Управляемый вероятностный преобразователь

ИЗОБРЕТЕН ИЯ Ь 81 ОР(:КОМУ С 61) Дополнительное к авт. св д-ву 22) Заявлено 29.12.75 21) 2310574/18 оелннением заявки ла Госудерствеикый ксмктет Сееете Мкккстрсз СССР ее дедам кзебретенкк и еткрюкк(45) Дата опубликования описания 18,12,7, А, Баканович 71) Заявит 11 инский радиотехнический институ УПРАВЛЯЕМЪЙ ВЕРОЯТНОСТНЪ Й ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ Изо юй тестических вычнспительих машин и дпя построевляюших имитаторов спупри созданииных и моделиния цифровыхчайных возцеИзвестенпреобразоватслучайных имэлементов И,тох уюш ств пра ляемый вероятностный содержащий генератор ов, регистр с цвиг а, бпок енты ИЛИ, блок источОцнако этот нреобразониченные функпионапьтак как формирует топь пульс эп ов шумов ель имее огра озможност тервалы времен мерным распределени Наибо нием к ием,лее близким т ническим решеется управпяемый зобретению явстный преобра вероятносший бло оват соцержакоторыхэлемента ми вероята вторые нтов И,одами пе эп ио огсоецинень ИЛИ, пер ностного ые вхоцы -1 а т 1 ) - и опюс выхо никар ка па руппа вх одам взяти, перва в которого поцключена к в етение относится к вычиспител ке и может быть испопьзовано цам регистра сцвига, а вторая группа вхоаов - к выхоаом апоко упрввпвннни . Оанако этот преобразователь не обеспечивает формирование групп случайных чисел, каждое из которых независимо от цругих распределено по требуемому закону а временной интервал межцу группами чисел является непрерывной случайной величиной с заданным законом распределения,Цепью изобретения является расширение области применения преобразователя,Для этого преобразователь цопопнитепьно содержит первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы И, первый и второй Фриггерыв первый и второй счетчики, первый и второй блоки выцачи кодов, первый, второй и третий генераторы импульсов и второй элемент ИЛИ, выхоц которого подключен к вхоцу вероятностного (1 Д) - попюсника, к первым вхоцам регистра сдвига и первого и второго элементов И, а вхоцы - к выходам третьего и четвертого элементов И, первые вхоцы которых соединены с выхоцами первого триггера соот 638995, первого и второго генераторов импульсовсоответственно, входы которых поцключены к последнему выходу блока управления,вхоц которого соецинен с вторым входом 5регистра сдвига, с входом первого триггера, с первыми вхоцами второго триггера,первого и второго счетчиков, первого ивторого блоков выдачи кодов, с первымВыходом преобразователя и с выходом второго элемента И, второй вхоц которогосоецинен с прямым выходом первого элемента ИЛИ, инверсный выход которогопоцключен к второму входу первого элементаИ, выхоц которого соединен с вторымивхоцами первого счетчика и второго тригГеравыход которого соединен с первымвходом пятого элемента И, второй входкоторого подключен к выхоцу третьего генератора импульсов, а выхоц - к второму 2 Овходу второго счетчика, выход которогосоединен с вторым вхоцом второго блокавыцачи кодов, выхоц которого являетсявторым выходом преобразователя, второйвхоц первого блока выдачи кодов соединенс выходом первого счетчика, а выхоц является третьищ выхоцом преобразователя.Благодаря этим отличиям управляемыйвероятностный преобразователь обеспечивает формирование групп случайных чисел, фкажцое из которых независимо от цругихраспределено по требуемому закону, а вреМенной интервал между группами чиселявляется непрерывной случайной величиной,с заданным законом распределения,35На чертеже изображена структурнаясхема управляемого вероятностного преобразователя,Предлагаемое устройство содержит(1,П) - полюсник 1, блок элементов И 2, 4первый элемент ИЛИ 3, четвертый 4 ипятый 5 элементы И, первый счетчик 6,первый блок 7 выдачи кодов, блок 8 памяти, блок 9 управления, первый триггер10, регистр 11 сдвига, третий генератор 412 импульсов, первый элемент И 13, второй счетчик 14, второй блок 15 выдачикоцов, второй элемент И 16, первый генератор 17 импульсов, второй элементИЛИ 18, второй триггер 19, третий эле- цмент И 20 и второй генератор 21 импульсоваВыходы вероятностного (1 П) - полюсника 1 поцключены к первым входамблока элементов И 2, вторые входы кото-рого соединены с соответствующими выходами блока 8 памяти, а выходы с входами первого элемента ИЛИ 3, инверсный и прямой выходы которого подключены квторым входам соответственно первого13 и второго 16 элементов И, первыевходы которых соединены между собой ис вхоцом вероятностного (1,ц) - полюсника 1, с первым входом регистра 11сдвига и с выхоцом второго элемента ИЛИ18, выхоц первого элемента И 13 подклкчен к второму входу первого счетчика 6и второму входу второго триггера 19, выход первого счетчика 6 подключен к первому вхоцу первого блока 7 выдачи кодов,соединенного выходом с третьим входомпреобразователя, при этом вторые входыпервого счетчика 6 и первого блока 7 выдачи кодов соецинены между собой, с выходом второго элемента И 16, с первымвходом второго триггера 19, регистра 11сдвига, второго счетчика 14 и второгоблока 15 выдачи кодов, а также с входомблока 9 управления, счетным вхоцом первого триггера 10 и с первым выходомпреобразователя, второй выход которогопоцключен к выхоцу второго блока 15 выдачи кодов, соединенного вторым входомс выходом второго счетчика 14, второйвход которого подключен к выходу пятогоэлемента И 5, соединенного первым входом с выхоцом второго триггера 19, авторым входом - с выходом третьего генератора 12, при этом выходы регистра11 сдвига погключены к первой группеадресных входов блока 8 памяти, с второй группой ацресных входов которого соединены выходы блока 9 управления, последний выход которого подключен такжек управляющим входам первого 17 и второго 21 генераторов импульсов, выхоцыкоторых соединены с вторыми входами соответственно третьего 20 и четвертого4 элементов И, первые вхоцы которых подключены соответственно к прямому и инверсному выходам первого триггера 10,а выходы третьего 20 и четвертого 4 элементов И соецинены с входами второгоэлемента ИЛИ 18.Управляемый вероятностный преобразователь имеет особенности выполнения инастройки отдельных узлов,Так, вероятностный (1, Я ) - полюсник1 является неперенастраиваемым, и покаждому импульсу опроса на оцном из еговыходов устанавливается единичный потенциал, в то время, как на других устанавливаются нулевые потенциалы, при этомвероятность установления единичного потенциала на-м вьиоце, 1 -1,2 р 1,равна величине-2 1 , т,е, цля пер 63899вого выхода (1 -1) величина; -0,5, цлявторого ( -2) щ 0,25 и т. и.Первый 17 и второй 21 генераторыимпульсов являются регулярными, несинхронизированными, перенастраиваемыми и 5настроенными нв оцинаковые выхоцныечастоты, которых, в общем случае, имеется цва различных значения; высокая частота - для режима генерирования группыслучайных чисел, н низкая - для режима 10формирования случайного временного интервала межцу группами случайных чисел.При работе преобразователя оцновременное переключение частот генераторов происходит по сигналам из блока 9 управления.Блок 8 памяти содержит 1 зон по Иячеек в каждой зоне, Выбор- той зоны определяется присутствием единичногопотенциала на- ом выходе, )1,2, Ои, блока 9 управления, Выбор и перецачана выхоц блока 8 памяти коца, хранящегося в К-ой ячейке- ой зоны блока8 памяти, обеспечивается присутствиемединичного потенциала на К-ом выходе,К=1,2 Я, регистра 11 сцвига.Регистр 11 сцвига устроен таким образом, что импульсные сигналы, поступающие на его первый вхоц, осуществляютпроцвижения единичного потенциала от цан-ного выхода регистра к следующему, приатом продвижение всегда происходит в направлении возрастания номера к выхоца,т. е, к=1 цо к щ, импульсные сигналы,поступающие на второй вход регистра 11,-нулевых потенциалов на остальных выходах регистра,Блок 9 управления устроен таким образом, что импульсные сигналы, поступающие на вход, осуществляют. продвижение401единичного потенциала с-го выхоцана+Ц-й, при этом, если единичныйпотенциал присутствовал на й -ом выходе блока 9 управления, то входной импульсустанавливает единичный потенциал на пер.вом выходе блока 9 управления (на остальных выхоцах устанавливаются нулевыепотенциалы),Счетчики 6 и 14 осуществляют перерасчет импульсов, поступающих на их вторые вхоцы, а по импульсному сигналу,поступающему на их первые входы, счетчики устанавливаются в нулевое состояние,Блоки 7 и 15 выдачи кодов обеспечивают по сигналам, поступающим на их55первые входы, передачу коцов с выхоцовсчетчиков нв соответствующие выхоцыпреобразователя. 56Второй триггер 19 по сигналу, постунающему па его второй вход, устанавливается в нулевое состояние, а по сигналу,поступающему на первый вхоц-, в единичное,Третий генератор 12 импульсов настроен таким образом, что частота его выходного потока превышает высокую частотупервого 17 и второго 2 1 генераторов в21 раза, гце В -разряцность второгосчетчика 14.Первый счетчик 6 имеет разрядностьс 1, при атом регистр 11 сдвига имеетРазряцность щ - 21Случайные числа, вырабатываемые преобразователем, соцержат старшие разряды,снимаемые с третьего выхода, и младшие,снимаемые с второго выхоца и приписывае.мые (условно) к старшим беэ цополнительного преобразования. Распределение всегочисла, а распрецеление младших, как будет показано дальше, является равномерным и предназначено цля увеличения разряцности чисел, вырабатываемых преобразователем, Разрядность выходного числапреобразователя равна 5 =81+ 8Перец началом работы в блок 8 памяти заносятся коды, определяющие вид закона распределения цля кажцого из случайных чисел и временного интервала между группами чисел, а также устанавливаются высокая и низкая частоты цвух первыхгенераторов 17 и 21 и соответствующаячастота третьего генератора 12.Исходное состояние преобразователярассмотрим в момент окончания случайного временного интервала, длившегося смомента окончания формирования последнего случайного числа предшествовавшегогруппе случвйных чисел. Счетчики 6 и 14переходят в нулевое состояние, блок 9 управления и регистр 11 сдвига перехоцятв первое состояние, а триггеры 10 и 19- в ециничное (хотя состояния первоготриггера 10 равноправны Первый 17и второй 21 генераторы импульсов включаются в режим высокой частоты,формирование случайного равномернораспрецеленного числа во втором счетчике14 происхоцит следующим образом. Таккак второй триггер 19 нахоцится в единичном состоянии, то на первом вхоце пятого элемента И 5 присутствует потенциал,разрешающий прохожцение импульсов оттретьего генератора 12 на второй вход.второго счетчика 14, осуществляющегоподсчет атих импульсов. Второй счетчик14 работает до момента появления перво1 Г 1 и соответствует количеству последователь- ых испыта 1 еий до первого подожителього исходя. Присутствие едиичного потенциадясек =1 Дк ф,Ов к-ом испытании на-ом выхоце блока 8 памяти обеспечивает возможность прохожцения едиичного сигнала с-го выходя вероятностного (1,) - полюсника 1 через 1 -ый элемент И блока 2 и первый элемент ИЛИ 3 на второй вхоц второго элемента И 16, обеспечивая возможность прохождения че 15 рез эту схему очередного импульса опроса, поступающего нв первый вхоц второго элемента И 16. С учетом того, что присутствие едиичного сигнала на 1 -ом выходе вероятностного ( 1 ) - полюсника20 является случайным событием с вероятностью поступления е = 2, можно записать вероятность положительного исхоца в К-ом испытанииП25 ше номера сытвия с положитедьым сх одол 1 т е. -Е,К" ЕОЕ-Ц,Ц К КСЕТаким образом, с помощью вероятностного (1, Й ) -полюсника 1 блока элементов И 2 и первого элемента ИЛИ 3 осу-ЗО ществляется преобразование вых оцного коца блока 8 памяти, представленного сигналами д в вероятность /Эположительного исхода к-го испытания, при этом блок элементов И 2 реализует операцию перемножения величин а и Д,а элемент ИЛИ 3 реализует ое 1 еряцию суммирования результатов перемножения согласно выражению (5), Введение в блок 8 памяти кодов, задающих 3в соответствии с выражением (3), обеспечивает возможность формирования любой требуемой функции распределения кодов старших разряцов выхоцного числв преобразователя,При кажцом неуспешном испытании им пульсом с выхода второго элемента ИЛИ 18, проходящим через первый элемент И 13, в первый счетчик 6 добавляется единица, регистр 11 сдвига переводится в (К+1) -ое состояние, а на выходе вероятностного (1, й )-подюсникв 1 устанавливается новая случайная комбинация сигналов. При успешном исходе испытания импульсом с выхода второго элемента И 16 осуществляется, в частности, перевоц блока 9 управления из 4 -го в ( +1)-ое состояние, а регистра 11. сцвига - из К- го в первое состояние, чем обеспечивается подготовка к формроееяию+1) -чослучайого числя, илкхцого азвисящееот других чисел распределение,о Окочани формирования группы из(е - 1) случайых чисел блок 9 Упрявлеия переходит в состояие с омером Робеспечивая последующую выборку из блока 8 Памяти коцов, опредедяюищх законряспрецеления временных интервалов межцу группами чисел, и переключая первый17 и второй 21 генераторы в режим низкой частоты, Дальнейшая работа управляемого вероятостного преобразователя полностью совпадает с рясслотренной, Гриэтом временной интервал до первого положительного исхода испытания при е 1ом состоянии блока 9 управления содержит случайное целое число тактов межцусигналами оцного из первых цвух геераторов 17 иди 2 1, а также случайный равомерно распрецедеый отрезок временидо прихода первого импульса опроса нвпервые вхоцы первого 13 и второго 16элементов И, Устаеавливая требуел 1 ыезвчения изких частот работы первыхдвух генераторов 17 и 21, можо управлять интенсивностью слецования групп сдучайееых чисел в любом требуемом циапазоне, при этом не требуется никакой цополнительной перенастройки преобразователя,тяк как закон распрецедения формируемыхчисел и временного итервала межцу группами чисел не зависит от значений частот первых цвух генератора 17 и 2 1 импульсов,Первый выхоц управляемого вероятностного преобразователя может быть использован цдя сятия случайных временных интервалов межцу его выходными импульсами, ил 1 еющими рвспрецеления, совпадающие с соответствующими распрецелениями формируемых случайных чисел и случайного временного интервала между группами случайных чисел,Технико-экономическая эффективностьуправляемого вероятностного преобразователя определяется его более широкимипо сравнению с известными аналогамифункциональными возможностями, сочетаю.щимися при этом с относительно. простойструктурой, и возможностью выполненияего целиком на базе элементов цифровойвычислительной техники, в том числе сприменением микросхем, что открываетвозможности построения высокочастотных,с широкими функциональными возможностями, малогабаритных и нецорогих преоб.р азов ятедей,638995 И Заказ 7285/Э 9688 Подписное ППП Патентод,уп, Проекгнея, 4 Э О р м у и я и з о б р е т е н и 5 Упревпяемый вероятностный преобрвзоватепь, содержащий блок элементов И, выходы которых соединены с входами пер 5,наго элемента ИЛИ, первые входы - с выхоцами вероятностного ( 1,О ) - попюсника, а вторые входы - с выходами бпока памяти, первая группа входов которого10 Ьтодкпючена к выходам регистра сдвига, а вторая группе входов - к выходам бчока управления, о т и и ч а ю щ и й с я тем, что, с цепью расширения области применения преобразователя, он цопопни 15 тельно содержит первый, второй, третий, четвертый и пятый эпементы И, первый и второй триггеры, первый и второй счетчики, первый и второй блоки выцачи кодов, первый, второй и третий генераторы импупьсов и второй эпемент ИЛИ, выход которого подключен ко входу вероятностного (1 Д) - подюсника, к первым входам регистра сдвига и первого и второго вне ментов И, а входы - к выходам третьего и четвертого элементов И, первые входы которых соединены с выходами первого триггера соответственно, а вторые входы - с выходами первого и второго генераторов импульсов соответственно, входы которых подкпючены к последнему выходу блоке унравпения, вход которого соединен с вторь 1 л входом регистра сдвига, свходом первого триггера, с первыми входами второго триггера, первого и второго счетчиков, первого и второго блоковвыцачи копов, с первым выходом преобразователя и с выходом второго элементаИ, второй вход которого соединен с прямым выходом первого эпемента ИЛИ, инверсный выход которого поцкпючен к второму вхопу первого элемента И, выходкоторого соединен с вторыми входами первого счетчика и второго триггера, выходкоторого соединен с первым входом пятого эпемента И, второй вход которого поцкщочен к выходу третьего генератора импупьсов, а выход - к второму входу второго счетчика, выход которого соединенс вторым входом второго блока выдачикодов, выход которого явпяется вторымвыходом преобразоватепя, второй входпервого блока выдачи кодов соединен свыходом первого счетчика, а выход явпяется третьим выходом преобразователя,Источники информадии, принятые во внимание при экспертизе; 1. Авторское свидетепьство СССР М 312253, М., Кп. Ь 06 Г 1102, 1970. 2. Авторское свидетельство СССР И 279167 М., Кп . Ь 06 Е 1/02, 1969.