Генератор потоков случайных событий

(5 С 06 Р 7/5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ(56) 1,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН(72) Э.А.Баканович и А.И.Волковец (71) Минский радиотехнический институт.325(088,8)Четвериков В,Н., Баканович Э.А., Меньков А;В. Вычислитель ф ная техника для статистического моделирования. М., Советское радио, 1978, с. 183, рис. )ч ,9.1.2, Авторское свидетельство СССР Р 345487, кл. Ь 06 Р 7/58, 1971 (прототип).(54)(57) ГЕНЕРАТОР ПОТОКОВ СЛУЧАЙНЫХ СОБЫТИЙ, содержащий датчик потоков случайных импульсов, первый элемент И, первый счетчик, первый дешифратор, выход которого соединен с входом первого коммутатора, выход которого соединен с входом первого блока элементов ИЛИ, выход которого является выходом первого потока случайных событий генератора, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора за счет задания требуемой корреляционной зависимости между двумя потоками случайных событий, он содержит генератор импульсов, триггер, второй и третий элементы И, регистр кода, группу сумматоров по модулю два, делитель частоты, два регистра памяти, второй счетчик, второй дешифратор, второй коммутатор и второй блок элементов ИЛИ, выход которого является выходом второго потока случайных событий генератора, выход датчика потоков случайных импульсов соединен со счетным входом триггера,с первым входом первого элемента Ии с инверсными входами второго итретьего элемента И, второй входпервого элемента И подключен к инверсному выходу триггера и к первымвходам сумматоров по модулю двагруппы, вторые входы которых подключены к выходам соответствующихразрядов регистра кода, вход которого является управляющим входом генератора, прямой выход триггераподключен к первому прямому входувторого элемента И, выход которогоподключен к счетному входупервогосчетчика, выход которого соединен.с инАормационным входом первого регистра памяти, выход которого подклвчен к входу первого дешиАратора,выход генератора импульсов соединенС вторым прямым входом второго элемента И и с прямым входом третьегоэлемента И, выход которого подключенк счетному входу делителя частоты,выход первого элемента И соединен свходами сброса 0 первого и второго счетчиков и с входами синхронизации первого и второго регистров памяти, выходы сумматоров по модулюдва группы соединены с управляющимвходом делителя частоты, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, выход которого соединен с информационным входом вто-рого регистра памяти, выход которого соединен с входом второго дешиЬратора, выход которого соеднен свходом второго коммутатора, выходкоторого соединен с входом второгоблока элементов ИЛИ.кипп-реле, а выход схемы совпаденияподключен к входу счетчика импульсов, другие входы которого связаныс входом кипп-реле, а выходы подключены к входам пешиАоатора 2.Недостатком известного устройст-ва является то, что оно не позволяет Аормировать потоки случайных событий с требуемыми корреляционнымисвойствами, в то время как при решении многочисленных задач надежности,связи, статистической радиотехникивозникает необходимость именно впотоках корреляционно зависимыхслучайных событий.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей генератора за счет задания требуемой корреляционной зависимостимежду двумя потоками случайных событий,40 50 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании сложныхсистем с учетом влияния взаимосвязанных случайных внешних воздействий, 5 при построении вычислительных и моделирующих устройств, а также при построении автоматизированных испы - тательных комплексов,Известен генератор потоков корре ляционно зависимых событий, содержащий датчик потоков случайных импульсов, линию задержки, триггер, генератор импульсов и конъюнктор 11.Недостатком этого устройства 15 является то, что на его выходе формируются одноразрядные двоичные случайные числа (1 или 0),что затрудняет Аормирование с помощью этого устройства случайных процессов слож ной структуры, кроме того, между требуемым коэф)ициентом корреляции и периодом следования сигналов от генератора импульсов достаточно сложная математическая зависимость. 25Наиболее близким техническим решением к изобретению является генератор потока случайных событий, содержащий датчик первичных потоков случайных импульсов, кипп-реле, схему совпадения и последовательно соединенные счетчик импульсов, дешифратор, коммутирующее устройство и блок-схему ИЛИ, причем выход датчика первичных потоков случайньгх им 35 пульсов подключен к импульсному входу схемы совпадения, потенциальный вход которой соединен с выходом Для достижения поставленной цели в генератор потоков случайных событий, содержащий датчик потоков случайных импульсов, первый элемент И, первый счетчик, первый дешифратор, выход которого соединен с входом первого коммутатора, выход которого соединен с входом первого блока элементов ИЛИ, выход которого является выходом первого потока случайных событий генератора, введены генератор импульсов, триггер, второй и третий элементы И, регистр кода, группа сумматоров по модулю два, делитель частоты, два регистра памяти, второй счетчик, второй дешифратор, второй коммутатор и второй блок элементов ИЛИ, выход которого является выходом второго потока случайных событий генератора,выход датчика потоков случайных импульсов соединен со счетным входом триггера, с первым входом первого элемента И и с инверсными входами второго и третьего элементов И, второй вход первого элемента И подключен к инверсному выходу триггера и к первым входам сумматоров по модулю два группывторые входы которых подключены к выходам соответствующих разрядов регистра кода, вход которого является управляющим входом генератора, прямой выход триггера подключен к первому прямому входу второго элемента И, выход которого подключен к счетному входу первого счетчика, выход которого соединен с информационным входом первого регистра памяти, выход которого подключен к входу первого дешийратора, выход генератора импульсов соединен с вторым прямым входом второго элемента И и с прямым входом третьего элемента И, выход которого подключен к счетному входу делителя частоты, выход первого элемента И соединен с входами сброгс иса в О первого и второго счетчиков и с входами синхронизации первого и второго регистров памяти, выходы сумматоров по модулю два группы - с управляющим входом дели-теля частоты, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, выход которого соединен с информационным входом второго регистра памяти, выход которого соединен с входом второго дешиЛратора, выходом соединенного с входом второго3 1141коммутатора, выход которого соединенс входом второго блока элементов ИЛИ.На Фиг. 1 приведена функциональная схема генератора на Фиг, 2 -временная диаграмма работы генера 5тора.Генератор содержит датчик 1 потоков случайных импульсов, генератор2 импульсов, триггер 3, элементыИ 4 и 5, счетчик 6, регистр 7 памяти, дешифратор 8, коммутатор 9,блок 10 элементов ИЛИ, элемент И 11,делитель 12 частоты, счетчик 13, регистр 14 памяти, дешифратор 15, коммутатор 16, блок 17 элементов ИЛИ,регистр 18 кода, группу 19 сумматоров по модулю два,Генератор работает следующим образомКогда триггер 3 находится в нулевом состоянии, датчик 1 потоков случайныхимпульсов вырабатывает импульсный сигнал.Этот сигнал заблокирует, элементыИ 4 и 11, пройдет через открытыйэлемент И 5 (так как на выходе Йтриггера 3 присутствует высокийуровень), и по его переднему фронтусодержимое счетчиков 6 и 13 переписывается соответственно в регистры 7 и 14, а по его заднему фронтусчетчики 6 и 13 обнуляются. Крометого, по заднему фронту импульса отдатчика 1 потоков случайных импульсов триггер 3 установится в противоположное состояние. После окончанияданного импульса открываются элементы И 4 и 11, так как триггер 3 находится в единичном состоянии и навыходе 9 - единичный уровень. Импульсы от генератора 2 импульсовчерез открытые элементы И 4 и 1 1поступают на счетные входы счетчиков6 и 13, причем на счетный вход счетчика 6 импульсы поступают непосредственно, а на счетный вход счетчи 45ка 13 - через делитель 12 частоты.Элементы И 4 и 11 открыты до прихода следующего случайного импульсаот датчика 1 потоков случайных импульсов, который блокирует элемен 50ты И 4 и 11 и устанавливает триггер3 в противоположное состояние.В течение случайного интервала времени,1 когда открыты элементы И 4 и 11, всчетчиках 6 и 13 будут сформированыслучайные коды, значения которыхпропорциональны величине интервала 408между случайными импульсами датчика 1 потоков случайных импульсов.После окончания второго с начала рассмотрения импульсного сигнала от датчика 1 потоков случайных импуль сов открывается элемент И 11, а элемент И 4 остается закрытым, так как на выходе Й триггера 3 присутствует нулевой уровень. Через открытый элемент И 11 импульсы от генератора 2 импульсов поступают через делитель 12 частоты на счетныи вход счетчика 13 до прихода следующего случайного импульса от датчика 1 потоков случайных импульсов, который перепишет коды, сформированные в счетчиках 6 и 13, в регистры 7 и 14, устанавливает триггер 3 в единичное состояние, и процесс Формирования случайных кодов повторяется.Случайные коды, записанные в регистры 7 и 14, при помощи дешифраторов 8 и 15 преобразуются в прост ранственно распределенные случайные величины, которые подчиняются известным законам распределения верояФ ностей, определяемым вероятностными свойствами потока, формируемого датчиком 1 потоков случайных импульсов. При помощи коммутаторов 9 и 16 и блоков 10 и 17 элементов ИЛИ известные функции распределения вероятностей могут быть преобразованы в заданные (требуемые) законы распределения случайных величин.Так как триггер 3 находится в нулевом состоянии и Й = 1, то группа 19 сумматоров по модулю два выполняет инвертирование управляющего кода М, хранящегося в регистре 18 кода. Математическое ожидание и дисперсия формируемых случайных кодовсовпадают с математическим ожиданием и дисперсией интервалов для исходного потока случайных импульсов,формируемого датчиком 1 потоковслучайных импульсов.Коэффициент корреляции между слу-чайными кодами, формируемыми всчетчиках 6 и 13, пропорционаленвеличине управляющего кода в регистре 18 кода, и путем изменениявеличины М можно управлять коэффициентом корреляции, 1141408Так как промышленностью не выпускаются генераторы случайных событий, допускающие формирование корреляционно зависимых случайных событий и органиэацию программного управления характеристиками потоков таких событий, то при определении технико-экономической эффективности предлагаемого устройства целесообразно сравнивать его с ЭВМ общего назначения. Технико-экономическая эффективность предлагаемого генератора потоков случайных событий определяется тем, что он обладает по сравнению с ЭВМ общего назначения следующими преимуществами:требует на 2-3 порядка меньше аппаратурных затрат для формированиявзаимокоррелированных потоков случайных событий с требуемыми корреляционными свойствами;5 обеспечивает на 2-3 порядка более высокое быстродействие приформировании корреляционно зависимых потоков случайных событий;позволяет при совместном исполь Озовании его с микропроцессором нлимикроЭВМ формировать нестационарныепотоки случайных событий, т.е. сизменяющимся по времени коэффициентом корреляции, известно, что реше ние задач формирования нестационарных случайных процессоров с помощьюЭВМ общего назначения требует особенно больших затрат машинного времени.4408 Составитель А.Карасоведактор В.Данко Техред М,Кузьма Корректор В.Син Зака над ППП Патент",д, ул. Проектная, 4 9 Ь/36ВНИИПИно д113 П 35, М Тираж 710 осударстве лам изобре ква, ЖПодписноеного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д. 4