Генератор случайного процесса

(19) 80( 4(51) С 0 ОСУДАРСТВЕННЫЙ. КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ"(дряцЯНА ПИСА БРЕТ ЕЛЬСТВ К АВТОР Ид меис(21) 3671248/24-24лучения се " тва трехмерных распре- (22) 08, 12,83 делений, он содержит вторую группу (46) 30.06.85. Бюп. И 24 . компараторов, два элемента. задержки, (72) Н,В.Киселев, В.Д.Андреева, блок памяти, генератор тактовых им- Л,В.Боброва и А.Г.Якубовская пульсов и второй источник шума, вы- (71) Северо-Западный заочный политех" ход которого через первый элемент занический институт держки соединен с первыми входами (53) 681.325(088.8) схем сравнения группы, вт.орые входы (56) 1; Авторское свидетельство СССР . которых подключены к выходам соответ- В 777798, кл, С 06 Р 7/58, 1978, , ствующих блоков памяти группы, выхо 2, Авторское свидетельство СССР ды каждого компаратора второй группы М 781799, кл. С 06 Р 7/58, 1978. соединены соответственно с второйАвторское свидетельство СССР группой адресных входов соответству- У 723632, кл, С 06 Р 7/58, 1978, ющего блока памяти группы, третья4. Авторское свидетельство СССР группа адресных входов каждого из Р 1049902, кл. С 06 Р 7/58, -1981 . которых соединена с группой выходов 3 (прототип). : компаратора соответственно, выход ге" (54)(57) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПРО-нератора тактовых импульсов соединен ЦЕССА, содержащий первый источник шу- с входами"Опрос" первого и второго . ма, выход которого соединен с входом источников шума и с входом "Считывакомпаратора, группу блоков памяти, . ние" блока памяти, первая группа ин первую группу компараторов, группу формационных выходов которого соедисхем сравнения, выходы которых соеди- нена с входамн соответствующих компанены с соответствующими входами эле- раторов первой группы, выход элеменмента И, выход которого соединен с тов И соединен с входом "Запись" управляющим входом ключа, группа вы- блока памяти, вторая группа информа-ходов каждого компаратора первой. ционных выходов которого соединена с группы соединена соответственно свходами соответствующих компараторов; первой группой адресных входов соот- второй группы, выход первого источниветствующего блока памяти группы, ка шума через второй элемент эадержо т л и ч а ю щ и й с я тем, что, ки соединен с информационным входом с,целью расширения функциональных ключа, выход которого соединен с инвозможностей генератора за счет по- формационным входом блока памяти.05 1 11647Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено дляФормирования случайного процесса,заданного семейством трехмерных распределений (случайного поля). 5Известны устройства, предназначенные для моделирования случайных проц Сов 17 ГЗ 3Они позволяют воспроизводить случайные процессы с двухмерными распре делениями, но не дают возможностимоделирования случайных полейНаиболее близким к предлагаемомуявляется генератор случайного процесса 4, содержащий первую группу источников шума, выходы которых соединены с входами трех нелинейных преобразователей, компаратора и группыключей, выходы которых являются,выходами генератора и соединены с входами других компараторов, выходы которых соединены с управляющими входаминелинейных преобразователей, выходыкоторых соединены с первыми входамисхем сравнения, вторые входы которых 25подключены к выходам источников шу- .ма второй группы, а выходы схем сравнения соединены с входами элемента И,выход которого соединен с управляющими входами ключей, 30Недостатком известного устройстваявляются ограниченные функциональныевозможности, так как он предназначендля формирования случайных процессовтолько по двухмерному семейству рас- З 5пределений,Цель изобретения - расширение функ"циоиапьных возможностей за счет формирования случайного процесса, заданного семейством трехмерных распределений случайного поля)..Для достижения поставленной целив известный генератор случайногопроцесса, содержащий первый источникшума, выход кбторого соединен с входом компаратора, группу блоков памяти,первую групцу компараторов, группу. схем сравнения, выходы которых соединены с соответствующими входамиэлемента И, выход которого, соединен 50с управляющим входом ключа, группавыходов каждого компаратора первойгруппы соединена соответственно спервой группой адресных входов соответствующего блока памяти группы, 55введены вторая группа компараторов,два элемента задержки, блок памяти,генератор тактовых, импульсов и второй 2источник шума, выход которого черезпервый элемент задержки соединен спервыми входами схем сравнения группы, вторые входы которых .подключены квыходам соответствующих блоков памяти группы, выходы каждого компаратора второй группы соединены соответст-;венно с второй группой адресных входов соответствующего блока памятигруппы,.третья группа адресных входовкаждого из которых соединена с группойвыходов компаратора соответственно,выход .генератора тактовых импульсовсоединен с входами "Опрос" первого ивторого источников шума и с входом"Считывание" блока .памяти, перваягруппа информационных выходов которого соединена с входами соответствующих .компараторов первой группы, выходэлемента И соединен с входом "Запись"блока памяти, вторая группа информационных выходов которого соединена свходами соответствующих компаратороввторой группы, выход первого источника шума через второй элемент задержкисоединен с информационным входом ключа, выход которого соединен с информационным входом блока памяти,На фиг,1 приведена блок-схема генератора 1 на фиг.2 - схема одного бло"ка памяти из, группы блоков памятина фиг.З - то же, другого блока памяти, на фиг.4 - схема ключа, примененного в блоке памяти.Генератор содержит компаратор .1,группу 2 блоков 31-3 памяти и ком-параторов 4,-4 и 5-5, группу схем6-611 сравнения, элемент И 7, блок 8памяти, ключ 9, источники 10и 10 .шума, элементы 11 и 12 задержки игенератор 13 тактовых импульсов,Каждый блок 3 памяти (фиг.2) содержит ячейки 14 памяти и ключи 15 и16,Блок 8 памяти содержит схему 17сравнения, счетчики 18 и 19, дешцфраторы 20 и 21, ключи 22, ячейки 23 памяти, компараторы 24 и коммутатор 25.Ключи 22 содержат элемент 26 И,ключевой элемент 27.Генератор предназначен для формирования случайного поля, заданногосемейством трехмерных плотностей вероятностей. Каждый блок Э памятипредназначен для хранения одной трехмерной плотности вероятностей.Принцип работы генератора основанна использовании способа Неймана,3 11643что реализуется при помощи группысхем 6 сравнения и элемента И,Источники 10 шума предназначеныдля задания равномерно распределенных случайных сигналов. 5Блок 8 памяти предназначен дляхранения сформированных значенийслучайного поля,При формировании каждого текущего значения случайной величины одно Овременно учитываются значения параметров, отстоящих от него на К строки К столбцов. Счетчик 18 и дешифратор 20 служат для задания номера .столбца, в который должно записываться формируемое значение. Схема18 сравнения необходима для проверки, полностью ли заполнена формируемая строка, номер которой задаетсясчетчиком 19 и дешифратором 2 1. Выбор нужной ячейки в строке и столбце осуществляется при совпадениисигналов,от дешифраторов 20 и 21 навходах элемента 26 И ключа 22.Генератор работает следующим образом.Предварительнов К первых строк иК первых столбцов блока 8 памяти записываются сформированные каким-либообразом значения поля (это могут ЗОбыть равномерно распределенные случайные числа). Начальные установкисчетчиков 18 и 19 должны быть равнывеличине (К+1), а на установочньйвход схемы сравнения 17 подана величина, пропорциональная 2 И.Поскольку на входах дешифраторов 20 и 21 при опросе блока 8 памяти от элемента 7 И будут сигналы, пропорциональные величине К+1, сигналы с выходов должны открыть для записи формируемого числа соответствующий ключ 19, Коммутаторы 21 предназначены для подключения на выход (К+1)-го сигнала из М присутствуницих на вхо 45 де, причем номер сигнала, который первым подключается. на выход, определяется величиной входного. сигнала от счетчика 19.1 50Коммутатор 25 предназначен для подключения на выход блока 8 памяти выходов (К+1)-го коммутаторов 24, причем номер коммутатора 24, выходы которого первыми подключаются на вы-. 55 ход блока 8 памяти, определяются величиной входного сигнала от счетчика 18. 05 4Таким образом, при появлении сигнала от генератора 13 тактовых им-пульсов и опроса ячеек 23 на вход коммутатора 25 должны поступить (К+1) (К+1) входных,сигналов. С выхода его будет снят (К+1)(К+1) - 1 выходной сигнал, так как на выход блока 8 памяти не должен подаваться сигнал иэ запоминающей ячейки, соответствующей формируемому значению поля.Пуск генератора осуществляется пуском генератора 13 тактовых импульсов. Источники 10 и 102 формируют два равномерно распределенных случайных сигнала. Первый сигнал поступает на вход компаратора 1 и открываетего х-й выход, что приводит к подключению всех 1-х столбцов ячеек памяти в блоках 3 памяти. Поскольку во всех блоках.3 памяти одновременно выбраны определенные матрицы и строки сигналами от компараторов 4 и 5, на выходах каждого блока памяти появляется число, аппроксимирующее соответствующее значение из семейства плотностей вероятностей случайного поля.Эти значения поступают на вторые входы схем 6 сравнения, где проверяется выполнение системы неравенств НейманаГ(х; .й; .х ; х .,) ) гЙ(хз, Йф х,; х .,) г (1)1Р , СЕ(хС; х ; х гхаххЪ ъг2,-2.,ф -С ф %-1, г) ца первые входы схем 6 поступает за". держанный элементом задержки 12 до данного момента времени сигнал с выхода второго источника шума 10.1Если хоть одно из неравенств (1)Уне выполняется, элемент 7 И не срабатывает и Формирование случайной величины начинается заново при новом такте работы генератора 13; Система (1) проверяется для новых значений случайных величин. Если на этот раз все неравенства выполняются, элемент 7 И выдает сигнал, открывакяий. ключ 9 и записывакщий величину г., задержанную до этого времени элементом задержки 11, в ячейку, соответ-ствующую счетчику 19 в качестве реализации выходного значения случайной величины. Опрос счетчиков 18 и 19 и пуск дешифраторов М и 21 происхо 1164705дит также от элемента 7 И. В момент записи сформированного числа происходит также увеличение показания счетчика 18 на "1", в результате чего в следующий такт работы устройства формируется следующее значение случайной величины.Таким образом, может быть сформировано случайное поле любого размера 1 тИ,11 о сравнению с прототипом предла-: гаемое устройство позволяет значительно расширить класс решаемых задач, так как прототип предназначен для формированиядвухмерного случайного процесса, а предлагаемое устройство для формирования случайного пдля с трехмерным распределением,Редак Пилипенко Заказ д, ул.Проектная, 4 атент", г жг 87/45 Тираа 710 . Подписное ВЙИИПИ,Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д.4/5