Устройство для контроля генератора случайных чисел

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК С 06 Г 7/5 ОБ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 355380 )5.02.23,04А, И. Черни11 ински 18-2 ров группы и с нулевым входом триггера, единичный выход которого является выходом "Неисправностьустройства, выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом первого счетчика, с первыми входами элемента ЗАПРЕТ н элемента И и с входом контролируемого генератора случайных чисел, выходы разрядов которого соединены с входами соответствукнцих разрядов дешифратора, выходы которого соединены с едпшчными вхо - дами соответствующих триггеров группы, выходы которых соединены с входами элемента И.соответственно, выход которого соединен со счетным входомц 11 второго счетчика, с входом Сброс блока формирования интервала времени, с вторыми входами элемента И и элемента ЗАПРЕТ , выход которого сое(21 (22 л. Л 15ч, А. Г. Якуоенко,А. С. Коб айлоотехццческий ицст(57) УСТРО РАТОРА СЛУ Л КО 11 ТРО.1 И ИСЕП, содеруправлеция, я тем, что, родействия и оцо содержитФггеров, два жэцео т е элемен 1 ч а ц ее ирующим входом деблока формирования динец с синхрон шифратора, выхо интервала време ю повышения бь ойства прощения и соединен с е фратор, г чика, ген ппу тр еш е ор тактовых импуль С 00 первого счетчика"Сброс" вгорого с оедицец с вход сов риггер и лок формирования ина блок управления ЗАПРЕТ и элемент И, оединен с входом ."1 ировацпя интервала ыми входами триггеч ик а, ингзор маци ала времени е счетервымми нные иков со ж леме выход которого"Пуск" блока фо вто устро ни, с цуле ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ О 1087993 ым входом триггера, выход переноса выходы первого и второгявляются соответствеццоым информациоццыьп 1 вьгходства.Гфэобоат" ." ОЭ ",0" ИТС 5 К Бт,тС :,соб(твуе " та Гс прт,3.-".Р-Г.ГБ Гэм -,Г,)- ТЕЛГЬНЬГй ЯЛ ОБ :ТМ ЯтаяГЗЯ,113. Бегт- гт.)ке;с-т)отт т с тэ Гтг "таТИСТтЕ КсГО ГНЯ тБЯ ДСс;Е С.",рЯГ"ньГ чгсе 5 ., ГГц 37 сГс ГР 1 Г)а. Ор Нк тэ";1:ВЬБ ГХГуссСО 3. ДЯ"ИК Сг тГГГтХ И сел, разр 5 днь.г рег:.Г:тр двГГ Б ищ.н г гт 5 блст эехг 0 ., це 01.ь 7: с ) с;,. Бцателей, с сс гсГГс с:е 05;3 ит ы 3 г н 3 йперектзчател - 1 т.,)15 гер ,. 2 .,ЕДОСТС 3 СОС 3 3 Г)ГО ус ГреЙСБ: Га )ГеЯвлнется 111 ЯГОР бысродейстгГцт,3303 Е Э ОГО Я 1 а)аГтр 5 ЕР БИТ)с Т.:На рЕЯЛИБЯЦ 1)Б уСТЭОЙСТ 13 Я БсИ 3 ЕГГ 30реньГЯГТ БЯс) ЯТЬ 11 Я: ЕЯ)1 БС,ЦИЮ С:ЯГ.05 й,"О ЭсЯТ.ИС; , 3.ГЧ,3 ЫХ С.,СЕГ,,ГЭттЕМустроество мссет оее:11 Баге кячс.ств.) тОлькО Одно 0 цво ич: ОГО Г)яархда г ООка. Наиболее б.71 Бк" п О ТЕХНИЧЕСКОЙО б ре огсз н сттсэ: БГ Рт 77 УПНОСТИ К ДЯ ЬНОт; УБ ется устройс:т.-зо для а НЯЛХБЯ БЕРОЯТ- Да" тИКЯ СЛУЧайЭЛОК )Лр Я 3 37 ЕНЕ."ГЯ ос тньгх характеристик НЬЕХ ЧИСЕЛ т СО, ГЕР:ГБЕс ТЕЛЬНой ТЕХНИКЕ, ЭРЕДНЯБНЯЦЕЕНОЙ,Г,тЯ ОЦЕНКИ К1 Е С) ста Пот) т;,а ,Я тт) 3)тт) ПрЕДЕПЕННЫХ т;ЛуЧЯЙИЬГ ЧИСЕЛ И МОжЕт бьг:спо)1 Б 30 вано длн г 01 ыГе;5 дос- ТОРЗР 7 ОС "И т)Г 3)0 ТЫ ЯПГЯра)Г)Ы. 51;ГОЛЕ" ЗУт)3 ЕГ Н О 7;ГЕГт)т)ЯТЕ)ЦПОСТ 1 Спт, сЕй:ЬХ ЧИСан., БС)РЬГсРУЕ;ЬХ аНЯРЯТНЫМ СПОСО- бщЫ 3 ЦЕСТПО т)СТРОЙСтвО ДЛЯ аНЯЛИЗа вероятностных характеристик датчика СЛУтЯНЫХ Чиес 3 СРЦЕ Р)КЯГЕЕ ГГНРГИКЕ- ТОР, ПЕРВЫЙ ХОД 1;ОТОРОГО ПОДКЛЮЧЕН к Бвгходу блОК 1 Соавнения 5 Я БТОрой ВХОД К 13 ЬХОД 7 ОЛОКс 1 УПРс".ЗЛЕ 1 ИЯПЕт)БЯП ГрэПГа Б;0303; бЛОКЯ СГяБНЕП:,:я СОЕ 1 П 1 ЕНЯ - тЬГ .)Д 3 0155) 1ОРЯ ( О ОТДЕТСТВЕ 11 С ГЭБЯГ ГРГГ- БЕС)ДБ ЕОТОРОГО ЯБЛЯРГСЯ БХОЦЯМИ ,СЯ О 3 ОТ БЗ)г 1 И.17 БЬИБ 017011 ЭЕГЕ;СГЭЬ 3 Яс 5 Т. )ЭХО ДЫ Г;ОТОРЬ 7 ССЕДННЕНЬ С БЫХОДОМ ГЭ 10. КЯ У )ЯБЛст: Я ЬПО Ь.3 ф се ГРУ.Гс 1 М 11 КОДСЬ КОЬ.1"3 с ОРсбЛ ЭХБРЯРЭтЕ ИЯ 3 О ОТБЕсЕЕНО751) . ОС, г01 Д ,:" .,: УС ГРГ ИС, т ЯБЛЕ,"С Я НРДСС Г Я, , 3 СО СГЭ ОтытЭС)- ЦЦС БЕс ЯЯЭП Г Б - .аЭ сК ТЕ Б ," Гтл ГЕЕЩее де)1 ат - Оеративн)Б оЦР,.ку .:. бо 3 о0,.обе ос т РГь 5) 3 Р00 т т-т;7". )" Г стью акоп)е.: Бя бс 11 ь:Огс) сб".:")ь" ООРКИ,тгн 1 О.ЕУЧЕНИ 5 СОСТОЯ:, Е,ЕБГГОй ОЦЕКИСИЭ 15 Ю ЭЬГСТ 3)од 1 тс.15 С 10"; Гспск СЛ с;,"ГВ,3 Ч:СЕЛ ПЕРБ"1 РЕгстр пям Г;Г, омуатор блок срав тл В ГС:., Р и: ТР ГЯЯИ, ИНДИКЯгор, хем, -.ранентя и блок БлеменсОБ Р .".3 : "Б:1 НРН 1 Я ПГР- ЯВ ГРЕ" ( ЭЭО 1 ЬГ:,Сз Р) Е 33 СХРЬ У СРЯБЕЕНИЯ .:" Оь"3 гхс ,.Ог:.),)3) Г соединен со стар - ,:т р:).Брягоь цаэ чика случапньгх чи -,; Ой БХО"С БЬГХО то 5 бЛОа.Ц 3 ка:;.Боге зле тех га 1 . оадинены с вы)О а." Ксм 37 т с Ора 3 Б тсэрГР ВхОДы с3 -,Г ГГ.с . Ом ГЯм 51 и, 33 ьХОЕ ИНДика, б;.Рэ;):,;я Гвг 5 св повы -3 . Г )13;31;ЦГ ИСтЭГ 5; ГГ т,Г 3-СТБЯ 13 - , Г) С., Г сДОСХЕНН БОС ГЯБЛЕГЦОЦ ЕЛИ;С О 0: ." Г) 0 1 Ц 1:Р С ЕХООМ тт;) сстт б.о;, Гар; 3 ровяеия и,:тервяла ВСИЕ 131,1, С,:ГО 3 ЬИ БХОЦЯМИ ТОИГГЕрс Б Гругпы 55 с и )левым хотом триг, - 5 С ф т" ГГ.Г 33 ГХГ)Д КОТО 7 ЭГГ) 5 БЛЯт3 ЕРС БЫХОДОМ НЕСЛБЯВНОСТ,; тРОй; Гс,;т5 ЬГХС)1 ГЕН.т)Я ТОРЯ ГсСОБтХ;11- 31"Ьг) 33 СО1" 1.ен Со Сс Е НЫГ В ХО ГГОс"10 ": Б О Г С) С т:;. Е Т -". И К Я, С П Е Р Г 3 ЬБ П. Б Х ОД Я Ми 33 ЕГЕГГ ;: "Гт)1.Т И БЛЕМЕНТБ И И Свходом контролируемого генератораслучайных чисел, тзьходы разрядов которого соединены с Входами соответствующих разрядов дешифратора, выходыкоторого соединены с единичными входами соответствующих триггеров группы, выходы которых соединены с входами элемента И соответственно, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, с входом "Сброс т 10блока формирования итервдла времении с вторыми входами элемента И иэлемента ЗЛПРГТ выход которого соединен с синхроцизируюпим входом дешифратора, выход блока формирования ин-тервала времени соедицен с единичнымвходом триггера, выход переноса первого счетчика соединен с вход змтСброс второго счетчика, инфсрмдционные выходы первого и второго счет чиков являются соотетстзенцо первыми вторьм ицфо 1 змлциоццыми,хо;лмиустройства.На фиг. 1 представлена структурная схема устройстл; цл фп, 2 - 2схема блока утрлвпегця,УстрОЙстзо содержи Г Генератор 1таКтОВЫХ ИМПУЛЬСОВ, ГЕЦЕРЛтОР " СттУчайных чисел, дешифратор 3, группутриггеровэлмецт И 5, блок б30управления, счетчик 7, блок 8 формирования ип 1 ерзллл ремеи, тр;тггер 9,счетчик 10. Блок управления содержитэлемент И 11 и эземепт ЗАПЕ 12.В предлагаемом у.тройстзе цспоиьЗУЕТСЯ Метод Оси(ц КДЧ 1 СТтт ЦЕКОТОрой равномерно рдспределевой случайНОй ЧИСЛООй ПОСЛЕДОлтЕЛЬтОСТ, ОСцовацный на формиродции полноготнабора событий и оценки отклоненияот времени, в течение которого этособытие должно произойти с заданнойвероятностью.Устройство работает следующим Образом,Началу работы устройства предшествует установка его в исходное состояние, тте. сброс блока трпггеро 4 и триггера 9 В "0" и запуск форм:ро;зателя 8 временного интервала, 1 о осу- . ществляется имульсом с второго зыхода блока б упрдзлеция, а сброс счетчиков 7 и 10 происходит циклич скп в процессе работы, Количество триггеров блока триггеров 4 равно количеству выходов дешифратора 3 и равно множеству состояний ыхода генератора 2 случайных чисел. Процесс формировдия т ттголцогс набора событий состоит в заломи аки факта появления случайных чисел, представленных дешифрлтоРОМ В ", тГЛРЦОМ КОДЕ В ПОРЯДКЕ ИХ следов:.пя с выхода генератора 2 случлнь чисел на блоке триггеров 4.Происходит это следующим образом, Первый тактовый импульс поступлет ца первый вход бзокд управления, на вход счетчика 7 и на вход Генератора 2 случдйцьх чисел. Генератор 2 случайных чисел вырабатывает по этому импульсу некоторое случайное число 1 т. которое поступает на информационные выходы дешифратора 3, При наличци нд его втором входе нулевого ровня поступающего с первого пыхоДл блокт 1 б тпРтзвлспияп 1 ЭОисхОДит дешифрлцтя данного случайного чпслд И;тд ОДЦОМ ЦЗ ЫХОДОВ ДЕШФРДТОРД В тот Н: Е д,1 ТЕЛЬцгтСТИ тдКтОВОГО СИГНа.л с;храпс гся низкий логпчсскзй уро- ЗЕН,т КотОРЫй т,оет.лаЕТ ЦЛ 8-ВХОДОоттЕтГ тутет О Е 1 у т 11 ГЕрд ИЗОлокд три"геров 4 и устдцдвлилетГо В "1". Остлльпье триггеры изблока трверов 4 свое состояшеце изме 11 ют, 11 хоп 1 всех триГГе розЗапт,;Е 1 1 д ВХОДЕ ЭЛЕМЕцтОВ И 5,Гаванна схемд сохраняет нулевой уроВЕНЬ Пл ,Ькадтл:;Рт УСЛОВИ, Что ХОТЯбы один триггер из блока триггеров4 тт,т;О 1 ТС Я тЗ Пфт.т О М СОСТО 1 НЗИ .Сс т., ттК 7 . т 111111,тЕт КотцЧЕСТЗО таКВЬ .1 туЗЬССт, тосэ уцтзхт 1;1 Х Нд Ет р вхо; с Генератора 1 тлк говых 1 мпуль -ЧИСЛО СГЕЦЕРПРОЗЛПЦтГХ СЛУЧЛ,ПЬХ ЧИСЕ тояЛЕЦЦС ПСЕЦОГО НЛ- бор" собь;тй соотетств ат устдцов -КЕ 1 СЕ . ТЗПГГЕРЛ 1 . В СОС 1 ОЯЦ 1 Е ЛОГЧЕСКтт ЕД:цт:1 цр 1 ЭТОМ цд;тЫХОДЕ эле".ецтд и 5 то; появляется уровень ,ттэгттт:СЕКО 1 ЕДПН;П 1, Л МОМЕНТ ПСРЕХОДЛ т.З НУЛЯ В ЕДИ:ИУ фКСИРУЕТСЯ счетт ико 1 О, злее си 1 пдл с ыхода схемы 11 поступает цд Второй ход блока 6 упрлгленпя, л тлкже цл Второй вход форировтез 11 8 ВремеиОГО ип- ТЕРЗ 11 а СОРЛСЬтвдя ЕГО ИСХОДОС состоя.ие, После чего нд время существсвдция ьысокоО логического уровня пд шкоде элеме тд И 5 злпрецеца работа,;евгифрлторд 3, а нд второй выход блока б упрлвления разрешается прохож,ение тактового импульса от геНЕрдтора 1 ТЛКто 1 тХ 1 МПУЛЬСОВКОТО- рый устднавливле г в исходное состояние б:ок триггерови трггср 9, а формровлтель 8 ременного ицтервдлдзапускает на новый цикл 1 ор;.пхрованиехлвременного интервала.Требуемая длина временного итерзала определяется как Тгде с - период стхедования тактовыхимпульсов с генератора тдктовых импульсов;г - длина последовательности сл; -чайнык чисел вида Горыьхруемых генератором 2 случайных чисел, необходимая для накопления "полного набора событий с вероятностью Р,Если "полный набор". событий появится за время меньпхее Т, то ворироватепь 8 временного щхтегвд.гха устанавливается Б исходное состояние попервому входу и ожидает сигнал запу Ка НД НгБый Це,хкфоР;ИРоваНИЯ . РЕ- менного интервала. Если зд время Т "полный набор" событий не сформироьегн то Формирователь 8 временного интервала устанавливает триггер 8 Б едххничное состояние. что означает либс и - чисто полн.гс ндборОБ собы -ее"Ий 1 Д Б еГХ ОЦ Е С ЧЕ Т Ч И К Д1, - обпхдя длина последовательОсти сгУчгйых чиселнеобходимьхх д:я Формирования иполн ых ххдоров д первомвьхс;е счетчика 7.-;ндчениями з их характеристикг, г, В 1с: - 7 и х,Н - е .с 1й5 . . -, гЦе с -:- чисххс Бозм жьх с:бы -тийе которые могут по 1 БИТЬСЯ В ДД 11011 ЧИСЛО - Бой послецовдтельОсти"-до 10 1 Че кис РЯ12отклонение от нормального оеж мд рд - боты генератора случайных чих ел, л.: - бо с вероятностью х-Р) ложное срдбатьгвдние, Выход триггера Э дсгск. - исб пользоватьЯ длЯ инихххгхровгенхг дбзтьх схемы Оолее Г 10 лно" 0 ;ОнтрОлянд 1 и мер в г,пучде работы генердторд слу- айнхГХ ЧИСЕ,П В СОСТд."Е 3111 К БЬГСОду ИНИЦИаЦИИ агПДРатОг О ГРЕРЫВДНИП ДЛЯ 5 остановки текуцей программы, а более точная п 1 оверкд осупХествтхзется дополнительными средствами при раооте в с.оставе ЗБМ программным тестом.Достоинство предлагаемого устройства состоит в том, что при Бсзиикновении супхественных Откл 01 ений Б работе генератора случдхеных чиселе , отд- З Е 1 В ПРСЦСС СЕ РЕПЕ НИЯ 3 ДДДЧ Г И КЛС- чается возможность потребления бопх -иИх массивом чисел от неиспрдвноге генераторд и распространение опвби на уже полученные результаты. Зто особенно важно при контроле генераторов случайных чисел, рдботаюпхих Б СОСТаве СИСТЕМ ИСПЫТДИй В МБСПтабвреального времени, где задержка с сбнаружением о.гказа грозит выходом и нерасчетный режим и необратимьгхи изменениями в объекте испытаний,Для Оолее полной Оцгнки качества работы генератора случайных чисел имеется дополнительная гхфараххия;1 с - с гдгхцДТхое 0-, .,101,НИЕ Д.ИЬ 1 СЛБее". ПОСЛЕДОВат:,гхьости чисел Б:хдаМ 11 иГЬнаЯ ДЛИД ПОСЛЕг еГОВДТЕЬ 1 ОСТИ ЧИСЕЛ ВИсред;хяя длина по .Ледова 1Т=ЛЬОСТИ ЧИЕХ 1 БИДд Г Если дпид ,иПопой ослецовательг =:1, + к Ф с1:двча -" :е ГЦЕг .33 1число 1;тирлхНгдТаким обрдзом пред:дБайстве позволяет уростру кон"-роля качесгвд раб-го;огха. гаемое уст-. ить процедуотыенератоых сл;чайрд Оавномеррдсчределе ХЬС 1 ЧИГЕП По С" дв 1 ЕХЮ С ИЗВЕС НЬГМИ рехпениями .1 ги зтом повьппде РОСТЬСОКРнхатС -е БРЕМЯ, 0 От;дзд и одовремено умен. тс". скобн"руления пдктся дппаратурные затрдть. 10 вьппениз быст"Одействия емого устройства цостигдетсг ецл ег а я зд счет контроля, : хе к,х к априменения нового принципадбхпееивдющего получеие о НОСТИ .:Нухай ЫХ ЧИСЕЛ 110 луЧЕ 1 НЗЯ Б рзульт,те анализа гнердторд случайИ ЕЛ, П 1"0 ИИеелуч ах О и и сепныхдб Оров :елх 1 т Б 0".х пределах то вероятность Р прдгеипь 101 раб:ты генератора счучдйыхчества работы генератора случайных чисел за время существенно меньшее, чем это делается в известных устройствах за время меньшее необходимогодля состоятельного анализа, 5Для достижения поставленной цели в устройство контроля введены дешифратор, блок триггеров, формирователь временного интервала, триггер контроля. Оценка качества работы генера 10 тора происходит путем контроля за накоплением "полного набора" состояний за впемя Т, определяемое вероятностьш Р появления последовательности Б;, содержащей "полный набор" событии. При непоянлении такого события за интервал времени И, отрабатываемый формирователем временных интервалов срабатывает триггер контроля, что вызывает необходимость проведения более 2 О тщательной проверки характеристик генератора, т.е, накопления выборки большего объема.Для накопления состоятельной статистики полных наборов". служит пер вый и второй счетчики. Производительность 1,быстродействиепредлагаемого устройства как средства контроля повышена и за счет того, что анализ потоков случайных чисел не поразрядный, а параллельный - все разряды числа 01Упрощение аппаратурной реализации достигнуто за счет контроля при эквивалентном количестве оборудования не одного двоичного, а всех разрядов числа У В противном случае для контроля и разрядов числа П при 1 шлось бы испольэовать п устройств контроля, что потребовало бы пропорционального увеличения аппаратурныхзатраг,Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства обусловлена сокращением затрат машинного времени и на тестовые проверки генератора. Если в качестве базового образца использовать программный тест контроля, то экономический эффект будет определяться экономией машинного времени, Однако тестовый контроль - периодический. ффект от организации непрерывного контроля работы генератора случайных чисел зависит от важности и характера решаемой задачи, поэтому оценить его трудно.1 ОВ 2993 Составитель и, Кв расовнанова Техред Л,Коцконлк К,)1. рок 1 зк едакто Заказ 26/й/46 Филиал ППП Патент , г. жгород, уз. .вовкион,Тираж 699 ВИИИПИ Государстве по делам изобрет 3035, Г 1 осква, ЖПодписноенсго комитета СССРний и открытийРаупская наб., л.