Генератор случайных чисел

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 6 Г 7/5 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТ СССРОТКРЫТИЙ Б ОПИСАН К АВТОРСКОМ ЕТ ВИДЕТЕЛЬСТ У(54)(57) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ, содержащий генератор равнрмерно распределенных случайных чисел, первая группа выходов которого соединена с первой группой входов схемы срав кения, вторая группа входов которой соединена с группой выхоцов первого блока памяти, а выход схемы сравнения соецинен с входом блока элементов И, группа выходов которого соединена с группой вхоцов регистра памяти, группа выходов которого соединена с первой группой входов дещифратора, вторая груп. па вхоцов которого объединена с группой 801008737 А входов блока элементов И и подключена к группе выходов генератора тактовых импульсов, первый выход в группе которого соединен с входом Пуск генератора равномерно распределенных случайных чисел, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности генератора, он содержит второй блок памяти и коммутатор, первая, вторая и третья группы входов которого соединены с группой выходов генератора тактовых импульсов, с группой выходов регистра памяти и с второй группой выхоцов генератора равномерно распределенных случайных чисел соответственно, группа выходов цещирратора соединена с группойЩ входов второго блока памяти, группа выходов которого соединвна с группой входов первого блока памяти, а выход второго блока памяти соединен с входом генератора тактовых импульсов и с входом коммутатора, группа выходов которого является группой выходов генераторае евай1 1008Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при статистическом моделировании в цифровых вычислительных машинах.Известен генератор случайных чисел, содержащий датчик случайных чисел, запоминающее устройство,схему сравнения, блок логарифмического перебора, генератора тактов (1.Недостатком этого генератора явля- О ется низкая точность формирования закона распределения случайных чисел.Наиболее близким техническим реше нием к предлагаемому является генератор случайных чисел, включающий в себя 35 датчик случайных чисел (состоящий из генератора равномерно распрепелейных случайных чисел), схему сравнения,.формирователь тактовых импульсов (состоящий из генератора тактовых импуль сов), специаизированный дешифратор, регистр формирования случайного числа, блок элементов И (состоящий из входных вентилей) и выходные вентили 2;Данный генератор обладает малой точ ностью формирования закона распределения случайных чисел. 11 ель изобретения - повышение точности формирования одномерного закона распределения случайных чисел за счет неревномерного разбиения заданного интегрального закона распределения Г (х) притом же самом количестве интерваловразбиения,Поставленная цель достигается тем,что в генератор случайных чисел, содержащий генератор равномерно распределенных случайных чисел, первая группавыходов которого соединена с первойгруппой входов схемы сравнения, вто-,црая группа входов которой соединена сгруппой выходов первого блока памяти,а выход схемы сравнения соединен свходом блока элементов И, группа выходов которого соедичена с группой вхо, дов регистра памяти, группа выходовкоторого соединена с первой группойвходов дешифратора, вторая группа входов которого объединена с группой вхо дов блока элементов И и подключена к группе выходов генератора тактовых импульсов, первый выход в группе которогосоединен с входом Пуск" генератораравномерно распределенных случайныхчисел, введены второй блок памяти икоммутатор, первая, вторая и третьягруппы входов которого соединены сгруппой выходов генератора тактовыхимпульсов, с группой выходов регистра 737 2памяти и с второй группой выходов генератора равномерно распределенных случайных чисел соответственно, группа выходов дешифратора соепинена с группойвходов второго блока памяти, группа выходов которого соединена с группой входов первого блока памяти, а выход второго блока памяти соединен с входом генератора тактовых импульсов и с вхопомкоммутатора, группа выходов которогоявляется группой выходов генератора,На фиг, 1 приведена блок-схема гене.ретора; на фиг. 2 - схема генераторатактовых импульсов; на Фиг, 3 - схемапешифратора; на фиг, 4 - схема комму-татора; на фиг. 5 - диаграмма работыгенератора тактовых импульсов; на фиг.6пример разбиения кривой закона распределения.Генератор случайных чисел содержитгенератор 1 тактовых импульсов, блок 2элементов И, дешифратор 3, генератор 4равномерно распределенных случайных чисел, схему 5 сравнения, первый блок 6памяти, регистр 7 памяти, второй блок 8памяти, коммутатора 9 и выход 10.Генератор 1 тактовых импульсов со.перкит источник 11 импульсов, элементИ 12,вход 13 Пуск",вход 14 от блока 8памяти, выход 15 элемента И 12,счетчик16, вход 17 "Установка" дешифратор . 18, выходы 19-22, последний выход 23 пешифратора, элементИЛИ 24, выход 25 элемента ИЛИ 24,элемент 26 задержки, выход 27 атемента 26 задержки,Дешифратор 3 содержит элементыИПИ 28, элементы И 29, элементы ИЛИ30- 33, входы 34-38 от регистра 7памяти, выходы 39-43, входы 44-49 отгенератора 1 тактовых импульсов,Коммутатор 9 содержит элементыИ 50, элементы ИЛИ 51-56; вход 57;от второго блока 8 памяти, входы 58-63от генератора 1 тактовых импульсов,входы 64-69 от регистра 7 памяти,входы 79-74 от генератора 4 равномернораспределенных случайных чисел, выходы75-80.Принцип работы генератора состоит вследующем.Область возможных значений случай-ных чисел (Ох 1) разбивается на заданное число неравномерных интерваловпричем минимальный интервал равен2 ( О - число разрядов регистра 7 паП)мяти). Алгоритм получения случайныхчисел состоит в том, что исходное случайное равномерно распределенное число008737 .4 3 1сравнивается со значением функции вузлах разбиения. Отыскиваются соседниезначения функции распределения (используя метод логарифмического переборааргументов функции распределения); .в интервал аргумента которого попало случайное число, Если интервал / Р(х) - .Ю-Йи2, то выиоииым числом ивляется аргумент функции распределения,Если интервалР (3 с +. ) - Г ( Х; ) (ъ 2-(т.е. интервал опрецелйлся за 6 тактовработы генератора), старшие 3 разрядоввйхоцного числа являются старшими раз-рядами аргумента функции распределения,а младшие разряды выходного числа.3 + 1 В заполняются символами "1" свероятностью Р=0,5,Генератоф 1 тактовых импульсов вы.рабатывает серию иэ В сигналов, необ-ходимых для формирования й 1 разрядов .слунайного числа.и может быть выполнен, например, как показано на фиг. 2.Временные диаграммы работы представлены на фиг,. 5 .(обоэначение сигналовсоответствует нумерации на фиг, 2).Сигнал по входу 13 разрешения работы генератора случайных чисел позволяет прохождение тактовых импульсов отисточника 1 1 импульсов на вход счетчика 16, На выхоцах цешифратора 18 послецоватепьно появляются сигналы, управляющие работой генератора случайныхчисел. Сигнал свыхода 23 ) )+ 1)-йвыход цешифратора и сигнал по входу 14.(от второго блока 8 памяти) устанавливает в начальное состояние счетчик 16,Блок 2 элементов И представляет со- .бой набор из Ф элементов И, которые вкаждый такт работы генератора случайныхчисел подключают выхоц схемы 5 сравнения к соответствующему входу разряца,регистра 7 памяти, .разрешая этим записьв разряд регистра результат сравненияслучайного числа, поступающего от генератора случайных чисел, с числом, поступающим из первого блока 6 памяти.Дешифратор 3 реализует режим логарифмического перебора данных, записанных во втором блоке 8 памяти в зависимости от сформированных старших разрядов регистра 7 памяти сигналов управления от генератора 1 тактовых импульсов и можетбыть выполнен, например,как показано на фиг, 3,На выходах 39-43 каждый такт времени появляется адрес О в, д 1, , О п информации, записанной во втором блоке 8памяти, В первый такт времени формируется адрес 1 0 0О, во второй такт времени.- у; 1 0О (гце ),содержание пееогов только что сформифовавшегося разряда регистра 7 памяти),в третий такт времени -),1О, ит,д, В такт времени Щ формйруется адрес.ич 1 иГенератор случайных чисел преаставляет собой первичный источник равномернораспрецеленнь 1 х случайных чисел 1 О Схема 5 сравнения представляет собойсхему сравнения двоичных чисел и формирует сигнал 1, если на ее входах равно- .мерно распределенное случайное число от. датчика 4 случайных чисел будет больше 35 аи равно числа поступающего от цервого запоминающего устройства 6, то естьй( в).Первый блок 6 памяти представляетсобой запоминающее устройство на б чи сел, каждое из которых является координатой интегрального закона распределенияг(х).Регистр 7 памяти представляет собойнабор иэ 1 м триггеров, в которые запи сываетсн информация по сигналам. изблока 2 элементов И.Второй блок 8 памяти; хранит 2 ь.рюряцных чисел. В с -м разряде хранится информация, сигнализирующая окон чания формирования случайного числа,т,е, говорящая о том, что равномернораспределенное случайное число Г попалов интервал Р(х;), Г(х;,), .В первых(Р - 1) разрядах хранятся адреса ячеек 35первого блока 6 памяти. Так как 2 х 8то во многих ячейках второго блока 8памяти хранится одинаковая информация.Содержимое второго блока 8 памяти выбираетсяпо сигналам с выхода дешифра-.тора 3, т,е. фактически по аргументу хфункции распределения Р (х). Следовательно, на нескольких разных (не рядомрасположенных на числовой оси) аргументах х в первом блоке 6 памяти хранятсяодинаковые значения Р (х). На фиг. 6 45представлена иллюстрация вышесказанного.Аргумент х представлен в двоичной.форме 5 =6, Щ 4(0011) =(0100);(О 101) - Я (0110) - Г (О 111)- Р (10000);У (1001) =(1010) =(1011) ==в Р (1100) = Р (1101) = Р (1110).Коммутатор 9 служит для выдачи намаходы устройства случайного числа ноокончании его формирования по сигналамс генератора 1 тактовых импульсов, Т.е.после гй тактов работы генератора 1тактовых импульсов на выходы устройсъ 5 10087 ва выдается содержимое первых 1 разрядов регистра 7 памяти, а на остальные+ 1 Ф выходы устройства подается случайное число с генератора 4 случайных чисел. Одно из возможных технических решений коммутатора 8 представлено на фиг, 4.Генератор работает следующим образом,Предварительно в первый и второй блоО ки памяти заносится информация о законе распределения. По команде "Пуск" происходит запуск генератора 1 тактовых импульсов, который вырабатывает серию импульсных сигналов. Первый из этих 1 з сигналов производит опрос генератора 4 случайных чисел, а также через дешифратор 3 производит опрос второго блока 8 памяти, который в свою очередь, опрашивает первый блок 6 памяти, осущест О вляя выбор,начения функции распределе.ния заданного закона Г (хф 0,5) прн 0 й ха1. Значение функции распределения Р(х=0,5) подается на схему 5 сравнения, где сравнивается с равномерно рас 25 пределенным случайным числом ) результат сравнения с помощью блока 2 элементов И записывается в регистр 7 памяти, Если в результате сравнения окажется, чтос Р (х 0,5), то в первый зО разряд регистра 7 памяти записан символ 0" Во второй такт работы генератора 1 тактовых импульсов из первого блока 6 памяти будет выбрано знйче 37 Ьние Р(х=0,25), т,е, середины интервала О х 0,5, Если окажется, что, р(х=0,5) то в первый разряд регистра 7 будет записан символ "1", и в результате этого во второй такт работы генератора 1 актовых импульсов из первого блока 6 памяти будет выбрано значение Р (х=0,75) т,е. середины интервала 0,5 х 1.Процесс выбора серединных значений соответствующих интервалов по результатам сравнения и с учетом ранее сформированной части числа продолжается до тех пор, пока исходное случайное число не попадет в интервал по условию Г(х Мс Р(х 1), о чем покажет сигнал с выхода г -го разряда второго блока 8 памяти. В этот момент времени в регист ре 7 памяти будет сформировано 1 разрядов случайного числа заданного закона распределения, остальные 1 + 1 1 П разряды заполняются с вероятностью Р=0,5 символами "1", поступающими из генефратора 4 случайных чисел с помощью коммутатора 9.Затем цикл формирования случайного числа повторяется снова,Использование новых блоков: второго запоминающего устройства и коммутатора выгодно отличает предлагаемое устройство от прототипа, так как при том же самом количестве интервалов разбиение позволяет повысить точность формирования заданного закона распределения,1008737 гг Подписное ад ППП Патент, г, Ужгород, у еет Фа ъ фць фъВ В ИИПИ Заввз 2339/59 Тираж э ф ъс ф фс фк