоров по модулю два, первый счетный триггер, первый и второй элементы И, причем выходы одноименных разрядов первого и вто 35 рого счетчиков через соответствующие элементы И группы подключены к входам блока сумматоров по модулю два, выход старшего разряда первого счетчика подключен к входу первого счетного триггера и первому входу первого элемента И, второй вход которого и первый вход второго элемента И поключены к выходу первого счетного триггера, второй вход второго элемента И подключен к выходу блока сумматоров по модулю два 3 1. Недостатком известного генератора функций Уолша являются ограниченные функциональные возможности, так как он способен генерировать функции Уолша только в соответствии с определенной системой их упорядочения, а именно в порядке возрастания их номеров в системе упорядочения по Уолшу-Адамару. Однако в задачах вероятностного моделирования и обраб.тки данных возникает необходимость генерирования последовательности функций Уолша со случайным изменением их номеров в системе упорядочения по Уолшу-Адамару. В известном генераторе функций Уолша нет возможности генерирования функций Уолша в последовательности со случайным изменением их номеров в системе упорядочения по Уолшу-Адамару, В предлагаемом стохастическом генераторе функций Уолша этот недостаток устраняется.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем случайного изменения номеров функций Уолша в системе упорядочения по Уолшу-Адамару.Поставленная цель достигается тем, что стохастический генератор функций Уолша, содержащий первый и второйи -разрядные (2 - число генерируемых функций) счетчики, группу из и элементов И, блок сумматора по модулю два, первый счетный триггер, первый и второй элементы И, причем выходы одноименных разрядов первого и второго счетчиков соединены соответственно с первыми и вторыми входами соответствующих элементов И группы, выходы которых подключены к соответствующим входам блока сумматоров по модулю два, выход переполнения первого счетчика подключен со счетным входом первого триггера и с первым входом первого элемента И, второй вход которого и первый вход второго элемента И подключены к единичному выходу первдго триггера, второй вход второго элемента И подключен к выходу блока сумматоров по модулю два, содержит генератор шума, пороговый элемент, второй триггер, Э-триггер, третий, четвертый и пятый элементы И, первый и второй элементы НЕ, элемент ИЛИ, причем выход генератора шума подключен к входу порогового элемента, выход которого подключен к счетному входу второго триггера, единичный выход которого подключен к Р-входу 0-триггера, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого и С-вход Р-триггера подключены к счетному входу первого счетчика, и являются тактовым входом генератора, выход третьего элемента И подключен к первому входу четвертого элемента И, к второму входу которого подключен через первый элемент НЕ единичный выход первогоО 18 О 4 триггера, выход четвертого элементаИ подключен к первому входу элемен.та ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу первого элемента И, авыход элемента ИЛИ подключен к счет 5ному входу второго счетчика, вход"Сброс" которого подключен к выходупятого элемента И, первый вход которого подключен к единичному выходупервого триггера, выход второго элемента НЕ подключен к третьему входупервого элемента И, вход .второгоэлемента НЕ, третий вход четвертогоэлемента И и второй вход пятогоэлемента И подключены к управляющемувходу генератора, а выходом генератора является выход второго элемента И.Отличие предлагаемого устройстваот базового состоит в том, что введе ние генератора шума, порогового элемента, второго счетчика и третьегосинхронизируемого триггера, трех элементов И, двух элементов НЕ и элемента ИЛИ, а также соответствующих связей и управляющего входа позволяетв стохастическом генераторе функцийУолша наряду с получением функцийУолша в порядке возрастания их номеров в системе упорядочения по Уолшудамару генерировать функции Уолша:о случайным изменением их номеровв этой же системе упорядочения,На чертеже представлена функциональная схема стохастического. генера 35тора функций Уолша.Стохастический генератор функцийУолша содержит первый 1 и второй 2и -разрядные счетчики, группу 3 из иэлементов И, блок 4 сумматоров помодулю два, первый триггер 5, первый 6 и второй 7 элементы И, генератор 8 шума, пороговый элемент 9.,второй 10 триггер и П-триггер 11,третий 12, четвертый 13 и пятый 14элементы И, первый 15 и второй 16элементы НЕ, элемент 17 ИЛИ, управляющий вход 18, тактовый вход 19и выход 20.Стохастический генератор функций 50Уолша может работать в режимах формирования последовательности функцийУолша в порядке возрастания их номеров в системе упорядочения по УолшуАдамару и последовательности функций 55Уолша со случайным изменением ихномера в системе упорядочения поУолшу-Адамару. 4Счетчик 1 является формирователем функций Радемахера, Счетчик 2 задает номера функций Уолша в соответствии с системой упорядочения по Уолшу-Адамару, группа 3 из н элементов И служит для отбора тех функций Раде- махера, которые используются в блоке 4 сумматоров по модулю два для формирования функций Уолша с текущим номером. Триггер 5 служит для создания между последовательно формируемыми функциями Уолша паузы, длительность которой равна периоду функций Уолша, что позволяет при работе стохастического генератора функций Уолша во втором режиме записывать в счетчик 2 случайный номер функции Уолша, Генератор 8 шума пороговый элемент 9, триггеры 10 и 11 и элемент И 12 служат для формирования на выходе элемента И 12 случайной последовательности импульсов с тем, чтобы за счет пересчета этих импульсов за фиксированный интервал времени получать на выходах разрядов второго счетчика 2 случайные номера функций Уолша. В начальном состоянии содержимое первого 1 и второго 2 счетчиков равно нулю, триггер 5 установлен в единичное состояние, Режим работы стохастического генератора функций Уолша задается сигналом на управляющем входе 18. В первом режиме работы на управляющий вход 1 подается нулевой потенциал, который открывает первый элемент И 6 и запирает четвертый 13 и пятый 14 элементы И. В результате поразрядного логического умножения нулевых содержимых первого 1 и второго 2 счетчиков на элементах И 3 и подс ета числа единиц в полученном двоичном коде, выполняемого блоком 4 сумматоров по модулю два, на вход элементов И 7 поступает единичный потенциал с выхода блока 4, который соответствует значению нулевой функции Уолша в нулевой точке. В следующем такте с,тактового входа 19 стохастического генератора функций Уолша на вход первого счетчика 1 поступает импульс, который увеличивает содержимое первого счетчика 1 до единицы, Так как второй счетчик 2 находится в нулевом состоянии, то на выходе блока 4 сумматоров по модулю два остается единичный потенциал, что соответствует значению нуле 1101804вой функции Уолша в первой точке дискретного диапазона, Поцобным же образом в последу 1 ощих тактах оформляют все остальные значепия нулевой функции Уол.ыа, 5Ввиду того, что первьй счетнь 1 й триггер 5 11 аходится в единичном состоянии,. го формируемые на входе блока 4 сумматоров по модулю два значения нулевой Функции Уолша поступают ва выход 20 стохастического генератора функций Уолша через открытый элемент И 7. Когда все разряды первого счетчика 1 находятся в единичном состоянии, то с поступлениемочередного тактового импульса наего вход он Обнуляется,. а Формируемый на выходе старшего разряда первого счетчика 1 игнал переноса через открытый первьй элемент б и элемент ИЛИ 17 поступает на первьй счгтньй вход второго счетчика 2 и увеличиваетего содержимое на единицу. Триггер 5по окончании сигнала переноса изстаршего разряда счетчика 1 изменяет свое состояние на нулевое закрывая при этом элементы И б и 7, Выдача на выход 20 функций Уолша, генерируемых в след, ующем цикле заполнения счетчика 1, вследствие этого зааре- ЗО щаетс 5 а также запрещается поцачаследующего импульса переноса из старшего разряда счетчика 1 на первьй счетный входт, счетчика 2. В то жевремя по оконча.нии этого сигнала пере-;. носа триггер 5 изменяет свое состояние на единичное, начинается следующий цикл 1 енерирова 1 ия ФункцийУэлша, Таким образом генерирс етсяпоследовательность функций Уолша 4 о в порядке возрастания их номеровв системе упорядочения по Уолшу-Ацамару, причем между последовательно генерируемыми функциями Уолша возникает пауза длительность которой 5 равна периоду функций Уолша,Во втором режиме на управляющий вход 18 подается единичный потенциал, который запирает элемент И б и открывает элементь 1 И 13 и 1-1. Зви 50 ду того, что триггер 5 находится в единичном состоянии, то в первом цикле генерируется нулевая функция Уолша, Второй цикл начинается после тс го, как по окончании сигнала пере 55 нсса триггер 5 изменяет свое состоякие на нулевое и откроет элемент И 13. Иепрерывный случайный сигнал с выхода генератора 8 шума с помощьюпорогового элемента 9 преобразуетсяв импульсы стандартной амплитуды,но случайной длительности, определяемой временем, в течение которогонапряжение 1 ыума превышает величинупорога срабатывания порогового элемента 9. Эти импульсы поступают навход счетного триггера 10 вызываявсякий раз смену его состояния напротивоположное. Выход счетного триггера 10 подключен к первому входусинхронизируемого триггера 11, Тактовые импульсы, поступающие н 1 второйвход синхронизируемого триггера 11позволяют периодически считыватьинформацию с выхода счетного триггера 10, В соответствии с тактовойчастотой случайная информация с выхода синхронизируемого триггера 11поступает в виде случайной последовательности стандартных импульсов свыхода элемента И 12 через элементИ 13 и элемент ИПИ 17 на первыйсчетный вход счетчика 2.По окончании интервала времени,равного периоду функций Уолша посигналу переноса с выхода старшегоразряда счетчика 1, триггер 5 изменяет свое сосояние на единичное изапрещает прохождение послецовательности случайных импульсов через элемент 13 И. С приходом следующегопосле импульса переполнения тактового импульса начинается генерирование на выходе 20 функций Уолша сослучайным номером, сформированнымв счетчике 2 в результате пересчетапоследовательности случайных импульсов за фиксированный интервал времени, равный периоду функций Уолша,После окончания периода генерирования данной функции Уолша по окончании сигнала переноса старшего разряда счетчика 1 состояние триггера 5изменяется на нулевое, и сформированный на его выходе сигнал переносасбрасывает счетчик 2 в нулевое состояние. В последующих циклах работаосуществляется аналогично с той лишьразницей, что каждый раз генерируется функция Уолша со случайно сформированным номером в системе упорядочения по Уолшу-Адамару,Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известнымобладает более широкими функциональными возможностями, так как в немнаряду с получением функций Уолша1101804 Тираж 699 По аказ 476 ИИ ал ППП фПатент", г.Уагород, уд.Проектная в порядке возрастания их номеровв системе упорядочения по Уолшу-Адамару имеется возможность генерирования последовательности функций Уолша со случайным изменением их номеров в той же системе упорядочения,.Такое расширение функциональных воз-можностей обеспечивается незначительным усложнением схемы, При этом использование второго счетчика 2 для 1 Оформирования номера функций Уолшакак в первом режиме, так и во втором,позволяет сократить общие аппаратурные затраты, Кроме этого, с увеличением количества генерируемых различ ных функций Уолша увеличивается длина не только счетчиков 1 и 2, а также количество элементов И в группе 3 и количество входов в блок 4 суммато ров по модулю два, а число остальных элементов схемы не меняется, Возможность генерирования последовательнос ти функций Уолша со случайным измене. нием их номеров дает возможность и . пользовать стохастический генератор функций Уолша в устройствах стохастической вычислительной техники для эффективного решения задач вероятностного моделирования и обработки данных.