Устройство для статического анализа случайных чисел

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАТИСТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА CЛУЧA HЫX ЧИСЕЛ, содержащее регистр допуска,X схему сравнения , вычитающий счетчик и N каналов анализа (,2,,...) ,каждый из которых, кроме |1оследнего, содержит схему сравнения, регистр, счетчик и первый и второй элементы И, выход первого элемента И в каяодом из (N-1) каналов анализа под1слючен к суммирующему входу счетчика своего канала, первые входы первого и второго элементов И в каждом из (N-1) каналов анализа объединены и подключены к выходу схемы сравнения своего канала , первая группа входов схемы сравнения в каждом из (N-1) каналов анализа подключена соответственно к группе выходов регистров своего канала , а вторые группы входов схем сравнения всех (N-1) каналов анализа объединены и образуют группу информадионных входов устройства, N-й канал анализа содержит счетчик, о т л и ч а ю Щ е е с я тем, что, с целью повышения точности за счет осуществления контроля параметров случайных чисел, в него введены дополнительные элементы ИЛИ, четыре элемента И, в каждый из (N-1) каналов анализа - третий элемент И, первый и второй элементы ИЛИ и триггер, а в канал анализа введен триггер и элемент ИЛИ, при этом первый и второй выходы триггера в каждом из (N-1) каналов анализа подключены к вторым входам соответственно первого и второго элементов И своего канала, третьи входы первого и второго элементов И всех (N-1) каналов анализа и счетчик канала объединены и подключены к выходу первого дополнительного элемента И, второй вход которого объединен с. первым входом второго дополнительного элемента И и подключен к тактовому входу устi ройства, второй вход первого дополни (Л тельного элемента И соединен с первым выходом триггера N-ro канала анализа, вход триггера N-ro канала соединен с выходом элемента ИЛИ своего канала анализа, входы которого подключены соответственно к выходам счетчика своего канала, второй выход триггера N-ro канала анализа подклюсо чен к второму входу второго и первым входам третьего и четвертого дополниQD СО тельных элементов И, третий вход второго дополнительного элемента И соединен с прямым выходом дополнительного элемента ШМ, инверсный выход которого подключен к вторым входам третьего и четвертого дополнительных элементов И, третьи входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам схемы сравнения , первая группа входов которой соединена соответственно с группой выходов регистра допуска, а вторая группа входов схемы сравнения соединена с, группой выходов вычитающего

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1-у

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21 ) 3743090/24-24 (22) 17.05.84 (46) 15.11.85. Бюл. 11 - 42 (72) Н.И.Крылов и В.В.Соколов (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 796856, кл. G 06 F 15/36, 1979.

Авторское свидетельство СССР

9 995097, кл. 0 06 F 15/36, 1981. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАТИСТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ, содер.жащее регистр допуска; схему сравнения, вычитающий счетчик и N каналов анализа (N=1,2,...),êàæäûé из которых, кроме последнего, содержит схему сравнения, регистр, счетчик и первый и второй элементы И, выход первого элемента И в каждом из (N-1) каналов анализа подключен к суммирующему входу счетчика своего канала, первые входы первого и второго элементов И в каждом из (N-1) каналов анализа объединены и подключены к выходу схемы сравнения своего канала, .первая группа входов схемы сравнения в каждом из (N-1) каналов анализа подключена соответственно к группе выходов регистров своего канала, а вторые группы входов схем сравнения всех (N-1) каналов анализа объединены и образуют группу информационных входов устройства, hl-й канал анализа содержит счетчик, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности за счет осуществления контроля параметров случайных чисел, в него введены дополнительные элементы ИЛИ, четыре элемента И, в каждый из (N-1) каналов анализа — третий элемент И, первый

ÄÄSUÄÄ 1191919 А (5g 4 G 06 F 15/36 и второй элементы ИЛИ и триггер, а в

N-й канал анализа введен триггер и элемент ИЛИ, при этом первый и второй выходы триггера в каждом из (И-1) каналов анализа подключены к вторым входам соответственно первого и второго элементов И своего канала, третьи входы первого и второго элементов H всех (N-1) каналов анализа и счетчик N-ro канала объединены и подключены к выходу первого дополнительного элемента И, второй вход которого объединен с,первым входом второго дополнительного элемента И и подключен к тактовому входу устС2 ройства,второй вход первого дополнительного элемента И соединен с первым выходом триггера N-го канала анализа, вход триггера N-го канала ( соединен с выходом элемента ИЛИ своего канала анализа, входы которого под-ключены соответственно к выходам счетчика своего канала, второй выход триггера N-го канала анализа подключен к второму входу второго и первым Сф входам третьего и четвертого дополни- Фиакр тельных элементов И, третий вход вто- {;Д 1 рого дополнительного элемента И соединен с прямым выходом дополнительного элемента ИЛИ, инверсный выход которого подключен к вторым входам третьего и четвертого дополнительных элементов И, третьи входы которых подключены соответственно к )Ь первому .и второму выходам схемы сравнения, первая группа входов которой соединена соответственно с группой выходов регистра допуска, а вторая группа входов схемы сравнения соединена с. группой выходов вычитающего

1191919

О

15 счетчика, вход которого объединен с первыми входами третьих элементов И (N-1) каналов анализа и подключен к выходу второго дополнительного элемента И, второй вход третьего элемента И н прямой выход первого элемента ИЛИ в каждом из (N-1) каналов анализа объединены и подключены к соответствующему входу дополнительного элемента ИЛИ, выход второго элемента И в каждом из (Я-1) каналов анализа подключен к первому входу

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для аппаратного определения статистических случайных процессов, Р для статистического анализа последовательности случайных чисел, а также для контроля и измерения параметров датчиков случайных чисел, Цель изобретения — повышение точности за счет осуществления контроля параметров случайных чисел, определения статистических характеристик случайных процессов и формирования интегральных гистограмм.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит регистр 1 границ интервалов, регистр 2 допуска, схемы 3 сравнения, схему 4 сравнения, N счетчиков 5 инверсных ординат, вычитающий счетчик 6, элементы И 7, 8, и 9, элементы ИЛИ 10 и 11, N триггеров 12, четыре элемента И 13-16,,входы 17 и 18 и выходы 19 и 20 устройства.

Информационные входы 17 устройства подключены к первым входам (N-1) схем 3 сравнения, вторые входы

i-й схемы 3 сравнения (i=1 2,..., N-1) соединены с разрядными выходами

i-ro регистра 1, выход i««oA .:схемы

3 сравнения подключен к первым входам 1-х элементов И 7 и 8 первой .и второй групп, выход i-ro элемента И

8 второй группы соединен с суммирующим входом i-го счетчика 5.

Тактовый вход 18 устройства соединен с первыми входами первого и второго элемента ИЛИ своего канала, выход которого соединен с вычитающим входом счетчика своего канала, выход которого подключен соответственно к, входам второго элемента ИЛИ своего канала, инверсный выход которого в каядом из (N-1) каналов анализа соединен с входом триггера своего канала, а выход третьего элемента И в каждом из (N-1) каналов анализа подключен к второму входу второго эле мента ИЛИ своего канала анализа. второго элементов И 13 и 14, выход первого элемента И 13 соединен с входом Н-го счетчика 5 и с вторыми входами элементов И 7 и 8 первой и вто рой групп, третьи входы -х элементов И 7 и 8 первой и второй групп соединены с соответствующими выходами i-го триггера 12, выход i-го .элемента И 7 первой группы соединен с первым входом i-ro элемента ИЛИ

11 второй группы, выход которого подключен к вычитающему входу 1-го счетчика 5, а второй вход — к выходу

i-го элемента И 9 третьей группы, разрядные выходы k-ro счетчика 5 (k=1,2,...,N) соединены с соответствующими входами k-го элемента

ИЛИ 10 первой группы, инверсный выход которого подключен к второму входу

yg k-го триггера 12, первый выход

N-го триггера 12 подключен к второму входу первого элемента И 13, второй выход — к вторым входам второго, третьего и четвертого элементов (Z5 И 14-16, третий вход второго элемента И 14 соединен с прямым. выходом (Н+1)-го элемента ИЛИ 10, а инверсный выход — с третьими входами третьего и четвертого элементов И 15

30 и 16 i-й вход (Н+1)-го элемента

ИЛИ 10 первой группы соединен с прямым выходом i-ro элемента ИЛИ 10 первой группы и с первым входом

i-ro элемента И 9, вторые входы элементов И 9 объединены и подключены к выходу второго элемента И 14 и к входу (И+1)-ro счетчика 6, разрядные выходы которого соединены с первыми

1919!9

3 l входами !1-й схемы 4 сравнения, вторые входы которой подключены к разрядным выходам регистра 2 допуска, а выходы — к первым входам соответственно третьего и четвертого элеме тов И 19 и 20, выходы которых являются выходами устройства.

Устройство работает. следующим образом.

При статистическом анализе характеристик, случайных чисел выявляют факт подчинения исследуемых случай.Ных чисел известному закону (функ ция плотности распределения вероятностей ). До проведения статистического эксперимента в регистры 1 заносятся абсциссы указанного закона распределения. В N-й счетчик 5 заносится число предполагаемых .съемов, поступающих на вход 17 чисел устройства. В i-й счетчик 5 (i l 2, ..-,N) заносятся произведения значений ординат предполагаемой функции распределения на число съемов чисел (значение N-ro регистра 5 ).

Триггеры 12 установлены в нулевое состояние, соответствующее подаче разрешающего потенциала на вход соответствующего элемента И 7, с выхода Й-го триггера разрешающий потенциал подается на вход элемента И 13, счетчик 6 установлен в состояИ ФВ ние О, в регистр 2 занесено значение максимально допустимой для заданного числа статистических экспериментов разности теоретических и экспериментальных частот абсолютных попаданий.

При поступлении на вход 17 устройства первого числа х осуществляется его сравнение схемами 3 с содержимыми регистров 1, при этом в .случае, если содержимое k-го регистра: (k=1,2,...,N-l) А будет больше поступившего на вход 17 устройства числа х (А„) х „), то на выходе 1 -й схемы 3 сравнения формируется разрешающий потенциал.

Сигнал окончания приема числа, поданный на вход 18 устройства, через открытый элемент И 13 поступает на элементы И 7, при этом в разрядах, где с выхода схемы 3 сравнения подается разрешающий потенциал, этот сигнал проходит через открытые элементы И 7, ИЛИ 11 на вычитающий вход соответствующего счетчика 5, уменьшая на единицу содержимое счетчиков

I тех разрядов, где на выходе схемы 3 сравнения будет разрешающий потенци ал. При поступлении на вход 17 устройства второго числа х2 осуществляются процессы, аналогичные указанным выше. Идентичные процессы происходят ро тех пор, пока при поступлении некоторого g-го числа х содержи1 мое какого-либо счетчика 5, напри-!

О мер k-ro, не будет равным нулю. Нулевой код С-го счетчика обуславливает появление разрешающего потенциала на инверсном выходе 1-го элемента ИЛИ 10, устанавливающего f.-й триг-!

5 гер 12 в единичное состояние, открывая !;й элемент И 8 и закрывая Ь-й элемент И 7.

При поступлении на информационный вход 17 устройства следующего числа

20 х1!+„поданный на вход 18 сигнал проходит через элемент И 13 на входы элементов И 7 и 8. В зависимости от состояний триггеров 12 в разрядах, где на выходе схемы 3 сравнения бу25 дет разрешающий потенциал, этот сиг» нал поступает через элемент И 7 или

8 на вычитающий или суммирующий вход соответствующих названным схемам 3 сравнения счетчиков 5. Так осущестЗ0 вляется вычисление модуля разности между теоретическим значением и числом попаданий в процессе статисты. ческого эксперимента случайных чисел в (N-1) интервалах.

При выполнении заданного числа статистических экспериментов в N-м счетчике 5 устанавливается нулевой код, следовательно, с инверсного выхода элемента ИЛИ 10 N-ro разряда

40 подается Разрешающий пОтенциал устанавливающий М-й триггер 12 в. единичное состояние, при котором на входы элементов И 13 и 14 соответственно подаются запрещающий и разре45 шающий потенциалы.

Таким образом, в каждом k-м счетчике находится разность между числом попаданий в k-й интервал случайных чисел в ходе проведения статистнчес50 ХОГО эксперимента и числом преду» смотренным законом распределения.

Если содержимое хотя бы одного счетчика 5 не равно нулю, то с,прямого выхода N-ro элемента ИЛИ 10 на, вход элемента И 14 подается разрешающий потенциал. Сигналы с входа 18 устройства через элемент И l4 поступают на входы элементов И 9 и

11919! 9 счетчика 6. Если содержимое f-ro счетчика 5 будет равным нулю, то с прямого выхода 5-го элемента ИЛИ 10 нулевой потенциал будет подан на вход элемента И 9, запрещая прохождение импульсов на вход счетчика 9.

Таким образом, на. вход счетчика 6 будут поступать импульсы до тех пор, пока не будут равны нулю содержимые всех счетчиков 5, в результате чего содержимое счетчика 6 будет равным максимальной разности между числом попаданий в каждый из интервалов случайных чисел в ходе проведения статистического эксперимента и числом, предусмотренным законом распределения, Если содержимое всех счетчиков 5 равно нулю, то на прямом выходе М-го элемента ИЛИ 10 будет потенциал, запрещающий дальнейшее прохождение через элемент И 14 сигналов с входа 18 устройства, на инверсном выходе N-ro элемента ИЛИ 10 будет разрешающий потенциал, свидетельствующий об окончании эксперимента.

В результате проведения статистического эксперимента устанавливается факт истинности гипотезы о правдоподобии выбранного закона распределения случайных чисел. Если содержимое счетчика 6 меньше записанной в регистр 2 максимально допустимой для заданного числа статисти1 ческих экспериментов разности теоре- тических и экспериментальных частот

- абсолютных попаданий, то на первом выходе схемы 4 сравнения будет разрешающий потенциал, который через

10 элемент И 15 подается на первый выход устройства 19, в противном случае разрешающий потенциал с второго выхода схемы 4 сравнения поступает через элемент И 16 на второй выход устройства 20.

Так осуществляется статистический анализ последовательности случайных чисел. При анализе статистических случайных процессов значения

2р измеряемой величины в цифровом коде подаются на информационный вход

17,, а на вход 18 подаются сигналы в необходимые для съема информации моменты, 25

Формирование интегральной гистограммы осуществляется путем установки триггеров 12 в состояние "1", (N-1) счетчиков — в состояние "0", а содержимое N-ro счетчика должно быть равным числу предполагаемых экспериментов.!!919!9

17

Ю 3P .

Составитель Э.Сечина

Редактор М.Дылын, Техред М.Кузьма Корректор Л.Обручар.

Заказ 7164/46 Тираж 709 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и. открытий

1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 т

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная,4