Генератор случайного поля

оюз советсни оцидлистичеснРЕСПУБЛИК 996 1910 1)5 Н 0 ОПИСАН РЕТЕНИ(21) (22) (46) (72) (53) (56) я 15 СЬ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТпо изов етениям и отнрцтияп 1 и хннт ссср 4681332/2118,04.8923.03,91. Бюл. В 11А;Н.Попов и Н.А,Волорова621,374.2(088.8)Авторское свидетельство СССР Р 993444, кл. Н 03 К 3/84, 1.981.Авторское свидетельство СССР 9 857978, кл. С 06 Р 7/58, 1979. (54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПОЛЯ (57) Изобретение относится к импульс ной технике и может быть использован при модеЛировании стохастических систем. Цель настоящего изобретения расширение Функциональных возможностей за счет управления статистическими характеристиками Формируемыхреализаций случайного поля, которадостигается введением в генераторслучайного поля элемента ЗАПРЕТ 3,групп элементов И 8.1-8,М, группыэлементов, ИЛИ 9,1-9.М, элементовзадержки 12 и 17, элемента ИЛИ 16счетчика 14 импульсов, дешиФратораи образования новых Функциональныхсвязей. Генератор содержит такжетриггер 1 генератор 2 тактовых жпульсов, генератор 4 случайных чисэлементы задержки 5 и 18, сумматоррегистры 7 и 10, блок 11 памяти, эменты И 13 и 19, шину "Пуск" 20.Изобретение относится к импульсной технике и может быть использова" но при моделировании стохастических систем,Цель изобретения - расширение функ" циональных возможностей за счет управления статистическими характерис- тиками. формируемых реализаций случайного поля, ОНа чертеже приведена структурная электрическая схема генератора случайного поля.Генератор случайного поля содержитпоследовательно соединенные триггер 15 1, генератор 2 тактовых импульсов, элемент ЗАПРЕТ 3 и генератор, 4 случайных чисел, вход которого соединен с входом первого элемента 5 задержки, выход которого соединен с третьим входом сумматора б, выход которого соединен с третьим входом второго регистра 7, М групп 8.1-8.М элементов И, выходы элементов И которых соединены с входами соответствующих эле ментовИЛИ 9.1-9.М группы 9 элементов ИЛИ выходы элементов ИЛИ 9.1" 9 аМ которой соединены с второй группой входовпервого регистра 10, блок 11 памяти, третий элемент 12 задержки, последовательно соединенные первый элемент И 13, счетчик 14 импуль-, сов и дешифратор 15, элемент ИЛИ 16, выход которого соединен с входом четвертого элемента 17 задержки, второй элемент 18 задержки, вход кото 35 рого соединен с первым входом второго элемента И 19, шину "Пуск", соединенную с первым входом первого регистра 10, с вторым входом счетчика 14 импульсов, с вторым входом второго регистра 7 и с первым входом триггера 1, второй вход которого соеди-нен с соответствующим выходом счетчика 14 импульсов, первый вход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 16, первый вход которого , соединен с выходом третьего элемента задержки и с первым входом второго регистра , соответствующие выходы которого соединены с группой .входов. блока 11 памяти и с вторыми входами соответствующих элементов И группы 8.1-8 аМ элементов И, первые входы элементов И которой соединены с соответствующими .выходами дешифратора 15, входы которого соединены с . первой группой входов первого регистра 10, второй вход которого соединен с выходом .второго элемента И 19, вто-рой вход которого соединен с .выходомчетвертого элемента 17 задержки,Выход генератора 2 тактовых им"пульсов соединен с первым входом первого. элемента И 13, второй вход которого соединен с выходом второгоэлемента 18 задержки, вход которогосоединен с соответствующим выходомвторого регистра 7 и с вторым входомэлемента ЗАПРЕТ 3, выход которогосоединен с входом блока 11 памяти,выходы которого соединены с первойгруппой входов сумматора 6, втораягруппа входов и вход которого соединены, соответственно, с выходами генератора 4 случайных чисел и с входом третьего элемента 12 задержки,Генератор 2 тактовых импульсовсодержит элемент И, элемент НЕ, резистор и конденсатор с соответствующимисвязями между ними.Генератор случайного поля работает следующим образом.Для формирования данной реализации случайного поля на шину "Пуск"подается сигнал Пуск". Сигнал поступает на первый (установочный)вход триггера 1, на второй (инверсный) вход второго регистра 7, второйвход счетчика 14 импульсов и первый(инверсный) вход первого регистра 10.Под действием этого сигнала триггер1 устанавливается в единичное состояние и разрешает работу генератора 2тактовых импульсов, во втором регистре 7 устанавливается код 000(единица в младшем разряде), в счетчике 14 импульсов и первом регистре10 устанавливается код 0000,Генератор 2 тактовых импульсов начинает формировать последовательностьтактовых импульсов. Затем осуществляется формированиесовокупности статистически связанныхслучайных величин, 1,.а,д, прикоторой реализуется метод поразрядной выработки кода случайной величины 1 Ж 1 г н) начиная состаршего разряда,1 причем каждый .разряд формируется путем проверки условия1 Р( яы)ои/),где- случайное число, равномернораспределенное в диапазоне6996 о 30 35 40 45 50 5 ,163Р (О( 1 ОкаО/рО - вероятностьтого, что значение многомерной случайной величины .меньше кода гпри. условии, что в предыдущихтактах был, сформирован кодК (символ 0 в выражении100 обозначает группустарших разрядов).Если указанное условие (1) вы олняется, то разряду, Формируемому в данном такте, присваивается значение О, если условие (1) не выполняется, то Формируемому разряду присваивается значение 1,При Формировании первого (старшего) разряда многомерной случайной величиныимпульс с выхода генератора 2 тактовых импульсов поступает на первый вход элемента ЗАПРЕТ 3, открытого по второму (инверсному) входу нулевым сигналом с соответствующего, например с (И+1)-го выхода второго регистра 7, и проходит на выход элемента ЗАПРЕТ 3, С выхода последнего тактовый импульс приходит на вход генератора 4 случайных чисел, на вход первого элемента 5 задержки и на первый вход блока 11 памяти, Гене-. ратор 4 случайных чисел вырабатывает значение случайного числа, равномерно распределенного на интервале (О, 1),. В блоке 11 памяти по тактовому импульсу, поступившему на его вход, производится считывание информации из ячейки, адрес которой присутствует на группе входов блока 11 памяти. При поступлении первого тактового импульса производится считывание информации из ячейки с адресом 0001, который задается вторым регистром 7, В блоке 11 памяти значения вероятностей Р(М О О/0) хранятся в виде отрицательных чисел в обратном коде.С выходов генератора 4 случайных чисел и блока 11 памяти коды поступают на второй и первый входы сумматора 6, По окончанию интервала времени, задаваемого первым элементом 5 задержки, тактовый импульс поступает на третий вход сумматора 6, разрешая выполнение операции сложения чисел, поступивших на первый и второй входы сумматора 6.При сложении. чисел, поступившихана входы сумматора 6, на его выходе формируется сигнал переноса из знакового разряда 0 или 1). Этот сиг-,нал поступает на третий вход второго регистра 7.Тактовый импульс с вьхода первого элемента 5 задержки поступает навход третьего элемента 12 задержки.Спустя интервал времени, задаваемыйтретьим элементом 12 задержки, тактщась импульс приходит на первыйвход второго регистра 7 и производитсдвиг его содержимого на один разряд в сторону старших разрядов и запись сигнала, присутствующего наего третьем входе, в младший разряд данного регистра. Таким образом, в генераторе Формируется одинразряд статистически связанных случайных величин20 Каждый из последующих разрядовФормируется аналогично по мере поступления тактовых импульсов с выходагенератора 2. тактовых импульсов. Об.щее количество тактовых импульсов, 25 которое затрачивается на Формирование совокупности ,а, составляет Н импульсов. Каждая из слу-,чайных величин представляется г-разрядным кодом, при этом величина И связана с величиной г соотношением 11 = г, : п = гйМ. (2) После Формирования М тактовых импульсов в старшем разряде второго регистра 7 (на (11+1)-м выходе) оказывается единица, сдвинутая из его младшего разряда, а в младших И раэридак - код( 1 . единичный сигнал с (И+1)-го выхода второго регистра 7 поступает на второй (инверсный) вход элемента ЗАПРЕТ 3 и запрещает прохождение тактовых импульсов через него. Одновременно единичный сигнал с (И+1)-го выхода второго регистра 7 поступает на первый вход второго элемента И 19 и разрешает прохождение тактовых импульсов через него с помощью первого элемента И 13, элемента ИЛИ 16, четвертого элемента 17 задержки. и второго элемента 18 задержки) .Начиная с Ь-го тактового импульса, в генераторе производится Формирование значений обобщенной случайной величины в (1 с+1)-мерном пространстве и выдача сформированных значений на выход генератора.Тактовые импульсы, проходя через первый элемент И 13, поступают,напервый вход счетчика 4 импульсов,в котором последовательно формируют-ся коды, начиная с исходного состоя"ния 0000, С информационных выходов счетчика.14 импульсов сигналыпоступают на входы дешифратора 15,который преобразует входной код вунитарный М-разрядный код на выходе.Входной код 0000 преобразуется ввыходной код С 001, код 0001в код 00010, код 11,11 - в выходной код 000.С выходов дешифратора 15 сигналыпоступают на первые входы элементовИ группы 8.1-8.М элементов И, Единичный сигнал с первого выхода дешифратора 15 открывает по первым входамэлементы И группы 8. элементов И.Йа вторые входы элементов И этойгруппы поступают сигналы с соответствующих выходов, например, младшихг разрядов второго регистра 7. Эти .сигналы проходят через элементы Иэтой группы, поступают на входы элементов ИЛИ 9.1-9.М группы 9 элементов ИЛИ и передаются с их выходов навторую группу входов первого регистра О. И-й тактовый импульс с выхо-.да второго элемента И 19 поступаетна второй вход первого регистра 10.На первую и вторую группы входовпервого регистра 10 поступает кодобобиенной случайной величины (11,Х,Х. е е е,ХК) С ВЫХОДОВ ЭЛЕМЕНТОВИЛИ 9,1-9 еМ группы 9 и с Е информа ционных выходов счетчика 14 импульсов.Тактовым импульсом, пришедшим на вто"рой вход первого регистра 10, кодобобщенной величины, представляющийпервое значение реализации случайного поля, записывается в первый регистр 10 и с его выхода поступает навыход устройства.,(И+1)-й тактовый импульс поступает на первый вход первого элемента И 13, проходит на первый вход счетчика 14 импульсов и устанавливает вего в состояние 0001 единица вмладшем разряде) . С информационныхвыходов счетчика 14 импульсов сигналы поступают на входы дешифратора15 и на первую группу входов первогорегистра 3.0, Дешифратор 15 формируеткод 00010, Единичный сигнал с второго выхода дешифратора 15 открывает55по первым входам элементы И группы8.2, на вторые входы которых поступают сигналы с выходов (г+1), к+2)2 г-го разрядов второго регистра 7 (код) . Эти сигналы проходят через элементы И группы 8.2 иэлементы ИЛИ 9.1"9 аМ группы 9 навторую группу входов первого регистра 1 О. Тактовым импульсом, поступающим на второй вход первого регистра10, осуществляется запись в первыйрегистр 10 второго значения случайноГО ПОЛЯ 1 у Хй еху е ухк) ФОРМИ(1.рование следующих значений случайНОГО ПОЛЯ (,Х е Х уе Х ) ВЫПОЛняется аналогично по мере поступлениятактовых импульсов.Процесс выработки значений случайного поля в соответствии с заданноймногомерной Функцией распределенияР (, и) продолжается до формирования в счетчике 14 импульсов кода 1111, При этом на выходе дешифратора 15 вырабатывается код 1000,открывающий по первым входам элементы И группы 8.М, На вторую группувходов первого регистра 10 поступают,при этом, сигналы с выходов разрядовс О(1-г)-го по 1(1-й второго регистра 7,Тактовым импульсом, пришедшим на второй вход первого регистра 10, в негозаписывается последнее значение случайного поля (, хй, хеХ 1),Следующий тактовый импульс, поступивший на первый вход .счетчика 14 импульсов, Формирует единичный сигнал навыходе переполнения счетчика 14 импульсов. Этот сигнал приходит навторой установочный вход триггера 1,который переходит в нулевое состояниеи запрещает Формирование тактовых импульсов генератора 2 тактовых импульсов,Для выработки следующей. реализациислучайного поля необходимо податьсигнал "Пуск на шину Пуск" устройства, после чего цикл Формированияповторяется. Генератор случайного поля может работать в автоматическомрежиме при периодической подаче сигналов "Пуск" через (Ь+М) периодовследования тактовых импульсов.Формула изобретенияГенератор случайного поля, содержащий шину "Пуск", соединенную с первым входом триггера и с первым входом первого регистра, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом первого,163 Составитель И.РурмистровТехред Л.Сердюкова Корректор С.Иевкун Редактор В.Данко Заказ 824 Тираж 473 Подписное ВЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 элемента И, генератор случайных чисел, вход которого соединен с входомпервого элемента задержки и с входомблока памяти, выходы которого соединены с первой группой входов сумматора, вторая группа входов которогои вход которого соединены соответственно с выходами генератора случайныхчисел и с выходом первого элементазадержки, второй элемент задержки,второй элемент И, второй регистр,соответствующие выходы которого соединены с группой входов блока памяти, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения функциональных воэможностей за счет управлениястатистическими характеристикамиформируемых реализаций случайногополя, в него введены последователь=но соединенные третий элемент задерж.ки, элемент ИЛИ и четвертый элементзадержки, последовательно соединенные счетчик импульсов и дешифратор,М групп элементов И, группа элементов ИЛИ и элемент ЗАПРЕТ, первыйвход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, входкоторого соединен с выходом триггера, второй вход которого соединен ссоответствующим выходом счетчика импульсов, первый вход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ й 699610с выходом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента задержки, входкоторого соединен с первым входомвторого элемента И, с соответствующим выходом второго регистра и свторым входом элемента ЗАПРЕТ, выходкоторого соединен с входом первогоэлемента задержки, выход которогочерез третий элемент задержки соединен с первым входом второго регистра, второй вход которого соединенс шиной "Пуск" и с вторым входом счет.чика импульсов, соответствующие входы которого соединены с первой группой входов первого регистра, втораягруппа входов которого соединена свыходами группы элементов ИЛИ, К-е 20 входы элементов ИЛИ которой соединеныс выходами соответствующих элементовИ К-й группы элементов И (К=1,2М),первые входы элементов И которойсоединены с соответствующими выходом 25 дешифратора, выход четвертого элемента задержки соединен с вторым входомвторого элемента И, выход которогосоединен с вторым входом первого регистра, выход сумматора соединен с 30 третьим входом второго регистра,соответствующие выходы которого соединены с вторыми входами элементов Исоответствующих групп элементов И.