Генератор псевдослучайных чисел

(594 Н 03 К /84 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Рь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ленинградский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции институт инженеров железнодорожного транспорта им, акад,В,Н, Образцова(56) Авторское свидетельство СССР В 693408, кл. С 06 Р 7/58, 1976Авторское свидетельство СССР У 1013955, кл. С 06 Р 7/58, 1981. (54) ГЕНЕРАТОР ПСЕВДОСЛУЧАЙНЫХ ЧИ, СЕЛ(57) Изобретение относится к импульсной технике. Цель изобретения - рас.ширение функциональных возможностейдостигается за счет обеспечения выбора начального участка формируемойпоследовательности псевдослучайныхчисел, Для этого в генератор псевдо"случайных чисел дополнительно введены блок 2 коммутации и группа 9 шин"Управление"Кроме того, генераторсодержит блок 1 сумматоров по модулюдва, 1-разрядный регистр 3, элемент 4 эквивалентности, К-разрядныйрегистр 5, блок 6 памяти, блок 7 задания режимов счетчик 8 адреса, шины: 10 "Пуск", 11 "Останов"Возможность установки начального состояниягенератора обеспечивает генерациюдвух различных начальных участковпоследовательности и, как следствиеэтого, возможность отбора генерируемых последовательностей по степениприближения выборочных статистических характеристик к гипотетическим,1 з.п.ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к импульсной технике.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей генератора эа счет обеспечения выбора начального участка формируемой последовательности псевдослучайных чисел.На фиг.1 представлена структурная схема генератора псевдослучайных чи- щ сел; на фиг,2 - схема примера реализации блока задания режимов,Генератор псевдослучайных чисел (фиг.1) содержит блок 1 сумматора по модулю два, блок 2 коммутации, 1- разрядный регистр 3, 1-й и Р-й выходы которого соединены с входами элемента 4 эквивалентности, 1-разрядный регистр 5, выходы которого соединены с соответствующими входами первой рб группы входов блока 6 памяти, первый вход которого соединен с первым выходом блока 7 задания режимов, второй выход которого соединен с первым входом счетчика 8 адреса, группу 9 шин "Управление", шину 10 "Пуск", шину 11 "Останов", Выход элемента 4 эквивалентности соединен с информационным входом 1-разрядного регистра 3, выхо;ды к младших разрядов которого соединены с соответствующими разрядными входами 1-разрядного регистра 5. Зыходы счетчика 8 адреса соединены с соответствующими адресными входами блока 6 памяти, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих сумматоров по модулю два блокавторые входы соответствующих сумматоров по модулю два которого соединены с соответствующими выходами Й- разрядного регистра 3, первый вход40 которого соединен с первым входом 1 сразрядного регистра 5 и третьим выходом блока 7 задания режимов, четвертый выход которого соединен с вторым входом 1-разрядного регистра 3, вы 45 ходы (Р) старших разрядов которого соединены с соответствующими входами второй группы входов блока 6 памяти. Пятый выход блока 7 задания режимов соединен с вторым входом счетчика 8 адреса, Шина 10 "Пуск" соединена с первым входом блока 7 задания режимов, второй вход которого соединен с шиной 11 "Останов". Соответствующие шины группы 9 шин "Управление" соединены с соответствующими входами первой группы вход; в блока 2 коммутации, выходы котг.;рого соединены с соответствующими разрядными входами Р-разрядного регистра 3, Г-й выход которого соединен с вторым входом М- разрядного регистра 5, третий вход которого соединен с четвертым выходом блока 7 задания режимов, шестой выход которого соединен с входом блока 2 коммутации, соответствующие входы второй группы входов которого соединены с соответствующими выходами блока 1 сумматоров по модулю два, Пятый выход блоказадания режимов соединен с вторым входом блока 6 памяти,Блок 7 задания режимов (фиг,2) содержит генератор 12 импульсов, первый элемент И 13, первый триггер 14, второй 15 и третий 16 элементы И, второй триггер 17, элемент НЕ 18, третий триггер 19, элемент ЗАПРЕТ 20, счетчик 21, элемент ИЛИ 22, одновибратор 23, выход которого является вторым выходом блока 7 задания режимов и соединен с первым входом счетчика 21, первьм входом первого триггера 14 и входом элемента НЕ 18, выход которого соединен с первым входом первого элемента И 13, выход которого соединен с вторым входом первого триггера 14, первым входом третьего элемента И 16 и первым входом второго элемента И 15, выход которого является пятым выходом блока 7 задания режимов и соединен с первым входом элемента ЗАПРЕТ 20, выход которого соединен с вторым входом счетчика 21, первый выход которого соединен с первым входом третьего триггера 19, выход которого является четвертым выходом блока 7 задания режимов, шестой выход которого соединен с вторым выходом счетчика 21, вторым входом элемента ЗАПРЕТ 20 и первым входом элемента ИЛИ 22, выход которого соединен с вторым входом третьего триггера 19. Второй вход элемента ИЛИ 22 соединен с входом одновибратора 23, первым входом второго триггера 17 и является первым входом блока 7 задания режимов, второй вход которого соединен с вторым входом второго триггера 17, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И 13, третий вход которого соединен с выходом генератора 12 импульсов. Выход третьего элемента И 13 является третьим выходом блока 7 задания режимов, первый выход которогосоединен с вторым входом третьего- элемента И 16 и первым выходом первого триггера 14, второй выход которого соединен с вторым входом второго элемента И 15, 5Генератор псевдослучайных чисел работает следующим образом,В начальном режиме записи исходного числа, соответствующего начальному участкуформируемой последователь ности псевдослучайных чисел,и формирования псевдослучайных чисел блок 7 задания режимов формирует на своем втором выходе сигнал установки нуля, который устанавливает в исходное состояние счетчик 8 адреса, На шестом выходе блока 7 задания режимов в это время присутствует уровень логического "О", который обеспечивает передачу на выход блока 2 коммутации сигналов с шин 20 "Управление" группы 9 шин. Начиная с первого такта работы блок 7 задания режимов вырабатывает последовательности из трех импульсов по свойм первому, третьему и пятому выходам, ко торые поступают соответственно на первый вход (" Чтение/Запись" ) блока 6 памяти, первые входы (синхронизации) 2-разрядного 3 и 1-разрядного 5 регистров, на второй (счетный) 30 вход счетчика 8 адреса и второй вход (Запрет обращения" ) блока 6 памяти. Управление режимом работы 1-разрудного 3 и к-разрядного 5 регистров осуществляется по их второму и треть"5 ему входам соответственно, на которые подается сигнал с четвертого выхода (" Выбор режима") блока 7 задания режимов, причем при значении этого сигнала, равном логическому "О", 1- 4 О разрядный 3 и Е-разрядный 5 регистры работают в режиме записи информации параллельным кодом со своих разрядных входов, а при значении сигнала, равном логической "1" - в режиме 415 сдвига записанной информации в сторону старших разрядов.В первом такте работы генератора псевдослучайных чисел в начальном режиме значение сигнала "Выбор режи-.50 ма" равно логическому "О", поэтому при поступлении импульса синхронизации с третьего выхода блока 7 задания режимов на первые входы 1-разрядного 3 и Е-разрядного 5 регистров в них заносится информация с шин группы 9 шин "Управление" и с младших разрядов 2-разрядного регистра 3 соответственно. При изменении сигнала на входе "Чтение/Запись" блока 6 памяти из состояния логической "1" в состояние логического "О" (режим записи) содержимое (В) старших разрядов 1-разрядного регистра 3 и всех разрядов 1-разрядного регистра 5 записывается в первую ячейку (начало массива) блока 6 памяти. После этого сигналом с шестого выхода блока 7 задания режимов содержимое счетчика 8 адреса увеличивается на единицу и первый такт работы генератора псевдослучайных чисел заканчивается. При этом Значение сигнала управления режимами работЪ У-разрядного 3 и 1-разрядного 5 регистров на четвертом выходе блока 7 задания режимов становится равным логической "1", при котором У-разрядный 3 и 1-разрядный 5 регистры образуют (1+1 )-разрядный регистр сдвига с элементом 4 эквивалентности в цепи обратной связи, При поступлении на этот регистр в каждом последующем такте импульса синхронизации с третьего выхода блока 7 задания режимов происходит сдвиг информации на один разряд и занесение в первый разряд этого регистра (в .1- разрядный регистр 3) псевдослучайного двоичного символа с выхода элемента 4 эквивалентности. В каждом такте работы генератора псевдослучайных чисел сдвинутая на один разряд псевдослучайная информация из 1-разрядного 3 и Е-разрядного 5 регистров по логическому уровню сигнала "Чтение/Запись" записывается в следующую определяемую содержимым счетчика 8 адреса, ячейку блока 6 памяти, после чего содержимое счетчика 8 адреса увеличивается на единицу. Процесс записи исходного массива в блок 6 памяти продолжается до изменения сиг. нала на четвертом выходе блока 7 задания режимов с уровнем логической "1" на уровень логического ".О", что определяет момент перехода генератора псевдослучайных чисел в рабочий режим е Минимально необходимое количество тактов работы генератора псевдослучайных чйсел в начальном режиме определяется величиной ц + Е, где Ч- число ячеек блока 6 памяти. Дополнительные Е тактов работы необходимы для записи в первые 1 ячеек блока б памяти фиксированных (определенных)1272484 5псевдослучайных чисел вместо случайных, переписанных из 1 с-разрядного регистра 5 в первые 1 с тактов.После завершения работы генератора псевдослучайных чисел в начальном режиме блок 6 памяти оказывается занесенным псевдослучайными числами, ,представляющими. собой с-разрядные отрезки псевдослучайной последоваЬ 1 счетчика 8 адреса, По достижении со держимым счетчика 8 адреса числа с 1-1 происходит его обнуление. Далее работа генератора псевдослучайных чисел происходит аналогично,Блок 7 задания режимов работаетследующим образом,По сигналу на шине 10 "Пуск" генератора псевдослучайных чисел устанавтельности максимальной длины (при соответствии номеров 1 и 1 разрядов 1-разрядного регистра 3 показателям степени примитивного характеристического номинала),При этом записанная в блок 6 па 0 мяти информация полностью определяется входным словом, поданным на шиныгруппы 9 шин "Управление",Рабочий режим генератора псевдослучайных чисел определяется нулевым20 логическим уровнем на четвертом и единичным логическим уровнем на шестом выходах блока 7 задания режимов, который в рабочем режиме вырабатывает последовательности из трех управляющих сигналов на первом, третьем и пятом своих выходах, По сигналу логической "1" на первом выходе (" Чтение/ Запись" ) блока 7 задания режимов происходит выборка содержимого д-й ячейЭО жи блока 6 памяти, которое поступает на соответствующие входы блока 1 сумматоров по модулю два. На другие входы блока 1 сумматоров по модулю два поступает число, хранящееся в 1-разрядном регистре 3, В результате на выходах блока 1 сумматоров по модулю два образуется поразрядная сумма по , модулю два входных чисел, которая по сигналу синхронизации с третьего выхода блока 7 задания режимов эаписы вается в 1-разрядный регистр 3 и появляется на выходах генератора псев"дослучайных чисел. По этому же сигналу синхронизации первые 1 с разрядовпрежнего числа переписынаются из 2-. 45разрядного регистра 3 в 1 с-разрядныйрегистр 5, Во второй половине каждого такта информации (по сигналу навходе "Чтение/Запись" блока 6 памяти), присутствующая на входных винахблока 6 памяти, записывается в ту жед-ю ячейку. Такт работы генераторазаканчивается увеличением содержимогосчетчика 8 адреса на единицу по сигналу с пятого выхода блока 7 задания режимов, который используется также для запрета обращения к блоку 6 памяти на время изменения содержимого ливаются в единичное и нулевое состояние соответственно второй 17 и третий 19 триггеры, запускается одновибратор 23, формирующий выходной сигналустановки нуля на втором выходе блока 7 задания режимов, Этот сигнал устанавлинает н исходное состояние первый триггер 14 и счетчик 21, состояние старшего разряда которого является выходным сигналом на шестом выходе блока 7 задания режимов, Пр окончании сигнала установки нуля на входпервого триггера 14 поступают черезпервый элемент И 13 импульсы с генератора 12 импульсов. Сигнал с первого выхода триггера 14 является сигналом "Чтение/Запись" с первого выхода блока 7 задания режимов,В первом такте работы блока 7 за" дания режимов сигнал на его четвертом выходе равен нулю, а на третьем и пятом выходах (выходы третьего 16 и второго 15 элементов И соответственно) последовательно формируютсясигналы синхронизации увеличения содержимого счетчика 8 адреса (запрет обращения к блоку 6 памяти), В конце первого такта.по сигналу с второго элемента И 15, воздействующего через элемент ЗАПРЕТ 20 на второй (счетчный) вход счетчика 21, последний устанавливается в состояиие,.при котором сигнал с его первого выхода устанавливает в единичное состояние третий триггер 19, т.е, формирует еди" ничный сигнал на четвертом выходе блока 7 задания режимов,Во втором и последующих тактах работы состояние сигналов на четвертоми шестом выходах логические "1" и 11 10 соответственно блока 7 заданиярежимов не изменяется , а на его пе рвом , третьем и пятом выходах формир уются по следона тельности упра нляющих ийп уль сон , При этом по окончании каждого такта содержимое счетчика 2 1 увеличивается на единицу .Переключение старшего разрядасчетчика 2 1 в единицу выэыва е т сбростретьего триггера 19 через элемент ИЛИ 22 в нулевое состояние и обеспечивает перевод генератора псевдослучайных чисел в рабочий режим, В рабо. чем режиме выходные сигналы на четвертом и шестом выходах блока 7 зада ния режимов принимают соответственно значения логических 0 и 1", причем сигнал с шестого выхода блока 7 задания режимов блокирует прохожде 1 О ние счетных импульсов на вход счетчика 21, поддерживая тем самым рабочий режим генератора псевдослучайных чисел до подачи сигнала по шине 11 "Останов", 15Формула изобретения1, Генератор псевдослучайных чисел, содержащий блок сумматоров по модулю два, 1-разрядный регистр, 1-й и У-й выходы которого соединены с входами элемента эквивалентности, выход которого соединен с информационным входом 1-разрядного регистра,25 выходы младших разрядов которого соединены с соответствующими разрядными входами 1-разрядного регистра, выходы которого соединены с соответствующими входами первой группы входов ЗО блока памяти, первый вход которого соединен с первым выходом блока задания режимов, второй выход которого соединен с первым входом счетчика адреса, выходы которого соединены с 35 соответствующими адресными входами блока памяти, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих сумматоров по модулю два блока, вторые входы соответствующих суммато 40 ров по модулю два которого соединены с соответствующими выходами 1- разрядного регистра, первый вход ко- . торого соединен с первым входом 1 с- . разрядного регистра и третьим выхо дом блока задания режимов, четвертый выход которого соединен с вторым вхо дом 1-разрядного регистра, выходы (1-Е) старших разрядов которого соединены с соответствующими входами 50 второй группы входов блока памяти, пятый выход блока задания режимов соединен с вторым входом счетчика адреса, шину "Пуск", соединенную с первым входом блока задания режимов, 55 второй вход которого соединен с шиной "Останов", о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счетобеспечения выбора начального участка формируемой последовательностипсевдослучайных чисел, в него введены блок коммутации и группа шин "Управление", соответствующие шины которой соединены с соответствующимивходами первой группы входов блокакоммутации, выходы которого соединены с соответствующими разрядными входами У-разрядного регистра, Т-й выход которого соединен с вторым входом 1-разрядного регистра третийвход которого соединен с четвертымвыходом блока задания режимов, шестой выход которого соединен с входомблока коммутации, соответствующиевходы второй группы входов которогосоединены с соответствующими выходами блока сумматоров по модулю два,пятый выход блока задания режимовсоединен с вторым входом блока памяти,2. Генератор по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок задания режимов содержит генератор импульсов первый элемент И, первый триггер, второй и третий элементы И, второй триггер, элемент НЕ, третий триггер, элемент ЗАПРЕТ, счетчик, элемент ИЛИ и одновибратор, выход которого является вторым выходом блока задания режимов и соединен с первым входом счетчика, первым входом первого триггера и входом элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого триггера, первым входом третьего элемента И и первым входом второго элемента И, выход которого является пятым выходом блока задания режимов и соединен спервым входом элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с вторым входом счетчика, первый выход которого соединен с первым входом третьего триггера, выход которого являе 1 ся четвертым выходом блока задания,режимов, шестой выход которого соединен с вторым выходом счетчика, вторым входом элемента ЗАПРЕТ и пер - вым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом третьего триггера, второй вход элемента ИЛИ соединен с входом одновибратора, первым входом второго триггера и является первым входом блока задания режимов, второй вход которого соеди1272484 О Составитель Ю, Бурмистров Техред Л.Олейник КорректорВ Редактор И, 1 иколайчук г акаэ 6348 55 Тираж 81 бстщенного комитета СССбретений н открытийЖ, Раувская наб одписное ВНИИПИ Государ по делам иэо113035, Москва Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная 9нен с вторым входом второго .триггера, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, третий вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход третьего элемента И является третьим выходом блока задания режимов, первый выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И и первым выходом первого триггера, второй выход которогосоединен с вторым входом второго элемента И,