Генератор псевдослучайных чисел

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 691839 А 19) .БЫ 06 Р 7/58 5) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ титут иали(54) ГЕНСЕЛ(57) Изовычисли ЧИратол,етение относится к автома льной технике и может бы ь исК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Киевский политехнический инсим.50-летия Великой Октябрьской соцстической революции(56) Авторское свидетельство СССРМ 1280619, кл. О 06 Р 7/58, 1982.Е РАТОР ПСЕВДОСЛУЧАЙ Н Ь пользовано в системах автоматизированного контроля цифровых блоков в качестве источника последовательностей испытательных двоичных кодов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет формирования заданных последовательностей внутри генерируемой последовательности кодов и управления длиной этих подпоследовательностей, Генератор содержит й О-триггеров 1 (й - число выходов генератора), й элементов 2 задержки, И элементов И 3, М сумматоров 4 по мддулю два, блок 5 памяти, блок 7 управления, счетчик 15, дополнительный элемент задержки 12, элемент ИЛИ 13, два дополнительных элемента И 19 и 20, и регистров сдвига 11(п - число дополнительных выходов гене ра), и мультиплексоров. 1 з,п. ф-лы, 3 и10 15 20 25 30 35 40 45 дов генератора 50 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматизированного контроля цифровых блоков в качестве источника последовательностей испытательных двоичных кодов,Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей за счет формирования заданных подпоследовательностей внутри генерируемой последовательности кодов и управления длиной этих подпоследовательностей,На фиг. 1 изображена структурная схема генератора псевдослучайных чисел; на фиг, 2 - структурная схема блока управления; на фиг, 3 - схема 6-разрядного задающего генератора псевдослучайных п оследовательностей.Генератор псевдослучайных последовательностей содеожит М (И - число выходов генератора), О-триггеров 1, И элементов 2 задержки, М элементов И 3, И сумматоров 4 по модулю два, блок 5 памятивход 6 задания числа выходов генератора, блок 7 уп равления, вход 8 начальной установки генератора, вход 9 пуска генератора, вход 10 останова генератора, и регистров 11 сдвига (и - количество дополнительных выходов генератора), дополнительный элемент 12 задержки, элемент ИЛИ 13, информационный выход 14 блока управления, счетчик 15,. вход 16 сброса блока упоавления, выходы сигналов первой 17 и втс рой 18 синхросерий блока управления, первый 19 и второй 20 дополнительные элементы И, вход 21 задания генерируемого кода, и мультиплексоров 22, вход 23 задания количества подпоследовательностей генератора, дополнительные выходы 24 генератора.Блок управления состоит из генератора 25 непересекающихся последовательностей, первого выхода 26 генератора непересекающихся последовательностей, первого элемента И 27, второго выхода 28 генератора непересекающихся последовательностей, второго элемента И 29, первого элемента ИЛИ 30, второго триггера 31, второго 32 и третьего ЗЗ элементов ИЛИ, счетчика 34, элемента 35 задержки и первого триггера 36.Работу генератора псевдослучайных чисел можно разделить на два этапа: первый - нэстройкг и начальная установка генератора, второй - генерация испытательных коНа первом этапе, оператор с пульта управления задает двоичный т-разрядный код числа Й, при этом М не должно превышать максимально возможное количество выходов задающего генератора. Этот двоичный щ-разрядный код числа Й поступает на информационные входы блока 5 памяти, выходной двоичный код блока памяти 5 задает количество и последовательность О- и Т-триггеров задающего генератора. Код числа К поступает также в блок 7 управления,на группу входов 6, Далее оператор по входу 21 устанавливает двоичный код длиной М, который генерируется задающим генератором по )-му разряду на Й тактах, предшествующих выбранному исходному состоянию задающего генератора, Исходное состояние задающего генератора может быть произвольным не нулевым, при этом необходимо определить соответствующий код начальной установки и регистров сдвига 11, После этого в блок 7 управления на вход 8 подается сигнал "Начальная установка", который соответствует тактовому сигналу первой синхросерии сигналов с выхода 26 генератора 25, Этим же сигналом устанавливается начальный код(начальные состояния О-триггеров 1) задающего генератора и записывается в и регистров 11 сдвига исходный двоичный код с входа 2", Далее сигнал "Начальная установка", задержанный элементом 12 задержки нэ время т 1,необходимое для установления сигналов нэ выходной в-разрядной шине 14 блока 7 управления, поступает через элемент ИЛИ 13 на управляющий вход счетчика 15, В результате в счетчик 15 переписывается информация с выходной п 1-разрядной шины 14 блока 7 управления (двоичный код числа (М). На пульте управления оператор набирает двоичный 1-разрядный код числа и, котсрый в виде потенциалов поступает по входной шине 23 генератора псевдослучайных чисел на адресные входы мультиплексоров 22,.В итоге на вьходы 24 генератора псевдослучайных чисел и на информационные разряды сдвига соответствующих регистров 11 сдвига подключаются требуемые разряды с.регистров 11 сдвига, При этом необходимо соблюдение следующего условия; К. - и;и, где п - количество информационных выхоЭтап генерации испытательных кодов начинается с приходом на вход 9 блока 7 управления сигнала "Пуск", который соответствует тактовому сигналу первой синхросерии с выхода 26 генератора. Сигналы"Начальная установка" и "11 уск" могут формироваться оператором. С выхода 18 блока 7 управления на тактовые входы сдвига регистрое 11 сдвига поступают сигналы, соответствующие второй синхросерии с выхода 28 генератора 25, вызывая последовательный сдвиг информации в каждом из них, прй. этом на информационный вход сдвига первого регистра сдвига 11 поступает сигнал с выхода одного любого 1-го элемента задержки 2 - 1, й). Тактовый импульс с выхода 18 блока 7 управления поступает также на первые входы элементов И 19 и 20. Если на )-м выходе задающего генератора установился нулевой потенциал, то, поступая на вторые входы элементов И 19 и 20, он блокирует выход элемента И 20 и открывает элемент И 19 (второй вход элемента И 19 инверсный). В результате на вход "-1" счетчика 15 поступает импульс, который выэы 5 10 вает отрицательное приращение единичный потенциал, то, наоборот, выход элемента И 19 блокируется, элемент И 20 20 25 открывается, разрешая прохождение тактового сигнала с выхода 18 блока 7 управления через элемент ИЛИ 13 на управляющий вход счетчика 15, При этом информация (двоичный код числа (М) с выходной в-разрядной шины 14 блока 7 управления переписывается в счетчик 15, т.е. счетчик 15 возвращается а исходное состояние. С выхода 17 блока 7 управления на синхровходы О-триггеров 1 задающего генератора посту 30 35 пают тактовые сигналы, соответствующие первой синхросерии с выхода 26 генератора 25 блока 7 управления. В результате с приходом каждого импульса на синхровходы О-триггеров 1 задающего генератора на выходах последнего возникает двоичный М- разрядный код, причем временной сдвиг между импульсами, поступающими с выходов 17 и 18 блока 7 управления, выбирается иэ условия установления уровня потенциа 40 лов на выходах задающего генератора псевдослучайных последовательностей.Функциональным назначением счетчика 15 является реакция на появление на )-м выходе задающего генератора подряд(И) нулевых потенциалов. С появлением на )-м выходе задающего генератора (й) подряд идущих нулей на выходе 16 счетчика 15 возникает импульс заема, который поступает на соответствующий вход блока управления 50 55 7. В результате очередной импульс с выхода 17 блока управления 7 блокируется и этот же нуль с )-го выхода задающего генератора повторно записывается в первый регистр 11 сдвига группы из и регистров 11 сдвига с одновременным сдвигом информации в них,.Данное техническое решение необходимо для того, чтобы занести в регистры 11 сдвига й-й нуль, который нам дает нулевой код, в то время как нулевой код задающий генератор псевдослучайных последовател ьсодержимого счетчика 15. Если же на )-м 15выходе задающего генератора псевдослучайных последовательностей установился ностей не дает, На протяжении всей работы устройства полезная информация снимается с выходов 24 группы из и мультиплексоров 22.Блок 7 управления рабетает следующим образом,По сигналу "Начальная установка" информация с (а) первых разрядов входной я-разрядной шины 6 блока 7 управления записывается в счетчик 34, триггеры 31 и 36 устанавливаются а нулевое состояниеСигнал "Начальная установка", задержанный элементом 35 задержки на время т 2, необходимое для записи начальной информации (двоичный код числа М) в счетчик 34, поступает на вход "-1" последнего. В результате содержимое счетчика 34 получает отрицательное приращение на единицу. Выходы счетчика 34 в совокупности с незадействованным п 1-м разрядом входной шины 6 образуют на выходной шине 14. блока управления 7 двоичный код числа (й). Выходы 17 и 18 элементов И 27 и 29 заблокированы нулевыми сигналами с выходов триггеров 31 и Зб.Сигнал "Пуск", поступающий на вход 9 блока 7 управления с пульта оператора, устанавливает в единичное состояние триггеры 31 и 36, Единичный сигнал с выхода триггера 36 открывает элемент И 27, разрешая прохождение импульсов первой синхросерии с выхода 26 генератора.Импульс, поступивший на вход 16 блока 7 управления, пройдя через элемент ИЛИ 33, сбрасывает триггер 31 в нуль В результате выход 17 элемента И 27 блокируется. Очередной импульс с выхода 28 генератора 25 тактовых импульсов через элемент ИЛИ 30 устанавливает триггер 31 в единичное состояние, элемент И 27 открывается. Сигнал "Останов", поступающий на вход 10 блока 7 управления, сбрасывает триггер Зб в нулевое состояние, в результате чего выходы 17 и 18 элементов И 27 и 29 блокируются,Рассмотрим работу генератора псевдослучайных чисел на конкретном примере.На фиг. 3 приведена схема шестиразрядного (й = 6) задающего генератора псевдослучайных последовательностей, который состоит из одного О-триггера 37 и пяти Т-триггеров 38, соединенных последовательно,Единичный выход последнего Т-триггера 38 подключен к информационному входу первого О-триггера 37. Единичные выходы триггеров являются выходами задающего генератора. Вход 8 генератора псевдослучайных чисел подсоединен к Я-входам всехтриггеров, а вход 17 - к синхровходам триггеров.Пусть количество информационных вьходов генератора равно 3, Ь -(2.Х=-6),В таблице приведен пример работы ге нератора псевдослучайных чисел в течение 65 тактов. форм ула и зоб роте н и я 1. Генератор псевдослучайных чисел паавт. св. М 1260619, о т л и ч а ю щ и й с я тем,. что, с целью расширения функциональныхвозможностей путем формирования заданных последовательностей внутри генерируемой последовательности кодов и управления длиной этих подпоспедоватепьностей, в него введены два дополнительных элемента Идополнительный элемент задержки, элемент ИЛИ, блок управления, счетчик, и регистров сдвига (где пЙ,Й разрядность исходных последовательностей генератора; и - число формируемь:х подпоследователъностей) и и мультиплексоров, причем вход задания числа выходных разрядов генератора соединен с адресным входом блока памяти и входом задания числа выходных разрядов генератора блока управления, входы начальной установки, пуска и останова которого являются соатветственно одноименными входами генератора, выход сигналов первой синхрасерии блока управления подключен к тактовь;м входам О-триггеров, выход сигналов второй . синхросерии блока управления соединен стактовыми входами регистров сдвига и с первыми входами первого и второго дополнительных элементов И, выход)-га элемента задержки О = 1, Й - количество выходов )генератора) подключен к входу сдвига первого регистра сдвига и вторым входам первого и второго дополнительных элементов И, выходы которых подключены соответственно к вычитающему входу счетчика и пер- вому входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с установочным входом счетчика, выход заема которого соединен с входом сброса блока управления, выход длительности цикла которого соединен с информационным входом счетчика, вход начальной установки генератора соединен с установочными входами О-триггеров, с входами записи регистров сдвига и через дополнительный элемент задержки с вторым входом элемента ИЛИ, выход ц-го регистра сдвига(ц " Г и) подключен к информационному входу а-га мультиплексора, выход 1-го мультиплексора 1 - 1, исоединен с входом сдвига 1+1)-га регистра сдвига, информаци онные входы регистров едвига являютсявходом задания выходной последовательности на предпоследнем.такте цикла формирования генерируемого кода генератора, адресные входы мультиплексоров - входа ми задания количества последовательностей генератора, выходы мультиплексоров - выходами подпоследовательностей генератора.2. Генератор по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я 15 тем, что блок управления содержит два триггера, три элемента ИЛИ, два элемента И, элемент задержки, счетчик и генератор непересекающихся последовательностей, вход пуска блока соединен с установочным 20 входом первого триггеаа и с первым входомпервого элемента ИЛИ, вход останова - с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу сброса первого триггера, выход которого соединен с 25 первыми входами первого и второго элементов И, вход начальной установки блока соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, с вторым входом второго элемента ИЛИ, с установочным входом счетчика и че рез элемент задержки с вычитающим входом счетчика, вход сброса блока подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу сброса второго триггера, выход каторога соединен 35 с вторым входам первого элемента И, третий вход которого подключен к первому выходу генератора непересекающихся последовательностей, второй выход которога соединен с вторыми входами второго зпе О мента И и первоо элемента ИЛИ, выходкоторого подключен к установочному входу второго триггера, (щ) старшие разряды ги - разрядность числа М) задания числа выходных разрядов генератора блока соеди нены с информационным входом счетчика,разрядные выходы которого являются выходами щстарших разрядов выхода длительности цикла блока, ги-й разрядный вход задания числа выходных разрядов блока со единен с в-м разрядным выходом длительности цикла блока, выходы первого и второго элементов И являются выходами соответственно сигналов первой и второй синхросерий блока.551691839Составитель Е.ХуртинРедактор Л.Пчолинская Техред М.Моргентал КорректорЭ.Лончакова Заказ 3929 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж.35, Раушская йаб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101