Генератор псевдослучайных чисел

(19 у( 3) 3 о 4 4(531 Н ТЕЛЬСТ рудового КраДружбы народо А.Н.Туполев доров Р.ф,льные машннь74, с.247,гопдс Епур. 85, Гщ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС110 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ Н АВТОРСНОМ.Ф СВИ(46) 30.05.85.Бюл. В 20 (72) Р.М,Мансуров (71) Казанский ордена Т ного Знамени и ордена авиационный институт им (53) 621.374.2(088.8) (5 б) 1. Яковлев В.В., ф Стохастические вычислит Л., "Машиностроение", 1 ,рис.17.2."ТЬе ВаНо апд Е 1 е пеег" Б. 40, Р 2, 1970(54) (57) ГЕНЕРАТОР ПСЕВДОСЛУЧАЙНЬИ ЧИСЕЛ, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входами синхронизации п триггеров, выход х" го триггера (1 1,К) соединен с первым. входом 1 -го сумматора Ц=1,К ) по модулю два, выход ш -го триггера (в=+А; 1А йп) соединен с вторым входом 1-го сумматора (= 1 =1,К) по модулю два,Г о т л и ч а ю щ и й с я теМ, что, , с целью расширения .функциональных воэможностей за счет управления корреляцией в последовательности генерируемых чисел, в,него введены дешифратор, и элементов К (2 И)-ИЛИ, блок вывода из нулевого состояния, и входов которого соединены с выходами и триггеров, а выход - с информационным входом первого триггера, 1-й выход дешифратора ( 1,К) соединен с первыми входами соответствующих групп 2 И и элементов К(2 И)-ИЛИ, выход .2-гЬ триггера соединен с вторым входом Ь-го элемента 2 И (Ф +. Ь)-го элемента (Р =1,п -1; 1 с Ь а К) К(2 И)-ИЛИ, выход"го сумматора ( 1,К) по модулю два соединен с вторым входом (К-С)-го элемента 2 И (1-С)-го элемента (О с С сК)К(2 И)-ИЛИ, выход первого элемен" та К(2 И)-ИЛИ соединен с (и+1)-м входом блока вывода из нулевого состоя ния, выходы остальных элементов К(2 И)" ИЛИ соединены с информационными вхо,дами соответствующих триггеров.Изобретение относится к импульс"ной технике,Известны генераторы псевдослучайных чисел, содержащие регистр сдвигас логической обратной связью. Указанные генераторы выдают некоррелировак"ные псевдослучайные числа с высокойстепенью равномерности закона распределения .11,Однако схемные решения данных ге" Онераторов ке позволяют получать кор-релированные числа с управляемойстепенью корреляции. Для генерациитаких чисел необходимы дополкитель"нье устройства - корреляторы, обладающие значительной конструктивнойсложностью.Наиболее близким по техническомуреШекню к изобретению является генератор равномерно распределенных псен дослучайкых чисел, содержащий генера.ор тактовых импульсон, и 1)-триггеров и К сумматоров по модулю два(иК), причем входы х"го сумматорапо модулю два (хК) соединены с 25ньгсодами 1.-го и (з.+и-К)-го тригге"ров, а выход -, с входом -го П-триггера, при этом вход п 1-го 0-триггера(К+ш яи) соединен с выходом (ш-К)-го0-триггера, а выход генераторатактовых импульсов подключен к входам синхронизации всех Б"триггеров 23В известном генераторе сумматорыпо модулю дна обеспечивают многоразрядный сдвиг за один рабочий гакт,35поэтому устройство генерирует некоррелированкую последовательность,многоразрядных псевдослучайных ран"комерно распределенных двоичных чисел, следующих н каждом такте.40Однако указанное устройство непозноляет управлять корреляцией впоследовательности чисел,Целью изобретения является расширение Функциональных вбзможкостеиза счет управления корреляцией в последовательности генерируемых чисел.Поставленная цель достигается темчто в генератор псевдослучайных чисел, содержащий генератор тактовых 50импульсов, выход которого соединен свходами синхронизации и триггеров,выход 1-го триггера (х=1,К) соединенс первым входом 1"го сумматора (1 х,1,К) по модулю два, выход ш-го триг. 55гера (ш=1+АА ( и) соединенс вторым входом "го сумматора (1==1,К) по модулю два, введены дешифратор, и элементов К(2 И)-ИЛИ, блоквывода из нулевого состояния, и вхо"дов которого соединены с выходами итриггеров, а вь 1 хоц - с информационным нходом первого триггера, 3-й .выход дешифратора (1=ГК) соединен спервыми входами соответствующих групп2 И и элементов К 2 И)-ИЛИ, выход Г-готриггера соединен с вторым входомЬ-го элемента 2 И (2 Ь)-го элемента(У, =1,и; 1 Я Ь( К) К(2 И)-ИЛИ, выход ",го сумматора (3=1,К) по модулю дв а соединен с вторым входом (К" С) -гоэлемента 2 И Ц-С)-го элемента(О 1 С бК 1) К(2 И) ИЛИ выход первого элемента К(2 И)-ИЛИ соединен с(и 1)-и входом блока вывода из нулевого состояния, выходы остальных элементов К(2 И) -ИЛИ соединены с инфор"мационными входами соответствующихтриггеровНа фиг, приведена структурная схе"ма генератора псевдослучайных чисел;ка фиг,2 - функциональная схема примера конкретного выполнения генератора псевдослучайных чисел; на фиг.Зсемейство корреляционных характерис"тик последовательности чисел, полу"ченных с выхода 10-разрядного генератора (и=10;К=7) ири различном чис"ле 8 сдвигов за тахт,Генератор псевдослучайных чисел(Фиг.1 содержит генератор 1 тактовыхимпульсон, выход которого соединенс входами синхронизации и-триггеров2, выход 1-го триггера 2(х= 1,К)соединен с первым входом 1-госумматора 3 Ц = 1. = 1,К) .помодулю два, выход ш-го триггера2 д (ш=1+А; 1А - и) соединен свторым входом 1-го сумматора 3;1 (1==1,К) по модулю дна, дешифратор4, и элементов К(2 И)-ИЛИ 5, блок 6вывода из нулевого состояния, и входов которого соединены с выходамитриггеров 2, а выход - с иыформационным входом первого триггера 2, -йвыход дешифратора 4 (1=Г,К) соединенс первыми входами соответствующихгрупп 2 И и элементов К(2 И)"ИЛИ 5,выход 1"го триггера 22 соединен свторым нходом Ъ-го элемента 2 И(2+Ь)-гоэлемента (2 = 1, и"1;ЬК)К(2 И)-ИЛИ 5 еЬ ) выход 1-го суммато"ра 3 (1=1,К) по модулю два соединен с вторым входом (К"С)- го элемента 2 И (-С)"го элемента(ОСК в )К(2 И)-ИЛИ 5-с , выход первого эле"мента К(2 И)-ИЛИ 5 соединен с (и+1)-м1,1591 входом блока 6 вывода иэ нулевого состояния, выходы остальных элементов К(2 И)"ИЛИ 5 соединены с информацион" ными входами соответствующих триггеРов 2- 2. 5Пример конкретного выполнения генератора псевдослучайных чисел (фиг.2) приведен для и=5, К=З и обеспечивает экспоненциальный закон изменения корреляции. ОГенератор псевдослучайных чисел (фиг.) работает следующим образом,Установленный на дешифраторе 4 (например, с помощью тумблерного ре"с гистра) двоичный код величины числа 5 Я сдвигов эа один такт дает на груп" пы 2 И соответствующих элементов К(2 И)-ИЛИ 515 э 51 е5(1ЯК) разрешающий потенциал, обеспечивая тем самым подключение выходов сумма" 20 ф торов 32.,р,З к входам .триггеров 2, 2,2 з соответственно.Выходы триггеров 2, 2,.2 п,г, подключаются к входам трйггерон Т+ 25 2 з2 соотнетстненно, При каждом конкретном сдвиге Я триггеры 2- 2 д вместе с сумматорами 3 з, - Зх по модулю два и тактовым генера" тором 1 представляют собой регистр сдвига с Я-разрядным сдвигом за такт. При этом и групп элементон К(2 И)-ИЛИ г с, с с г Саа.алн515 ц -ц. 5 е пр д ставляют собой многоразрядный коммутатор, управляемый дешифратором 4. Импульсы с выхода тактового генератора 1, поступающие на входы синхронизации триггеров 2 - 2;обеспечивают операцию Я-разрядного сдни" га за такт, Такий образом, в каждом рабочем такте на выходах триггеров 2 - 2 и устройства ,.появляется оче" редное псевдослучайное число, Для вывода регистра сдвига иэ запрещенного нулевого состояния, в которое он может попасть под влиянием случайных сбоев, служит блок б. Если все триггеры 2 - 2 оказываются н у Р и0 О 010 0 10 000 0 0 0 .1 000 0 0Ф 0 0 000 1 035Единичные элементы первой строкиозначают, что первый разряд следующего числа образуется суммированиемпо модулю дна и-го и -го раэрядонрегистра. Единичные элементы других 40строк означают, что значения остальных разрядов формируются путем сдвига предыдущей информации на одинразряд в сторону старших разрядов.Величинавыбирается в зависимости 15от и йо таблице, составленной исходяиэ условия примитивности, соотнет"ствующих характеристических полиномов. Таблица представлена до и=31. т еа таеат т ащ аввав еа ваващ ш еа ещвщ татвт 3 4 5 6 7 О 11 5 7 20 21 22 25 28 312 3 3 5 6 7 9 14 14 17 19 2 22 25 28 щаавва ещешшщ ае ат а а ш тат Выражение (1) с ростом и стремит"ся к более простой форме вида гД ) 2. 55При Б)связи генератора случайных чисел определяются н соотнетст" 59 4нулевом состоянии, на выходе блокапоявляется сигнал, который переводит триггер 2 в единичное состояние. В нормальном рабочем режиме.блок б не влияет на работу устройства и пропускает сигналы с выходаэлемента К (2 И)-ИЛИ 5 на вход триг"гера 2. При Я=1 в устройстве осуществляется обычный одноразрядный сдвиг эа такт, и в последовательности генерируемых в каждом такте чисел при" сутствует корреляция, определяемая выражением 2 (2 -3)"0,5(2 -3) тя"огф,5-приъи (1) где г(Т) - нормированная корреляционная функция;- смещение. В данном случае устройство работает н соответствии с матрицей Т размера (и р и), задающей правило функциониронания ст о"стна вии с матрицей Тз, где Я д. Поскольку в схеме осуществляется Я-разрядный сдвиг за такт, корреляционная зависимость н последовательностичисел имеет нидг(С) 2 "где в8 с,Таким образом, в данном устройстве в результате введения дешифратора, элементов К(2 И)-ИЛИ и блока вы 1159159вода из нулевого состояния обеспечивается (по сравнению с известным устройством) получение при различных величинах сдвига Я корреляционных5 зависимостей виаг 2 ,159159 О Составитель Ю. БурмистровРедактор Л.Веселовская Техред Л.Иикеш Корректор О.Лугоаф За свое щс днаилиал ППИ "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная 3608/56 аи ВНИИПИ Государствен по делам изобрете 113035, Иосква,Жаа 872 Подго комитета СССРий и открытий Раушская наб.д. 4/