Генератор случайных чисел

 

Изобретение относится к области вычислительной техники и к системам статистического моделирования и анализа . Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет управления корреляционными свойствами последовательностей случайных чисел в процессе генерирования. В генераторе осуществляется перестановка значений исходной ограниченной совокупности случайных некоррелированных чисел с требуемым одномерным законом распределения вероятностей. Перестановка проводится с использованием правила подбора наиболее близкого по модулю значения из ограниченной совокупности исходных чисел к последнему прогенерированнсжу числу с выхода гег нератора. При этом на каждом такте генерирования объем исходной ограниченной совокупности изменяется по задаваемому аналитическому закону функции времени. Генератор может использоваться при построении; имитационных моделей различных объектов в качестве устройства, задающего стохастические входлые процессы с требуе (Л м№О1 статистическими свойствами. Генератор содержит три счетчика, блок памяти, две схемы сравнения, три ключа , блок злементов ШШ, два элемента задержки, датчик случайных некоррелированных чисел, генератор тактовых импульсов, шесть элементов И, функциональный генератор, два триггера. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ai (19) (И) (р 4 G 06 F 7/58

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ид@„,- -..(21) 3836681/24-24 .(22) 07.01.85 (46) 07.12.86. Бюл. У 45

",(71) Иркутский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт

1 и Иркутский институт народного хозяйства (72) С.И.Молчан, А.В.Петров и В.В.Ступин (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 516042, кл. G 06 F 7/58, 1974.

Авторское свидетельство СССР

Р 1179325, кл. G 06 F 7/58, 1984. (54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ (57) Изобретение относится к области вычислительной техники и к системам статистического моделирования и анализа. Цель изобретения — расширение

Ф функциональных возможностей за счет управления корреляционными свойства ми последовательностей случайных чисел в процессе генерирования. В гене раторе осуществляется перестановка значений исходной ограниченной совокупности случайных некоррелированных чисел с требуемым одномерным законом распределения вероятностей. Перестановка проводится с использованием правила подбора наиболее близкого по модулю значения из ограниченной совокупности исходных чисел к последнему прогенерированному числу с выхода ге-. нератора. При этом на каждом такте генерирования объем исходной ограниченной совокупности изменяется по задаваемому аналитическому законуфункции времени. Генератор может использоваться при построении имитационных моделей различных объектов в качестве устройства, задающего стохастические входные процессы с требуемьвки статистическими свойствами. Генератор содержит три счетчика, блок памяти, две схемы сравнения, три ключа, блок элементов ИЛИ, два элемента задержки, датчик случайных некоррелированных чисел, генератор тактовых импульсов, шесть элементов И, функциональный генератор, два триггера.

1 ил.

1275436

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь-. зовано в качестве приставки или внутреннего блока электронной вычислительной машины. 5

Целью изобретения является расширение функциональных возможпостей генератора за счет изменения автокорреляционной функции в процессе работы.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого генератора.

Генератор содержит счетчик 1, блок, 2 памяти, схему 3 сравнения„ ключ 4, счетчики 5 и 6, ключи 7 и 8, блок 9 элементов ИЛИ, элемент 10 задержки, 1Э датчик 11 случайных чисел, элемент

12 задержки, блок 13 динамической памяти, схему 14 сравнения, элемент

ИЛИ 15, блок 16 управления, который содержит генератор 17 тактовых им- 20 пульсов, элементы И 18 — ?3, триггеры

24 и 25.

Генератор случайных чисел работает следующим образом.

В исходном положении счетчик установлен в нулевое состояние. Блок

2 памяти и счетчики 5 и 6 содержат независимые реализации случайной величины, распределенной по требуемому закону, генерируемому датчиком 11 30 случайных чисел. При этом в блоке 2 памяти находится и чисел, а в счетчиках 5 и 6 — одно и то же число. На выходе схемы 3 сравнения отсутствует, следовательно, ключ 4 заперт и «а выход устройства число не подается.

Блок 13 динамической памяти содержит последовательность целых чисел, больших единицы и небольших п задающих на каждом такте работы генератора 4О максимальный адрес блока 2 памяти, который ограничивает количество просматриваемых чисел из блока 2 памяти.

На выходе блока 13 динамической памяти установлено первое число. Триггер 24 открывает элемент И 10 и закрывает элемент И 19. Триггер 25 открывает элементы И 20 и 22 и закрывает

Элементы И 21 и 25. На всех шинах сигнал отсутствует. 50

Импульс от генератора 17 тактовых импульсов через элемент И 18 поступает на шину Ш 1 и через элементы И 18 и 20 — на шину Ш 2. По шине Ш 1 сигнал передается на счетный вхоц счетчика 1. По шине Ш 2 сигнал поступает на разрешающий вход ключа 7, В счетчике 1 устанавливается очередное значение адреса блока 2 памяти которое поступает на адресный вход блока 2 памяти и на первый информационный вход схемы 14 сравнения. На выходе блока 2 памяти появляется число, записанное по установленному в счетчике 1.адресу. Это число передается на первый информационный вход схемы 3 сравнения и на информационный вход ключа 4. На второй информационный вход схемы 3 сравнения через ключ 7 и блок 9 элементов ИЛИ поступает число, записанное ранее в счетчике 5.

На выходе схемы 3 сравнения появится сигнал, если произойдет сравнение, в протйвном случае сигнал не вырабатывается. Если сигнал не появится, то то ключ 4 останется закрытым и число из блока 2 памяти на выход генерато".. ра не поступит. Устройство будет работать аналогичным образом до тех пор, пока не появится сигнал сравнения на выходе схемы 3 сравнения, либс не произойдет сравнение адреса, поступившего из счетчика 1 на первый информационный вход схемы l4 сравнения, с числом, поступившим на второй ин,формационный вход схемы 14 сравнения с выхода блока 13 динамической памяти.

В последнем случае на выходе схемы 14 сравнения появится сигнал. Пусть на выходе схемы 14 сравнения сигнал появится, Это означает, что последовательное сравнение содержимого счетчика 5 с числами из блока 2 памяти, последнее из которых задается адресом из счетчика 1, закончено. Сигнал по шине Ш 6 передается на счетные входы триггеров 24 и 25 и через элемент

ИЛИ 15 поступает на вход "Сброс" счетчика 1. При этом счетчик 1 сбрасывается в исходное состояние, триггеры 24 и 25 меняк т свои состояния на противоположные. Элементы И 18, 20 и 22 закрываются, элементы И 19, 21 и 23 открываются. Очередной импульс от генератора 17 тактовых импульсов через элементы И 19 и 23 поступает на шину Ш 3, через элемент И

19 — на единичный установочный вход триггера 24, устанавливая его в исходное состояние, что приводит к открыванию элемента И 18 и закрыванию элемента И 19. Сигнал по шине Ш 3 передается на счетный вход счетчика 6, уменьшая его содержимое на единицу.

Следующий импульс от генератора 17 тактовых импульсов поступает через элемент И 18 на шину Ш 1 и через эле1275436

10 менты И 18 и 21 — на шину Ш 4, С шины Ш 1 сигнал передается на счетный вход счетчика 1. По шине Ш 4 сигнал поступает на разрешающий вход ключа

8. В счетчике 1 устанавливается оче- 5 редкое значение адреса, которое попадает на адресный вход блока 2 памяти и на первый информационный вход схемы

14 сравнения. При этом число, записанное в блоке 2 памяти по адресу, установленному в счетчике 1, поступает на первый информационный вход схемы 3 сравнения и на информационный вход ключа 4. На второй информационный вход схемы 3 сравнения через ключ 5

8 и блок 9 элементов ИЛИ поступает содержимое счетчика 6. В случае совпадения чисел, поступивших на входы схемы 3 сравнения, на ее выходе появится сигнал. В противном случае .устройство будет работать в зависимости от результатов сравнения содержимого счетчика 1 и очередного числа из блока 13 динамической памяти, установленных соответственно на пер- д вом и втором информационных входах схемы 14 сравнения. Если совпадение в схеме 14 сравнения не произойдет, то устройство повторит сравнение очеI редкого числа из блока 2 памяти с со-gO держимым счетчика 6. Если же совпаде" ние произойдет, т.е ° закончится последовательное сравнение содержимого счетчика 6 с числами из блока 2 памяти, .адреспоследнего изкоторых определяется числом на выходе блока 13 динамичес35 кой памяти, то на выходе схемы 14 сравнения появится сигнал. Этот сигнал поступит на шину Ш 6 и через элемент ИЛИ 15 — на вход "Сброс" счетчика. С шины Ш 6 сигнал передается

40 на счетные входы триггеров 24 и 25, изменяя их состояния на протовоположные. При этом откроются элементы И

19, 20 и 22 и закроются элементы И

18, 21 и 23. Очередной импульс от

45 генератора 17 тактовых импульсов через элементы И 19 и 22 поступит на шину Ш 5., через элемент И 19 — на единичный установочный вход триггера

24, устанавливая его в исходное сос- б тояние, что приведет к открыванию элемента И 18 и закрыванию элемента

И 19. Сигнал по шине Ш 5 передается на счетный вход счетчика 5, увеличивая его содержимое на единицу. Далее работа устройства продолжается по описанной схема до тех пор, пока не йроизойдет сравнение числа иэ блока

2 памяти с содержимым одного из счетчиков 5 или 6. При этом на выходе схемы 3 сравнения появится сигнал сравнения, который откроет ключ 4, поступит на вход элемента 10 задержки и на шину Ш 7. Число из блока 2 памяти, адрес которого установлен в счетчике 1, через ключ 4 поступит на выход устройства и на установочные входы счетчиков 5 и 6, записываясь в них. По шине Ш 7 сигнал передается на единичный установочный вход триггера 25 и установит его в исходное состояние ° С выхода элемента 10 задержки сигнал поступит на вход "Опрос" датчика 11 случайных чисел, на вход элемента 12 задержки и на считывающий вход блока 13 динамической памяти. На выходе блока 13 динамической памяти установится очередное число, которое поступит на вход .схемы 14 сравнения. Датчик 11 случайных чисел выработает очередное число,,которое запишется на место числа, поступившего на выход устройства, так как значение адреса в счетчике не из менится. С выхода элемента 12 задерж! ки сигнал передается через элемент

KIN 15 на вход "Сброс" счетчика 1, устанавливая его в исходное состояние. Таким образом, устройство переводится в исходное положение. Такт работы генератора случайных чисел закончится °

Формула из обретени

Генератор случайных чисел, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены соответ ственно с единичными нулевым выходами первого триггера, элемент ИЛИ, выход

1 которого подключен к входу "Сброс" первого счетчика, второй триггер, единичный вход которого соединен с выходом первой схемы сравнения, с управляющим входом первого ключа и с входом первого элемента задержки, выход которого соединен с входом

"Опрос" датчика случайных некоррелированнык чисел и с входом второго элемента задержки, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, информационный выход первого счетчика соединен с адресным входом блока памяти, информационный вход которого

Составитель А.Карасов

Техред В.Кадар Корректор В.Бутяга

Редактор В.Иванова

Заказ 6562/41 Тираж 671 Подписное

ВНИЕПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035; Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4

5 1275 подключен к выходу датчика случайных некоррелированных чисел, а выход блока памяти соединен с первым входом первой схемы сравнения и с информацио ным входом первого ключа выход 5 которого является выходом генератора и соединен с установочными входами второго и третьего счетчиков, информационные выходы которых соединены соответственно с информационными вхо- 1О дами второго и третьего ключей, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока элементов ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом первой схемы сравне- .1$ ния, выход первого элемента И соединен со счетным входом первого счетчика и с первыми входами третьего и четвертого элементов И, выходы которых соединены .соответственно с управ- 2О ляющими входамй второго и третьего ключей, выход второго элемента И соединен с единичным входом первого триггера и с первыми входами пятого

436 Ь и шестого элементов И, выходы которых соединены соответственно со счетньыи входами второго и третьего счетчиков, единичный выход второго триггера соединен с вторыми входами третьего и пятого элементов И, нулевой выход второго триггера соединен с вторыми входами четвертого и шестого элементов И, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора за счет изменения автокорреляционной функции в процессе работы, он содержит вторую схему сравнения и блок динамической памяти, считывающий вход которого подключен к выходу первого элемента задержки, а выход блока динамической памяти соединен с первым входом второй схемы сравнения, второй вход которой подключен к информационному выходу первого счетчика, выход второй схемы сравнений соединен с третьим входом элемента ИЛИ и со счетными входами первого и второго триггеров..