Стохастический преобразователь

Д Д".7О Л И Е ( )734766 ИЗОБРЕТЕНИЯ Совхоз СоветскихСоциалистическихРеспублик ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСВнь18 Опубликовано 15.05.80. Дата опубликования оп о делам изобретений. Дормидонтов и Л. Б 1 товская 71) Заявит 54) СТОХАСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРЛЗОВЛТЕ Недостаток устрой выборки М чисел, со подмножество в полн мых комбинаций.Известно также ус источник входного ства - н ставляющ ом набо озможность х некоторое генерируетройств сигнала содержащее дешифратор,Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах управления, а также при моделировании и исследовании ряда процессов. Наиболее целесообразно его применение при случайном выборе числа за ограниченный интервал времени в условиях наличия постоянных или временных запретов на использование отдельных чисел, например в устройствах управления многоканальных радиолиний, радиолокации.Известно устройство получения случайных чисел, содержащее блок памяти, логические элементы, источник случайного сигнала. Устройство предусматривает генерйрование случайных чисел и управление законом их распределения, основанные на стохастической реализации кусочно-линейной апроксимации плотности распределения вероятностей 1. блок запрета, счетчик, блок схем ИЛИ, причем выход источника входного сигнала соединен с первым входом блока запрета непосредственно, а через дешифратор - со вторым входом блока запрета и со входом 5 счетчика, выход которого соединен с первымвходом блока схем ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом запрета, выход блока схем ИЛИ подключен к выходу датчика 12).Устройство обеспечивает генерированиемножества случайных чисел в интервале от 1 о 1 до Х=2", проверку каждого числа на принадлежность к подмножеству М, включающему числа, распределенные в интервале от 1 до М (М, трансляцию потребителю чисел, принадлежащих к подмножеству М, запрещение трансляции чисел, не принадлежащих к подмножеству М, счет с коэффициентом пересчета М, количества чисел, не принадлежащих к подмножеству М, и трансляцию потребителю (вместо таких чисел) результата счета, который лежит в 2 о интервале 1 - М. Таким образом, способ предусматривает трансформацию совокупности чисел, равномерно распределенных в интервале 1 - М, в совокупность чисел, распределенных в интервале 1 - М.45 50 5 Недостатки устройства - невозможностьпроизвольного формирования подмножества М из Х случайных чисел, например, с пропусками, расположенными в множестве М исмешение закона очередности формированиячисел от случайного к последовательномупри увеличении отношения.Наиболее близким техническим решением к изобретению является стохастическийпреобразователь, содержащий генератор случайных чисел, выходного блока, анализатора кодовых комбинаций и блока управления,выходы генератора соединены со входамианализатора и выходного блока, выход анализатора соединен со входами блока управления и выходного блока, выход блока управления соединен со входами генератораи выходного блока 13.Такое устройство выдает по запросу потребителя только те числа, которые принадлежат к заранее заданному фиксированномуподмножеству,В устройстве генерируется некоторое множество случайных чисел, каждое число проверяют на принадлежность к разрешенномуподмножеству М и при наличии запросатранслируют потребителю. Если же при поступлении запроса оказывается сформированным числом, не принадлежащее к разрешенному подмножеству, то запрос повторяют.Недостаток устройства - ограниченнаяобласть его применения, что определяетсяневозможностью выдачи разрешенного числа при каждом запросе, иопределенностьюколичества запросов К= -Ф-:Л в , необхо(Я-И )димых для достоверного (с вероятностьюР = 1) получения числа, принадлежащего кпеременному подмножеству М, например задаваемому потребителем при каждом запросе и невозможностью формирования непрерывной сериии разрешенных случайныхчисел, расположенных в случайном порядКеи повторяющихся каждое один или другоезаданное число раз.Указанные недостатки существенно ограничивают область применения подобного устройства, например,для управления многоканальной системой связи со случайным выбором канала, работающей по запросу от потребителя в условиях запрета на выбор какой-либо части каналов, меняющейся от запроса к запросу, и ограничений на время выбора разрешенного канала, Кроме этого,невозможно осуществлять выбор разрешенных каналов с управляемой вероятностьювыбора, что необходимо, например, при плавном изменении уровня помех в каналах. Недостатком также является неэффективностьиспользования общего времени работы системы, когда временной цикл работы системысостоит из чередующихся участков выборапо запросу случайного канала и участка непосредственной работы по выбранному кана 5 о 15 20 н зю 35 о лу. Обычно участок времени выбора случайного канала ограничен и существенно меньше участка работы по выбранному каналу, что приводит к повышению требований к быстродействию генератора случайных чисел и управляющего устройства.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей преобразователя за счет изменения множества формируемых случайных чисел.Для достижения поставленной цели в стохастический преобразователь, содержащий генератор случайных чисел, выходной регистр памяти, выходы которого являются выходами преобразователя, а входы выходного регистра памяти соединены с выходами блока сравнения соответственно, первая группа входов которого является входами преобразователя, а информационный выход блока сравнения соединен со входом блока управления, первые три выхода которого соединены с управляю.цими входами генератора случайных чисел, выходного регистра памяти и блока сравнения соответственно, введены блок памяти и блок анализа кратности чисел, входы которого объединены со входами блока памяти и подключены к выходам генератора случайных чисел соответственно, а выход блока анализа кратности чисел соединен со входом запись блока памяти, выходы которого соединены со второй группой входов блока сравнения соответственно, управляющие входы блока памяти и блока анализа кратности чисел соединены с четвертым и пятым выходами блока управления соответственно.На фиг, 1 приведена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 и фиг. 3 - пример принципиальной схемы преобразователя.Преобразователь содержит генератор 1 случайных чисел, выходы которого соединены со входами блока 2 анализа кратности чисел и блока 3 памяти, выходы которого соединены со входами блока 4 сравнения, выходы которого соединены со входами выходного регистра 5 памяти и блока 6 управления, выходы которого соединены со входами всех блоков. Допустим,из множества М-генерируемого генератором случайных чисел при каждом запросе случайного числа, происходящем через значительное (например, сто или более) количество тактов работы генератора, используется переменное подмножество М. Генератор 1 случайных чисел (фиг. 2) содержит канал формирования разрядов случайного числа, регистр и дешифратор. Каждый канал состоит из генератора шума, элемента И и триггера, соединенных последовательно. Выходы триггеров соединены с информационными входами регистра, его выходы - со входами дешифратора, а выходы дешифратора являются выходами блока. Управляющий вход регистра и объединенныеобщей шиной вторые входы элементов И являются входами управления блока,Блок 2 (фиг. 2) содержит две группы элементов И, триггеры по количеству используемых чисел, элемент ИЛИ и третий элемент И. Информационные входы элементов И являются входами блока. Выходы первой группы элементов И являются единичными входами триггеров, единичные выходы триггеров соединены со вторыми входами второй группы элементов И, выходы которых соединены со входами элемента ИЛИ, выход которого через элемент И управляет записью чисел из генератора 1 в блок 3 и является выходом блока. Вторые входы элементов первой группы элементов И, нулевые входы триггеров и второй вход третьего элемента И являются управляющими входами блока,Блок 4 (фиг. 3) содержит регистр, входные элементы И, элемент ИЛИ, Информационные входы регистра являются информационными входами блока, его информационные выходы соединены с первыми входами входных элементов И и, в та же время, являются выходами блока, вторые входы элементов И являются входами управления составом выходного подмножества чисел, их выходы через элемент ИЛИ соединены с управляющим выходом блока, управляющий вход регистра является входом блока.Преобразователь работает следующим образом.Генератор 1 случайных чисел формирует числа, представленные (в варианте практической реализации устройства) одноимпульсным позиционным кодом. Коды чисел поступают на информационные входы блоков 2 и 3. Если в блоке 2 еще не записан признак запоминания соответствующего числа, то с входного элемента И поступает потенциал логической единицы, и очередной импульс управления проходит через этот элемент на вход управления записью в блок 3, Очередное число записывается в блоке 3. Н следующем такте работы управляющий сигнал поступает на первый вход управления блока 2 и запишет в триггер признак запоминания числа. Если число, сформированное генератором 1, уже записано в блок 3, то на втором входе соответствующего элемента И второй группы действует сигнал логического нуля и сигнал управления записью на соответствующий вход блока 3 не проходит. Таким образом, после записи в блок 3 используемых чисел формирование сигналов разрешения записи на выходе блока 2 прекращается. При поступлении от потребителя запроса на случайное число блок 6 управления начинает формировать сигнал управления считыванием из блока 3 и записью в регистр блока 4. Одновременно на входные элементы И блока 4 подаются сигналы запрета использования чисел в данном запросе. До тех пор, пока из блока 3 в регистр блока 4 перепчсываются числа, за 1 о го з 52-р 8 о,оо( - в)0675В предлагаемом устройстве гпах количество выборок К = М - М = 14. Поскольку время между запросами существенно больше времени выборки случайного числа по заявке потребителя и составляет обычно величину порядка нескольких миллисекунд, а время формирования одного случайного числа в генераторе случайных чисел порядка единиц микросекунд, вероятность того, что в подготовительном цикле в блок 2 будут записаны все 1 Ч чисел с нужной кратностью очень высока.Так, для общего числа каналов М =16, число тактов генерации случайных чисел К=1000 в паузе между запросами вероятность Р выпадения любого из М чисел равна Р=1 - (1, ) =1.Кроме того, йредлагаемое устройство позволяет осуществить трансляцию потребителю всех записанных в блок 3 чисел серий, или отдельными выборками, Устройство позволяет также формировать серии случайных чисел с различной кратностью их повторения в серии, что является специфическим вариантом управления законом распределения вероятностей. Для этого в варианте практической реализации устройства блок кратности должен быть дополнен пересчетными схемами. Предлагаемое устройство обеспечивает существенное улучшение основных параметров системы за счет более равномерной загрузки устройства управления выбором числа, а именно, часть операций по выбору случайного числа выносится на рабочий участок времени. Это снижает требования к быстродействию устройства управления. гь зо35 о 45 о прешенные к использованию, на управляющем вьходе блока 4 будет сигнал, разрешающий сигналы управления из блока 6 переписать из блока 3 в регистр блока 4 следующее число. Когда в регистр будет записано разрешенное число, ни на одном из входных элементов И блока 4 не произойдет совпадение сигнала и сигнала-запрета и поэтому разрешающий потенциал на вход блока 6 управления с выхода блока 4 не поступит и дальнейшая перепись из блока 3 в блок 4 случайных чисел прекращается. После этого блок 6 управления формирует сигнал на обнуление блока 3 и сброс триггеров блока 2 в исходное положение, затем начинается новый цикл запоминания случайного числа.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществить выборку одного из разрешенных чисел по одному запросу за время, не превышающее М - М обращений к блоку 3. Так, при М =16, М = 2 для выбора разрешенного числа требуется по известному способу при Р =0,999, где Р - вероятность правильного выбора каналаУказанные преимущества позволяют расширить область применения устройства, в частности, благодаря появлению возможности его применения в ряде специальных устройств управления или моделирующих устройствах, требующих периодической выборки случайного числа за ограниченный ингервал времени, особенно в условиях ограничений по использованию чисел, налагаемых на каждый запрос, или в устройствах осуществляющих перебор в случайном порядке всех чисел, принадлежащих подмнокеству.Формула изобретенияСтохастический преобразователь, содержащий генератор случайных чисел, выходной регистр памяти, выходы которого являются выходами преобразователя, а входы выходного регистра памяти соединены с выходами блока сравнения соответственно, первая группа входов которого является входами преобразователя, а информационный выход блока сравнения соединен со входом блока управления, первые три выхода которого соединены с управляющими входамигенератора случайных чисел, выходного регистра памяти и блока сравнения соответственно, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностейпреобразователя за счет изменения множества формируемых случайных чисел, он содержит блок памяти и блок анализа кратности чисел, входы которого объединены со входами блока памяти и подключены к выходамгенератора случайных чисел соответственно,О а выход блока анализа кратности чисел,соединен со входом запись блока памяти, выходы которого соединены со второйгруппой входов блока сравнения соответственно, управляющие входы блока памяти иблока анализа кратности чисел соединены с15четвертым и пятым выходами блока управления соответственно.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР2 о324623, кл. б 06 Р 1/02, 1972.2. Авторское свидетельство СССР398940, кл. б )6 Р 1/02, 1973.3. Авторское свидетельство СССР430371, кл. б 06 Р 1/02, 1974 (.прототип).Составитель А. Карасов Редактор Ю. Петрушко Техред К. Шуфрич Корректор Е. Папп Заказ 2228/15 Тираж 641 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патентз, г. Ужгород, ул. Проектная, 4