Генератор случайных чисел

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК И 9) (11) 1) 4 0 06 Е 7/58 . ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ тр ук"фацииехимГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ М А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Специальное проектно-консторское бюро средств автоматизнефтедобычи и нефтехимии "Нефтпромавтоматика"(56) Авторское свидетельство СИ 378854, кл, Г 06 Р 7/58, 97Авторское свидетельство СССУ 1012252, кл, 0 06 Г 7/58, 19(54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ(57) Изобретение относится к области вычислительной техники и можетбыть использовано при построенииустройств, предназначенных для статистического моделирования. Цельизобретения - повьппение точности.Генератор содержит генератор тактовых импульсов, триггер, генераторравномерно распределенных случайныхчисел, два блока возведения в куб,четыре квадратора, девять блоковумножения, два блока деления, двасумматора, два элемента И, два распределителя импульсов и два регистра. Поставленная цель достигаетсяза счет введения новых связей и блоков. 2 ил.на вторые входы синхронизации сумматора 25, блоков 11 и 12 умножения и на первый вход синхронизации блока 23 деления. КодыК,1(.г) К 51 Е 1 и КЕ/(1-С Е ) с выходов блоков 11 и 12 умножения и блока 23 деления соответственно поступают на третий, первый и второй информационные входы сумматора 25, в котором 10 формируется код первого случайного числа Х.Сигнал "1" с пятого выхода рас" пределителя 29 импульсов (фиг. 2 л) поступает на первый вход синхрониза ции сумматора 25 и вход синхронизации блока 31, в котором фиксируется код первого случайного числа Х),Процесс получения кодов последующих случайных чисел ( Х) происходит 20 аналогично описанному.Сущность изобретения основывается на схемной реализации метода обратных. функций в сочетании с разложением в ряд Функции распределения.Известно, что согласно методу об." ратных функций значение С случайной величины с функцией распределения Р(См,) является решением уравнения 30Г(С, ( Р)- =0, (1)где- значение случайной величины,имеющей равномерное распреде- .ление на интервале 101;1 " параметры функции распределе"ния,Известно также, что усеченнаянормальная функция распределения спараметрами р и о записывается в виде Ю ( - ) -1+И - ,)Р(С, ц р 3 )= -ООс)Асса,Г ь-(Ътле Р )о)щ2 Р)е ор - норннроОванная нормальная функция 50распределения.Подставляя (2) в (1), получаемТак как случайные числа 1-имеют такое же равномерное распределение, что и числар то равенство (4) перепишем в виде:(4) д (С 8)=1-й)Из (4) следует, что значение С случайной величины, имеющей усеченное нормальное распределение с параметрами )ц и о, определяется выражением С=(о+И(1 д( Я),(5) где У (Р) - функция, обратная нормированной нормальной функции распределения,Таким образом, для формирования значений С случайной величины с усеченным нормальным распределением с параметрами р и о необходимо формировать значения)МТак как в прототипе случайное число Х генерируется по зависимостих=к,г+к,е+к,г/(1-с г ), (8) где КК,К,С - заданные константы;Е - значение случайной величины,равномерно распределенной в интеРвале 1-1/2 +1/21 то для приведения Е в выражении (7) к интервалу -1/2 +1/2) выражение (7) необходимо записать в виде: Е=0,5-У(- ) , (7 ) Для вычисления значения У ( - ) восТ пользуемся известной аппроксимацией:нормально распределенной случайнойвеличины с нулевым математическим ожиданием и единичной дисперсией по значениям43700 б 8Следовательно, для формирования рого соединен с информационными вхозначений С случайной величины с усе- дами первого квадратора и первого ченным нормальным распределением с блока возведения в куб, о т л и ч а- параметрами ш и онеобходимо:) по от- ю щ и й с я тем что с целью повы 59 7 ношению параметров / Р вычислить эна- щения точности, в него введены втсчение Ф (р/Р) по формуле (9); 2) ис- рой блок возведения в куб, четыреквадратора, пять блоков умножения, п ь я значение - и пеРвое слу два блока вычитания, второй блок дечайное число , вычислить значение Е 1 О ления, второй сумматор, второй эле/по формуле (7 ); 3) используя значение мент И, первый и второй распредели- Е, вь.числить значение Х по формуле тели импульсов и регистр памяти, вы- (8); 4) используя значение Х и пара- ход которого соединен с информационметры р и , вычислить первое случай- ными входами пятого блока умноженияЭ ное число С по формуле (5)15 второго квадратора и второго блокаДля получения следующих случайных возведения в куб, выход пятого блока чисел повторяются п.2, 3 и 4 с ис- умножения соединен с первым информапользованием следун 1 щих случайных чи- ционньм входом второго сумматора, высел . ход которого соединен с информацион 20 ным входом третьего квадратора, выход которого соединен с информационФормула и з о б р е т е н и яным входом четвертого квадратора,вы -ход которого соединен с первым инфорГенератор случайных чисел со е -л, содер- мационным входом второго блока дележащий генератор тактовых импульсов, 25 ния, выход которого соединен с пертриггер, генератор равномерно распре- вым информационным входом второго деленных случайных чисел, первый блока вычитания, выход которого соеФ1блок возведения в куб, первыи квадра" динен с первым информационным выходом тор, четыре блока умножения, первый шестого блока умножения, выход кото- блок вычитания, первый блок деления, ЗО рого соединен с информационным входом первыи сумматор, первый элемент И и третьего блока вычитания, выход кото- регистр, выход которого является вы- рого соединен с информационным входом ходом генератора, причем прямой вы- первого квадратора, выход второго ход триггера соединен с первым вхо- квадратора соединен с информационным дом первого элемента И, выход перво- входом седь о бдом седьмого лока умножения и го блока возведения в к б сое инеид у соединен с подключен к информационному входу пяпервым информационным входом первого того квадратора, выход которого соедиблока умножения выхо д которого сое- нен с информационным входом восьмого динен с первым инфо ма онным в оФ Р ци ным входом блока умножения, выход котороГо соеперзого сумматора, выход пе вого блопервого бло О динен с вторым информационным входом ка возведения в куб соединен с пе -У д с пеР- второго сумматора, третий информационвым информационным входом вто огох Дом ворог ный вход которого соединен с выходом блока умножения вто ой инфо ма ионр информацион- седьмого блока умножения, выход втоный вход которого соединен с выхо омр д с вь одом рого блока возведения в куб соединен квадратора, выход второго блока ум с информационным входом девятого блоножения соединен с пе вым инфо мад п р м информака умножения, выход которого соедиционным входом первого блока деле- нен с четвертым информационным входом ния, второй информационный вход ко- второго суммато амм тора, вход апуск ге 3 торого соединен с выходом первого нератора тактовых импульсов является блока вычитания, информационный вход входом "Нуск" генератора выход геФ которого соединен с выходом третье" нератора тактовых импульсов соединен го блока умножения, информационный с вторым входом первого элемента И, вход которого соединен с выходом пер- выход которого соединен с входом первого квадратора, выход первого блока .вого распределителя импульсов, первый деления соединен с вторым информа- выход которого соединен с первь и55п выми ционным входом первого сумматора, входами синхронизации шестого блока третий информационный вход которого . ,умножения и второго блока вычитания, соединен с выходом четвертого блока второй выход первого распределителя умножения, информационный вход кото- импульсов подключен к второму входу9 14 синхронизации шестого блока умножения и к первому входу синхронизации третьего блока вычитания, второй вход синхронизации которого соединен с первыми входами синхронизации четвертого блока умножения, первого квадратора, первого блока возведения в куб и подключен к третьему выходу первого распределителя импульсов, четвертый выход которого соединен с первыми входами синхронизации первого, второго и третьего блоков умножения и подключен к вторым входам синхронизации первого квадратора и первого блока возведения в куб, пятый выход первого распределителя импульсов соединен с входом "Запись" регистра и первым входом синхронизации первого сумматора, второй вход синхронизации которого соединен с вторыми входами синхронизации первого и четвертого .блоков умножения, подключен к первому входу синхронизации первого блока деления и соединен с шестым выходом первого распредеЛителя импульсов, седьмой выход которого соединен с вторыми входами синхронизации второго блока умножения и первого блока деления и подключен к первому входу синхронизации первого блока вычита" ния, второй вход синхронизации которого соединен с вторым входом синхронизации третьего блока умножения и подключен к восьмому выходу первого 1распределителя импульсов, выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом триггера, вход установки в "О" которого является вхо 1 дом "Останов" генератора, выход второго элемента И соединен с входом второго распределителя импульсов, первый выход которого соединен с первыми входами синхронизации второго 17006 1 Облока возведения в куб, второго квадратора и пятого блока умножения, второй вход синхронизации которого соединен с первым входом синхронизации 5второго сумматора, подключен к первым входам синхронизации седьмого,восьмого и девятого блоков умножеНияи соединен с вторым выходом второго 10 распределителя импульсов, третий выход которого соединен с вторыми входами синхронизации второго квадратора,седьмого и девятого блоков умножения,второго блока возведения в куб и 15 подключен к первому входу синхронизации пятого квадратора, второй входсинхронизации которого соединен с вторым входом синхронизации восьмогоблока умножения и подключен к четвер тому выходу второго распределителя,пятый выход которого соединен с вторым входом синхронизации второгосумматора и первым входом синхронизации третьего квадратора, шестой вы ход второго распределителя соединенс вторым входом синхронизации третьего квадратора и первым входом синхронизации четвертого квадратора, второй вход Синхронизации которого соеЗ 0 динен с первым входом синхронизациивторого блока деления и подключен кседьмому выходу второго распределителя импульсов, восьмой выход которогосоединен с вторыми входами синхрони" 35зации второго блока деления и второго блока вычитания, выход генератораравномерно распределенных случайныхчисел соединен с вторым информационным входом шестого блока умножения, 400 девятый выход второго распределителяимпульсов соединен с входом установки в "1" триггера, девятый выход первого распределителя импульсов соединен с входом "Пуск" генератора равномерно распределенных случайныхчисел.1417006 Составитель И.СтоляровТехред Л,Олийнык Редактор Е,Ко орректор М Демчик аказ 40 б 7(48 Тираж 704 Подл ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4