Генератор случайных двоичных чисел

(19 4 606 Р 7/5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ьБй, .е свидетельствС 06 Р 7/58, свидетельствоС 06 Р 7/58, свидетельствоС 06 Г 7/58, свидетельствоС 06 Р 7/58,(54) ГЕ ЧИСЕЛ (57) Ге ел отн АТОР СЛУЧАЙНЫХ ДВОИЧ нератор случайных двоичных чис осится к вычислительной технике и может быть использован при построении датчиков случайных чисел с гипергерметрическии распределением, Цель изобретения - расширение области применения генератора путем получения гипергеометрического распределения. Генератор, случайных чисел содержит генератор импульсов, делитель часто-. ты, выход переноса которого через первый элемент задержки соединен с входом "Сброс" суммирующего счетчика, элемент И, элемент ЗАПРЕТ и второй элемент задержки. Новым является введение первого и второго вычитающих счетчиков, блока формирования случайного двоичного процесса, первого, второго и третьего регистров памяти. При этом выход генератора. импульсов соединен с первым входом элемента И,прямым входом элемента ЗАПРЕТ, входом бланкирования блока формирования слу" чайного двоичного процесса и входом второго элемента задержки, Выход последнего соединен с входом делителя частоты, выход переноса которого объединен с входами "Запись" вычитающих счетчиков и третьего регистра памяти, информационный вход которого подключен к выходу суммирующего счетчика, . а выход является выходом генератора, Выходы первого и второго регистров памяти соединены с входами соответствующих вычитающих счетчиков, разрядные выходы которых соединены соответственно с первым и вторым управляющим входами блока формирования случайного двоичного процесса. Выход этого блока соединен с вторым входом элемента И и инверсным входом элемента ЗАПРЕТ, выходы которых соединены соответственно с объединенными между собой счетными входами второго вычитающего и суммирующего счетчиков и счетным входом первого вычитающего счетчика. Кроме того, блок формирования случайного двоичного процесса содержит последовательно соединенные, генератор случайного потока импульсов, элемент ЗАПРЕТ, инверсный вход которого является входом бланкирования блока, и равновероятностный двухполюсник, выходы которого соединены с входами первого и второго преобразователей, код-интенсивность. Выходы преобразователей соединены с Я и К- входами триггера, прямой выход которого является выходом блока, 3 нл.12821182Изобретение относится к вычисли- Генератор случайных двоичных чиселтельной технике и может быть исполь- работает следующим образом.зовано при построении датчиков двоич- Предварительно в первый 7 и второйных чисел с гипергеометрическим рас регистры памяти заносят числа К ипределением. 5 И-К, определяющие численность белыхЦель изобретения - расширение об- и черных шаров соответственно в моделасти применения генератора путем по- лируемой урне. Коэффициент и делителялучения гипергеометрического распре частоты определяет размер серииделения, случайных испытаний, заключающихся вНа фиг,1 приведена структурная 10 извлечении одиночных шаров из урны.схема генератора случайных двоичных Импульсы генератора 1 через второйчисел; на фиг.2 - структурная схема элемент 3 задержки поступают на входблока формирования случайного двоич- делителя б частоты, На выходе делитеного процесса на фиг,3 - пример вы- ля 6 появляется, каждый и-й импульс,полнения преобразователя код-интен- с которым связан новый рабочий циклсивность случайного потока импульсов. генератора случайных двоичных чисел,.Генератор случайных двоичных чисел Каждый импульс с выхода делителясодержит генератор 1 импульсов, пер записывает содержимое первого 7 ивый 2 и второй 3 элементы задержки, второго 8 регистров памяти в первыйэлемент 4 ЗАПРЕТ, элемент И 5, дели 10 и второй 11 вычитающие счетчики- тель 6 частоты, первый 7, второй 8 и соответственно, а содержимое суммирутретий 9 регистры памяти, первый 10 ющего счетчика 12 - в третий регистри второй 11 вычитающие счетчики, сум памяти. Спустя небольшое время, немирующий счетчик 12 и блок 13 форми- обходимое для выполнения предыдущейрования случайного двоичного про-.25операции и определяемое первым элецесса, ментом 2 задержки, суммирующий счетчик 12 устанавливается в нуль.Блок 13 формирования случайного С учетом двоичных кодов, действудвоичного процесса содержит генера-ющих на первом и втором управляющихтор 1 Ф случайного потока импульсов, 3 О входах блока 13, на выходе последнегоэлемент 15 ЗАПРЕТ, вероятностный формируется случайный двоичный продвухполюсник 16, преобразователи 17 цесс с непрерывным временем и пара"и 18 код-интенсивность случайного по- метром, равным относительной доле бетока импульсов, триггер 19;лых шаров в моделируемой урне,Каждый пРеобРазователь 17 и 18 со Рассмотрим работу блока 13 болеедержит элемент 20 задержки, счетчик подробно.21, стробированный дешифратор 22,Импульсы генератора 14 случайногогруппу 23 элементов И и элементпотока импульсов через постоянно от,ИЛИ 24.40 крытый в отсутствие входных импульСущность изобретения основана на сов элемент 15 ЗАПРЕТ постУпает намоделировании случайных испытаний, вход равновероятностного двухполюсзаключающихся в извлечении (без воз- ника 16. Равновероятностный двухповрата) шаров иэ урны, содержащей К люсник 16 разделяет входной поток наи я-К шаров белого и черного цвета 45 два независимых друг от друга потокасоответственно, и подсчете числа ша- с равной интенсивностью. Первый норов белого цвета в серии из и испы- ток импульсов с помощью первого претаний (извлечений). В результате это- образователя 17 код-интенсивность,го у предлагаемого объекта появляется УпРавляемого двоичным кодом, преобновое свойство дискретной вероятност О разуется в случайный поток импульсовной системы с тремя степенями свобо- .%. Аналогично второй поток с помощьюды: ц, К и Н-К. Отметим, что из- второго преобразователя 18 код-интенвестный генератор имеет один регули- сивность преобразуется в поток,руемый параметр п. Благодаря этому Потоки 9 и 3воздействуют соот,свойству область применения (функцио ветственно на входы триггера 19, фор-нальные возможности) генератора слу- мируя на его прямом выходе случайныйчайных чисел расширяется за счет по- двоичный процесс.лучения гипергеометрического распре-Таким образом, параметр случайногоделения.двоичного процесса на выходе блока 133 12821 является функцией текущих состояний первого 10 и второго 11 вычитающих счетчиков.Двоичный процесс присутствует на управляющих входах элемента 4 ЗАПРЕТ и элемента И 5, на информационные входы которых поступают тактовые импульсы генератора 1, При выполнении условия 9 я Р, с помощью элемента И 5 и элемента 4 ЗАПРЕТ реализуются 10 независимые случайные извлечения отдельных шаров из моделируемой урны.Каждый импульс генератора 1 с веФИ - Кроятностью Р(0) = --появляется 15Бна выходе элемента 4 ЗАПРЕТ, Это событие эквивалентно выбору из урны шара черного цвета; поэтому содержимое второго вычитающего счетчика 11 всякий раз уменьшается на единицу, При этом изменение управляющего кода У приводит к изменению параметра Р(0) случайного двоичного процесса на вы,ходе блока 13.25КС вероятностью Р(1) = - импульсыБгенератора 1 появляются на выходе элемента И 5, что эквивалентно выбору из урны шара белого цвета. Поэтому 30 содержимое первого вычитающего счетчика 10 всякий раз уменьшается на единицу и одновременно содержимое суммирующего счетчика 12 возрастает на единицу, 35К моменту последнего из серии и импульса генератора 1 в счетчике 12 находится случайное число, означающее число извлеченных шаров белого цвета.Распределение Р(х) в соответствии 40 с известной вероятностной моделью, суть которой состоит в извлечении и элементов (шаров) из множества, содержащего К элементов с признаком Б (белый), без возвращения их в исход ное множество и подсчете числа элементов с признаком Б, является гипергеометрическим. С целью повьппения надежности рабо.-50 ты генератора случайных чисел блок 13 формирования случайного двоичного процесса бланкируется путем отключения равновероятностного двухполюсника 16 от генератора 14 случайного потока 55 импульсов, Второй элемент 3 задержки предназначен для разделения моментов проведения последнего из серии и извлечения пара и установки начальных 18 4состояний соответствующих элементов в новом рабочем цикле генератора.При больших. значениях М для гипергеометрического распределения справедливы следующие приближения: биноимиальное, если - ( 0,1, пуассоновское,если -0,1 и - с 0,1; нормальное, и К И ф ДфиК (1 - К) (И - и)если Р ) 9 где ЭУИ (М - 1)дисперсия гипергеометрического распределения,Формула изобретения1. Генератор случайных двоичных чисел, содержащий генератор импульсов, делитель частоты, выход которого соединен с входом первого элемента задержки, выход которого соединен с входом "Сброс" суммирующего счетчика, элемент И, элемент ЗАПРЕТ, второй элемент задержки, о т л и ч а ю - . щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения генератора путем получения гипергеометрического распределения, он содержит два в считающих счетчика, 5 лок формирования случайного двоичного процесса, три регистра памяти, выход генератора импульсов соединен с первым входом элемента И, прямым входом элемента ЗАПРЕТ, входом ЗАПРЕТ блока формирования случайного двоичного процесса и входом второго элемента задержки, выход которого соединен с входом делителя частоты, выход которого соеди" нен с входами "Запись" первого и второго вычитающих счетчиков и первого регистра памяти, информационный вход которого подключен к информационному выходу суммирующего счетчика, а выход первого регистра памяти является выходом генератора, выходы второго и третьего регистров памяти соединены с информационными входами соответственно первого и второго вычитающих счетчиков, информационные выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами задания интен ивности блока формирования случайного двоичного процес а, выход которого соединен с вторым входом элемента И и инверсным входом элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен со счетным входом первого вычитающего счетчика, 1282118выход элемента И соединен со счетнымивходами суммирующего счетчика и второго вычитающего счетчика,2. Генератор по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок формирования случайного двоичного процесса содержит генератор случайного потока импульсов, элемент ЗАПРЕТ, равновероятностный двухполюсник, два преобра О зователя код-интенсивность случайного потока импульсов, триггер, прямой выход которого является выходом блока, входом ЗАПРЕТ которого является инверсный вход элемента ЗАПРЕТ, прямой 15 вход которого подключен к выходу генератора случайного потока импульсов, а выход элемента ЗАПРЕТ соединен с входом равновероятностного двухполюсника, первый выход которого соединенс синхронизирующим входом первогопреобразователя код-интенсивностьслучайного потока импульсов и информационным входом второго преобразова"теля код-интенсивность случайного потока импульсов, выходы которых соединены соответственно с единичным инулевым входами триггера, второй выход равновероятностного двухполюсникасоединен с информационным входом первого преобразователя код-интенсивность случайного потока импульсов ис синхронизирующим входом второгопреобразователя код-интенсивностьслучайного потока импульсов, установочные входы которых являются соответственно первым и вторым входамизадания интенсивности блока,оставитель А.Ка ехред Л.Сердюко сов Корректор Л.Пилипенко Редактор О.Буги Тираж 670ПодписиИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий5, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 каз, 7267/4 В