Генератор случайных процессов

ОП ИСАНИ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиикСоциалистическиеРеспублик и 968811(51) М. Кл. С 06 Г 7/58 3 ЬеуаарвтеааыВ каетвт С.СВР вв амви изобретений и открытийДата опубликования описания 23, 10.82(72) Авторы изобретения А.А.Докучаев, В.Н.Евгенов, В,А.Зенцов, В,И.К В.Б.Иитенков и С.ф,Свиньин на Ленина электротехничесИ. Ульянова (Ленина) Ленинградск 71) Заявител ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССО ор имеет слоованную с пои невысо"дения случай тор случаий генератонтервалов,ныхор,рмон оммутат ических кол процесс генерипектральнси плот нструкция уст тся излишней . быстродействи;цесс тры, тате и устроиствованы при м инамических мах управле рудоемкости ы и малой у не могут о делировании систем и в ия из-эа зн подготовите иверсальнос ть польныхсист сложамкнуты ительной нои раб и пи Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Оно может быть использовано в качествефункционального расширителя центрального процессора вычислительного илиинформационно-измерительного комплекса для генерирования управляющихслучайных воздействий и/или помехс заданными спектральными свойствамипри моделировании и исследовании 1 Осложных динамических систем., Изобретение предназначено для генерирования 2 значений реализациислучайноо процесса с заданной спек 15тральной плотностью мощности,Известен генератор случайного пров, содержащий аналоговые фильблок опорного напряжения вычиль 111,2 оОднако он генерирует процесс позаданной функции распределения ане по спектральной плотности мощности (как в данном устройстве), Кроме того, данныи генераную конструкцию, реалимощью аналоговых блококую точность воспроизвго процесса.Известен также гененого процесса, содержащры случайных временждущий мультивибратблок генераторов габаний 1,21.В этом устройстверуется по заданной сности мощности, а коройства характеризуесложностью и низкимем.968811 3настройке этих генераторов на воспроизведение случайного процесса стребуемыми спектральными характеристиками.Наиболее близким техническим ре"шением к предлагаемому является ге"нератор случайных процессов, содержа"щий блок элементов И, выходы которых соединены с входами блока памяти. Первые входы блока.,элементов Иподключены к выходам датчика случайных чисел, а вторые входы - к первому выходу блока управления. Второйвыход блока управлениФ соединен спервым входом Ьлока считывания, второй вход которого соединен с выхо" . дом блока суммирования. Выход блокасчитывания подключен к выходу генератора случайных процессов.Первая группа входов коммутаторасоединена с выходами блока памяти. .Выходы генератора Функций Уолша сое" динены с второй группой входов коммутатора, а вход генератора Функ ций Уолша подключен к третьему выходу блока управления. Первые входы блоков присвоения знака подключены к входам генератора случайных про цессов, вторые входы - к выходам ком" мутатора, а выходы - к входам Ьлока суммирования соответственно3.Недостатками известного генератора являются значительное время гене. рирования любого очередного значения процесса, излишняя сложность настрой" ки устройства на генерирование.Время получения одного значения процесса в известном составляет 2 Р тактов сложения двух чисел с фикси" рованной запятой, где 2 г - число генерируемых значений процесса, Излишняя сложность настройки схемы известного состоит в том, что для выраЬотки 2 г значений процесса тре" буется подать на входы устройства столько же значений коэффициентов Уолша. Последнее затрудняет оперативную перестройку устройства с генерирования одного процесса на гене" рирование другого процесса. Отмеченные недостатки объясняют" ся использованием в известном примитивной кусочно-постоянной (в базисе Уолша) аппроксимации реализации процесса, в результате чего для генерирования любого из 2 значений процесса требуется обработать такое же количество входных значений. фЦелью изобретения является повышение быстродействия генератора.Для достижения поставленной цели в известный генератор случайных процессов, содержащий датчик случайных чисел, разрядные выходы которо" го соединены с первыми входами соответствующих элементов И группы, выходы которых соединены с соответщ ствующими входами первой группы коммутатора., вторая группа входов которого,является группой входов генератора, блок памяти, регистр памяти,выход которого является выходом генератора, блок управленйя, состоящий из двух элементов ИЛИ и последователь. но соединенных генератора тактовыхимпульсов, счетчика и дешифратора,первый выход которого соединен с вторыми входами элементов И группы, в(в=2, и, и - число выходов деши. Фратора блока управления) выходов дешифратора блока управления соединенысоответственно с я входами первогоэлемента ИЛИ и ш входами второго элемента ИЛИ, (а+1)-ый вход которого соединен с и-ым выходом дешифратора блокауправления, выход второго элементаИЛИ соединен с установочным входом рв 30гистра памяти, введены Ьлок быстрогойреоЬразования Уолша, накапливающийсумматор, счетчик и дешифратор, выходы которого соединены с первойгруппой входов блока памяти соответственно, выход которого соединен ссуммирующим входом накапливающего.сумматора, выход которого соединенс информационным входом регистрапамяти, выходы коммутатора соединеныс соответствующими входами блока4 О быстрого преобразования Уолша, выходы которого соединены с второй группой входов Ьлока памяти соответственно, выход первого элемента ИЛИ соединен со счетным входом счетчика, выходы которого соединены с соответствующими входами дешифратора, второй выход дешифратораЬлока управ"ления соединен. с установочными входами счетчика и накапливающего сум 5 О матора,На фиг. 1 приведена .блок-схема генератора, на Фиг, 2 - схема блока бы"строго преоЬразования Уолша на фиг.3 схема, блока управления, на фиг, 45 диаграмма работы генератора,Генератор содержит блок 1 управления, счетчик 2, дешифратор 3, датчик 4 случайных чисел, группу 5 эле968811 5ментов И, коммутатор 6, блок 7 быстрого преобразования Уолша, блок 8памяти, накапливающий сумматор 9 ирегистр 10 памяти.Блок 7 быстрого преоЬразования 5Уолша содержит генератор 11 синхрониэирующих импульсов, элементы И 12,элементы ИЛИ 13, регистры 14 памятии сумматоры-вычитатели .15.Блок 1 управления содержит генератор 16 тактовых импульсов, счетчик 17, дешифратор 18 и элементыИЛИ 19 и 20.Генератор работает следующим образом. 15В первом такте работы устройстваблок управления вырабатывает сигналобнуления счетчика 2 и накапливаю щего сумматора 9. Значения спектральных коэффициентов подаются на соответствующие входы генератора (вторая группа входов коммутатора),По сигналу из блока управлениядвоичный код случайного числа, выработанный датчиком 4 случайных чисел, 25через элементы И 5 подается на первую группу входов коммутатора. 6,Спектральные коэффициенты изменяютв коммутаоре 6 свои знаки и поступают на входы блока 7 для выполнения 50быстрого преобразования Уолша, сигналы с выходов которого запоминаются в блоке 8 памяте, а на накапливающем сумматоре 9 устанавливаетсяначальное значение. На этом эакан 35чивается процедура подготовки к Формированию одной реализации случайного процесса.Этап непосредственного Формирования состоит из 2 Р однотипных шагов.40Тактовые сигналы иэ блока управленияначинают заполнять счетчик 2. Всоответствие со значением старшихразрядов содержимого счетчика воэ;буждается одна из выходных ш 1 н де 45шифратора 3, Соответствующие текущему номеру участка кусочно-линейнойаппроксимации значение добавляется ксодержимому накапливающего сумматора9. Наконец, в накапливающем сумматоре 9 сформировалось значение процесса в некоторой точке из интервалаопределения. Это значение выдаетсячерез регистр 10 на выход по сигналу из Ьлока управления, Существенно,что при этом значение на накапливающем сумматоре сохраняется, На последующих тактах работы генератора протекает аналогично,бДля воспроизведения новой реализации процесса с теми же спектральны"ми характеристиками блок управ.-ениявыдает сигнал оЬнуления накапливающе"го сумматора 9, блока 8 памяти, счетчика 2 и вырабатывает сигнал запросав элементах 5 И. При этом на первуюгруппу входов коммутатора 6 поступает новый случайный двоичный код с выходом датчика 4 случайных чисел. Вдальнейшем цикл работы генератора повторяется, как было описано.При необходимости формированияреализации процесса с новыми спектральными характеристиками на входыгенератора (на вторую группу входовкоммутатора 6) подаются другие коэфФициенты.Устройство для выполнения быстрого преобразования Уолша работаетследующим образ 1 ом.На параллельные входы устройства.,являющимися вторыми входами элемен"тов И с нечетными порядковыми номерами, подаются значения анализируемого сигнала, По сигналу на втором выходе генератора 11 эти значения переписываются на регистры памяти. Послеэтого на первом выходе генератора 11появляется серия управляющих импульсов. Заметим, что первая группа сумматоров-вычитателей раЬотает в режиме суммирования а вторая группа сумматоров-вычитателей работает в режиме вычитания согласно сигнальномуграфу. Благодаря сделанным в схемеблока соединениям между выходамирегистров и входами сумматоров-вычитателей, на выходах последних появляются значения компонентов первого промежуточного вектора выполня"емого Ьыстрого преоЬразования. Первый из серии импульсов на первом выходе генератора 11 разрешает занесе-.ние полученных значений на регистры14 через элементы И, имеющие четныеномера, Вновь на выходах сумматороввычитателей образуются значения компонентов второго промежуточного вектора выполняемого преобразования.Второй управляющий импульс разрешает запись полученных значений на регистры и так палее,После окончания последней итера"ции (после последнего управляющегоимпульса) на регистрах устройстваокажутся искомые коэфФициенты преобразования Уолша"Адамара, Операцияделения производится путем сдвига7 9688содержимого всех регистров на заданное число разрядов вправо по сигналу с третьего выхода генератора 1.Таким образом, генератор может % осуществлять генерирование процесса по заданным спектральным характеристикам, как и известное устройство. Однако время, необходимое для генерирования одного значения процесса в известном, занимает 2 " тактов суммирования двух двоичных чисел в режиме с Фиксированной запятой, в то время как в данном генераторе аналогичная характеристика равна лишь 1 ф времени выполнения одного такта суммирования при тех же условиях.Полученный выигрыш в быстродействии сопровождается еще одним положительным эффектом. В известном чис ло вхоцоа устройства равно числу ге" нерируемых значений процесса., В данном генераторе число входов определяется числом участков кусочно-линей" ной аппроксимации, Тем самым обеспе" 2 чивается уменьшение числа входов в данном генераторе, что в значительной степени .бблегчает .задачу оперативной перестройки с генерирования одного процесса на генерирование дру. Зв гого процесса. Формула изобретения33Генератор случайных процессов, содержащий датчик случайных чисел, разрядные выходы которого соединены с первыми входами соответствующих элементов И группы, выходы которых соединены с соответствующими входами первой группы коммутатора, вторая группа входов которого является группой входов генератора, блок памяти, регистр памяти, выход которого является выходом генератора, блок управления, состоящий из двух элемен 11 8тов ИЛИ и последовательно соединенных генератора тактовых импульсов,Жсчетчика и дешифратора, первый выход которого соединен с вторыми входами элементов И группы, щ выходовдешифратора блока управления соединены соответственно с я входами первого элемента ИЛИ и в входами второго элемента ИЛИ, (а+1)-ый входкоторого соединен с и-ым выходомдешифратора блока управления, выходвторого элемента ИЛИ соединен с ус"тановочным входом регистра памяти,о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтос целью повышения быстродействия, онсодержит блок быстрого преобразования Уолша, накапливающии сумматор,счетчик и дешифратор, выходы которого соединены с первой группой/ входовблока памяти соответственно, выходкоторого соединен с суммирующим входом накапливающего сумматора, выходкоторого соединен с информационнымвходом регистра памяти, выходы ком.мутатора, соединены с соответствующими входами блока Ьыстрого преобразования Уолша, выходы которогосоединены с второй группой входовЬлока памяти соответственно, выход.первого элемента ИЛИ соединен со счетным входом счетчика, выходы которогосоединены с соответствующими входами дешифратора, второй выход деши -Фратора блока управления соединен сустановочными входами счетчика и накапливающего сумматора, (где я=2,п, где и - число выходов дешифратора блока управления).Источники. информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 591893, кл. 6 06 Е 7/58, 1976.2. Авторское свидетеЛьство СССРй 732919, кл. 6 06 Р 7/58, 1977.3, Авторское свидетельство СССРй 532873, кл. Ь 06 Р 7/58, 1975968811 дактор А.Ианд Тираж 31 Подписное ИИИ Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий 35, Москва, Ж, Раушская наб Заказ 17 /7 13 г, Ужгород, ул, Проектная Филиал ППП Па Составитель А.КарасовТехред А, Бабинец Корректор Г.Решетник