Генератор нестационарных потоков случайных импульсов

ц 1976441 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфез Советск ихСоциалистичесиикРеснублии(22)Заявлено 04, 05, 81(21) 3282072/18 24с присоединением заявки РЙ(51) М. Кл. 006 Р 7/58 3 Ьаудоротоапай комитет СССР ао долом изобретеиий и откритий(53) УДК 681. , 325(088. 8) Дата опубликования описания 23, 11. 8 Э. А, Баканович, Н. А. Волорова, С. А. Голи М. А, Орлов(71) Заявитель Минский радиотехнический институт(54) ГЕНЕРАТОР НЕСТАЦИОНАРНЫХ ПОТОКОВ СЛУЧАЙНЫХ ИМПУЛЬСОВ1Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании систем с учетом влияния случайных внешних возмущений,прк построении стохастических вычислим . тельных и моделирующих устройств, а также при построении автоматизированных испытательных комплексов. ФИзвестен генератор случайного потока импульсов, содержащий источник пуассонов- ,.Ского потока импульсов, группу элементов ,И, вероятный ( 1, К)- полюсник, , элементы ИЛИ и блоки прореживания потоков 1 11.Известно также устройство для формирования случайных временных интервалов, содержащее циклический регистр сдвига, группу схем совпадения, первую и вторую схемы И, генератор случайных импульсов 2 о и генератор периодических импульсов 2.Однако указанные устройства не позво- . ляют формировать нестационарные потоки временных интервалов вследствие того,2что настройка устройств на требуемый закон распределения произйодится вручную, что не позволяет изменятьнастроечные параметры устройства, не прерывая при этом процесс формирования временных интервалов,Наиболее близким к предлагаемому является устройство для формированияслучайных временных интервалов, содержащее блок схем И, схему ИЛИ, циклический регистр сдвига, генератор тактовых импульсов, генератор напряжения шума, квантователь уровней, коммутатор. В этом устройстзе выход генератора тактовых импульсов подключен к цепи сдвига циклического регистра. Выходы каждого разряда циклического регистра сдвига соединены с первыми входами схем совпадения И, выход регистра сдвига соединен(/ с входом схемы ИЛИ. Остальные входы схемы ИЛИ подключены к выходам схем совпадения И. Выход схмы совпадения ИЛИ, являясь выходом устройства, подключен к входам установки циклическогоНа фиг. 1 приведена блок-схема генератора; на фиг, 2 - схема блока вероятностного прореживания; на фиг. 3 - схема цблька задания закона распределения. 39764 регистра сдвига в О" и "1. Вторые входы схем совпадения И подключены к выходам коммутатора, входы которого соединены с выходами квантователя уровней. Выход генератора напряжения шума подкл очен к входу квантователя уровней 3.днако указанное устройство тоже не позволяет формировать нестационарные потоки случайных импульсов, так как в р нем не предусмотрена возможность перестройки устройства не требуемый закон распределения без прерывания процесса формирования потоков случайных импульсов. Кроме того, использованный в данном устройстве принцип настройки на) воспроизведение заданного закона распре деления временных интервалов затрудня- ет использование этого устройства в автоматизированных испытательных и моде лирующих комплексах.Целью изобретения является расшире ние функциональных возможностей устройства за счет организации программного управления настройки устройства на за данный закон распределения временных интервалов и формирование потоков нестаЧционарных случайных импульсов1 уДля достижения поставленной цели в генератор нестационарных потоков случайных импульсов, содержащий группу элементов И, выходы которых соединены с группой входов элемента ИЛИ соответственно, выход которого является выходом генератора и соединен с установочным35 входом циклического регистра сдвига, выход которого соединен с входом элемента ИЛИ, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом "сдвиг циклического регистра сдвига, разрядные выходы которого соединены с первыми входами соответствующих элементов И группы, введены генератор случайных вре: менных интервалов, группа блоков вероят,ностного прореживания, блок памяти коммутатор, блок задания закона распре ф 5 деления," выход генератора случайных временных интервалов соединен с первымивходамиблоковвероятностногопрореживания групйы,выходы которых соединены с вто рыми входами соответствующих элементоц 5 О. И группы, вторые входы блоков вероят.- ностного прореживания группы подключены к выходу блока памяти, первый вход которо го является информационным входом генератора, а второй вход блока памяти "55 подключен к выходу коммутатора, первый вход которого является адресным входом генератора, а второй вход 41 4коммутатора подключен к первому выхс;- ду блока задания закона распределения, второй выход которого соединен -е третьими входами блоков вероятностного прореж)- вания группы, тратий выход блока задания закона распределенйя соединен с третьими входами коммутатора и блока памяти, первый вход блока задания закона распределения является управляющим входом генератора, выход первого разряда циклического регистра сдвига соеди нен с вторым входом блока задания закона распределения, третий вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов.Кроме того, каждый блок вероятностного прореживания содержит регистр памяти, схему сравнения, элемент И и генератор равномерно распределенных случайных чисел, вход которого является первым входом блока и соединен с первым входом элемента И, выход которого является выходом блока, выход генератора равномерно распределенных случайных чисел соединен с первым входом схемы сравнения, выход которой соединен с вторым входом элемента И, второй вход схемы сравнения подключен к выходу регистра памяти, первый и второй входы которого являются соответственно вторым и третьим входами блока.Кроме того, блок задания закона распределения содержит два триггера, элемент ЗАПРЕТ, элемент И, дешифратор и счетчик, выходы которого являются первым выходом блока и соединены с соответствующими входами дешифратора, группа выходов которого образует второй выход блока, первым входом которого является единичный вход первого триггера, нулевой вход которого объединен с нулевым входом второго триггера и подключен к выходу дешифратора, выход первого триггера соединен с прямым входом элемента ЗАПРЕТ, инверсный вход которого является вторым входом блока, третьим входом которого является первый вход элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, установоч ный вход которого соединен с выходом элемента ЗАПРЕТ и с единичным входом второго триггера, выход которого являеь. ся третьим входом блока и соединен с -т вторым входом элемента И.подключен к третьему входу коммутатора8 и к третьему входу блока 7 памяти,Первый вход блока 9 является управляющим входом устройства. Второй входблока 9 соединен с выходом первого раэряда циклического регистра 3 сдвига, атретий вход подключен к цепи сдвигациклического регистра.Блоквероятностногопрореживанияпотока содержит генератор 10 равномерно рас-.пределенных случайных чисел, предназначенный для формирования равномернораспределенных случайных чисел по сигналам, поступающим на вход генератора,регистр 11,памяти, предназначенный дляприема и хранения коэффициента проревамвания, схему 12 сравнения, представлямюшую собой 11-входовой сумматор Ь 1 разрядность коэффициента прореживания),и, элемент И 13,Вход генератора 10 равномерно распределенных случайный чисел соединен с первым входом элемента И 13 и являетсяГпервым входом блока 6 вероятностного прореживания. Выход генератора 10 случайных чисел подключен к первому входусхемы 12 сравнения, второй вход которой соединен с выходом регистра 11.Первый и второй входы регистра 11 яв, ляются соответственно вторым и треМ имвходом блоков 6 вероятностного прореживания. Выход схемы 12 сравнения подключен к,вторбму входу элемента И 13, выходкоторого является выходом блока 6 вероятностного прореживания,Блок 9 задания закона распределениясодержит триггер 14, элемент ЗАПРЕТ115, триггер 16, элемент И 17, счетчик18 и дешифратор 19. Первый вход блока 9 подключен к входу Установка в 1" первого триггера 14. Выход триггера 14 соединен с прямым входом элемента ЗАПРЕТ 15, инверсный вход которого является вторым входом блока 9. Выход элемента ЗАПРЕТ И 15 содеинен с входом "Установка в 1 втот рого триггера 16 и с входом Установка в "0 счетчика 18. Выход второго триггера 16 подключен к первому входу элемента И 17 и является третьим выходом блока 9. Второй вход элемента И 17 является третьим входом блока 9,Выход элемента И 17 соединен со счетнымвходом счетчика 18,выходы которого, явля ось первыми выходами блока 9, соединенью входами дешифратора 19. Первые М выходов дешифратора 19 являются вторыми выходами блока 9, аЩФ 1 выход соединен 5 976441Генератор содержит группу элементовИ 1, предназначенную для коммутациивыходов блоков вероятностного прореживания, к входам элемента ИЛИ 2, служашегодлЯ ббъединения сигналов, образующих 5выходной поток щФпульсов, циклическийрегистр 3 сдвига, предназначенный дляуправления элементами И и развертывания процесса во времени, генератор 4тактовых импульсов, определяющий окорость продвижения единицы по циклическому регистру сдвига, генератор 5 случайных временных интервалов, которыйформирует пуассоновский поток случайныхимпульсов, 15Кроме того, в состав генератора входят группа блоков 6, служащих для изменения интенсивности входного потока всоответствии с заданным коэффициентомпрореживания, блок 7 памяти, предназначенный для хранения информации о требуемом законе распределения временныхинтервалов, коммутатор 8, осушествлякший коммутацию на адресный вход запоми, нающего устройства информации либо от Ювнешнего источника информации, либо свыхода блока управления записью, блок9 задания закона распределения, на. который возложена функция выработки сиг-,налов записи информации в блоки веро- -30ятностного прореживания,Выход генератора 4 тактовых импульсов подключен к цепи сдвига циклического регистра 3. Выходы каждого разрядациклического регистра 3 соединены спервыми входами элементов И 1. Выходрегистра 3 сдвига соединен с входомэлемента ИЛИ 2, остальные входы которого соединены с выходами элементов И1. Выход элемента ИЛИ 2, являющийся фвыходом устройства, подключен к входам.,Установка в О" и "1 циклического регистрра .3 сдвига, Выход генератора 5 случайных импульсов подключен к первым входам бдоков 6 вероятностного прореживаниявыходы которых подключены к вторымвходам элементов И 1. Вторые входыблоков 6 вероятностного прореживанйя сое-,. динены с выходом блока 7, памяти, первыйвход которого является информационным 0входом устройства. Второй вход блока 7памяти поцключеъ к выходу коммутатора 8,,первый вход которого является адреснымвходом устройства, Второй вход коммутатора 8 подключен к первому выходублока 9 задания закона распределения.Второй выход блока 9 соединен с треть 4 мивходамиблоков бвероятностногойрореживаиия, третий выход блока 9 управления7976441 8с входами "Установка в "О" первого 14 вания появляется сигнал, то он, пройдяи второго 16 триггеров, через элемент И 1 и элемент ИЛИ 2, по-Устройство работает следующим обра ступает на выход устройства и устанавлизом. вает циклический регистр 3 в исходноеПусть в регистрах 11 блоков 6 верст- З состояние, Если этого не происходит, тоятностного прореживания записаны коды под действием сигнала с выхода генератора.коэффициентов пересчета Р , Р, , Р 4 единица в циклическом регйстре сдвигаБлок 9 не вырабатывает сигнала записи. 3 переписывается в следующий разряд,Поток случайных импульсов, с интенсив- и процесс формирования временного ин;герностью о, вырабатываемый генератором 30 выа продолжается.5, постуйает на первые входы блоков 6Для изменения воспроизводимого зако"вероятйостного прореживания, т,е. на входна распределения временных интерваловгенератора 10 равномерно распределенных необходимо изменить информацию, хращчисел и на первый вход элемента И 13. мую в регистрах 11 блоков 6 вероятнослПо приходу каждого импульса генера- % ного прореживания. Для обеспечения нетор 10 равномерно распределенных случай претр:явности формируемого процесса необ- .ных чисел вырабатывает число, которое ходимоорганизоватьперезаписьинформациипоступает на первый вход схемы 12 сраи в -й регистр 11 в тот промежуток вренения, на второй вход которой поступает: мени, когда этот регистр не участвуеткод, хранимый в регистре 11. На выходе рф в формировании временного интервала В 3.схемы 12 сравнения появляется сигнал, выходе устройства, а именно, когда в (-омоткрывающий элемент И 13 по второму разряде циклического регистра 3 сдвигавходу в том случае, если код, хранимый записан "0",в регистре 12 больше, чем сформирован . С этой целью информация озаконе расное генератором 10 число. Это событие, уЗ пределения предварительно записываетпроисходит с вероятностью Р , пропорцио- ся в блок 7 памяти. При этом блок 9нальной коду Р,хранимому в регистре 11, не вырабатывает сигнала записи и наНа выходе элемента И 13 появлется после адресные входы блока 7 памяти черездовательность случайных импульсов с ин- коммутатор 8 поступают адреса от внеш-генсивностью Х "А Я,Вырабатываемые д него источника информацйи. Этот же1 Облокомбскемвероятностногопрорежива- сигнал, поступая на третий вход блокания последовательности случайных импуль памяти разрешает прием информации,.сов с интенсивностями 3.(1=1,2 щ) од поступающей на информационный входнозначно определяют воспроизводимый устройства по адресам, вырабатываемымзакон распределения временных интерва- коммутатором 8, При перезаписи инлов, формируемых устройством, Таким формации на управляющий вход устройстваобразом, при помощи блоков 6 вероятност- поступает сигнал, поступающий на перного прореживания организовано програм вый вход блока 9. Этот сигнал устанавмное(цифровое)управлениеинтенсивноцтя- ливает первый триггер 14 в единичноеми импульсных потоков, поступающих на вто- состояние. Единичный сигнал с выходарые входы элементов И 1. первого триггера 14 открывает элементДля развертывания процесса во времени ЗАПРЕТ 15 по прямому входу. Инверсслужит циклический регистр 3 сдвига, к ный вход элемента ЗАПРЕТ 15, являясьцепи сдвига которого подключен выход вторым входом блока управления записью,тактового генератора 4. Выходы всех соединен с выходом первого разряда реразрядов регистра 3 подключены к первым гистра 3 сдвига.дходам соответствующих элементов И 1, На выходе элемента ЗАПРЕТ 15 появВ начальный момент времени в регистре ляется сигнал, устанавливающий второй.13 единица находится в первом разряде триггер 16 в единичное состояние в том(в остальных разрядах нули), Единица,случае, когда в первом разряде регистр.хранящаяся в первом .разряде регистра Э ра записан 0 . Этот сигнал появняется36Ф Фоткрывает соответствующий элемент И 1 на третьем выходе блока 9 и поступаетпо первому входу на интервал времени на управляющий вход блока 7 памяти,44 определяемыйчастотой тактовых импу- разрешая считывание информации, Этотльсов, вырабатываемых генератором 4.же сигнал поступает на третий вход комВторой вход элемента И соединен с выхо- мутатора 8, обеспечивая прохождение наЯдом первого бюка 6 вероятностного про-, его выход адресов, вырабатываемых блореживания. Если в течение времеником 9. Выход. счетчика 19 подключен кна выходе блока вероятностного прорежи- второму входу коммутатора 8 и к вхо41 10 9 9764 дам дешифратора 19, Выходы дешифрато; ра 19.являются вторыми выходами блока ,9.На выходе дешифратора 19,подключен- нного к третьему входу блока 6 вероятностного прореживания, появляется сиг- нал записи. Таким образом, в регистр первой схемы 6 вероятностного прореживания информация записана. Увеличение адреса происходит при поступлении сиг-. нала от тактового генератора 4. При 0 этом элемент И 17 блока 9 открыт по рдному из входов сигналом, поступающим от второго триггера 16 блока 9. Сигналы тактового генератора 4 через элемент И 17 поступают на счетный 15 вход счетчика 18. Объединение цепей сдвига циклического регистра 3 и счечъ.ного входа счетчика 18 обеспечивает перезапись информации в те регистры блоков 6 прореживания, которые не 20 участвуют в Формировании выходного процесса в данный момент времени.При достижении счетчиком 18 значения, на единицу превышающего значение максимального адреса, на н 1 выходе 2 ю дешифратора появляется сигнал, указывающий на окончание записи. Этот сигнал поступает на.первые входы, Установка в фОф первого 14 и второго 16 триггеров и устанавливает их в исходное (нулевое) состояние.Таким образом, в регистрах блоков 6 вероятностного прореживания записана информация о новом законе распределения временных интервалов, причем переза 3 пись информации не сопровождается прерыванием процесса формирования временных интервалов.Элементы входящие в состав устройства .для формирования нестационарных потоков40 случайных импульсов, реализуются с ис,пользованием цифровой и аналоговой интегральной элементной базы, что позволяет обеспечить высокую надежность устройства и минимизировать аппаратные затраты при его построении.Технико-экономическая, эффективность предлагаемого устройства для формирования нестационарных потоков случайных импульсов определяется возможностью использования его совместно с ЭВМ в составе вычислительно-модулирующих комплексов. Кроме того устройство ориентировано на формирование нестационар 1 д"ных случайных процессов, имитация кото-. рых программными средствами, как правило вызывает серьезные затруднения,Таким образом, применение предлагаемого устройства позволит проводить исследование сложных систем в условиях воздействия нестационарных случайных факторов, будет способствовать улучшению характеристик вычислительно-моделирующих систем и обеспечит высокое качества формируемых случайных процессов,формула изобретения 1. Генератор нестационарных потоков случайных импульсов, содержаший группу элементов И, выходы которых соединены с группой входов элемента ИЛИ соответственно, выход которого является выходом генератора и соединен с установочным входом цилиндрического регистра сдвига, выход которого соединен с входом элемента ИЛИ, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом Сдвигф циклического регистра сдвига, разрядные выходы которого соединены с первыми входами соотвествующих элементов И группы, от л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем задания требуемого закона распределений вероятностей, он содержит генератор случайных временных интервалов, группу блоков вероятностного прореживания,блок памяти, коммутатор, блок задания закона распределения, выход генератора случайных временных интервалов соединен с первыми входами блоков вероятностного прореживания группы, выходы которых соединены с вторыми входами соответствующих элеметов И группы, вторые входы бло ков вероятностного прореживания группы подключены к выходу блока памяти, первый вход которого является информаш онным входом генератора, а второй вход блока памяти подключен к выходу коммутатора, первый вход которого является адресным входом генератора, а второй вход коммутатора подключен к первомувыходу блока задания закона распределения, второй выход которого соединен стретьими входами блоков вероятностного прореживания группы, третий выход блока задания закона распределения соединен с третьими входами коммутатора и блока памяти, первый вход блока задания закона распределения является управляющим входом генератора, выход первого разряда циклического регистра сдвига соединен с: вторым входом блока эадшщя закона распределения, третий вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов,2, Генератор по и. 1, о .т л и ч аю щ и й с я тем, что каждый блок ве 11976441 12роатиостного прореживання содержит ре- которого является единичный вход первого гистр памятм, схему сравнения, элемент триггера, нулевой вход которого обьеди .Йв генератор равномернораспределенныхнен с нулевым входом второго триггера случайных чисел, вход которого является и подключен к выходу дешифратора, выход первым входом блока и соединен с первымпервого триггера соединен с прямым входом элемента И, выход которого яв входом элемента ЗАПРЕТ, инверсный ляется выходом блока, выход генератора вход которого является вторым входом равномерно распределенных случайных блока, трегьим входом которого являет- чисел соединен с первым входом схемы ся первый вход элемента И, выход кото рравнения, выход которой соединен с 30 рого соединен со счетным входом счев вторым входом элемента И, второй вход чика, установочный вход которого соединен схемы сравнения подключен к выходу рес выходом элемента ЗАПРЕТ и с едигистра памяти, первый и второй входы ничным входом второго триггера, выход которого являются соответственно вторым которого является третьим выходом блок третьим входами блока. д ка и соединен с вторым входом элементаИ.3, Генератор по п. 1, о т л и ч а" ю ш и й с я тем, что блок задания закона распределения содержит два тригге ра, элемент ЗАПРЕТ, элемент И, дешиф ратор и счетчик, выходы которого являются первым выходом блока и соединены с соответствующими входами дешифратора, группа выходов которого образует второй выход блокапервым входом Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР щ % 504196, кл 806 Г 7/58, 1974. 2. Авторское свидетельство СССР511579, кл. 606 Г 7158, 1974. 3. Авторское свидетельство СССР/5 илиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная 4/75 Тираж 731 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 13035,Москва, Ж 35, Рауш