Патентно- ^ft '^ т[.хпич!:гилй ^^ш.голизидйбиблиотека

 

ОЛ ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

l85569

Союз Соеетскик

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 16.VI I.1965 (№ 1018448/26-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 13.VIII.1966. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 11.Х.1966

Кл. 42m, 14

МПК G 06I

УДК 681.142.07(088.8) Комитет по делам изобретениЯ и открытий при Совете Мииистрое

СССР

Авторы изобретения

A. Н. Свердлик, Х. Л. Смолицкий и И. Ф. Моногаров д ПдтЕТН0ия Т .XIII 1".. С1 л и

Ленинградская военная инженерная Краснознаменная акад им, А. Ф, Можайского

Заявитель

БйьЛИ Т

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ

С ЗАДАННЬ|МИ ЗАКОНАМИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Известны устройства для генерирования случайных чисел с заданными законами распределения, содержащие генератор равномерно распределенных случайных чисел и запоминающее устройство большой емкости для хранения таблиц случайных чисел, подчиненных требуемым законам распределения.

Предлагаемое устройство отличается тем, что содержит схемы совпадений, входы которых соединены с выходами запоминающего устройства и регистра блока формирования равномерно распределенных случайных чисел, а выходы их — с входами собирательной схемы, выходной сигнал которой определяется как дизъюнкция конъюнкций входных сигналов схем совпадений. Выход собирательной схемы через схемы совпадений, вторые входы которых подключены к выходам дешифратора номера разряда, соединяется со входами регистра хранения первых формируемых разрядов, а выходы его — с дешифратором кодовых комбинаций и с единичным входом триггеров первых разрядов формируемого случайного числа. Входы триггеров остальных разрядов соединены непосредственно с выходами блока формирования равномерно распределенных случайных чисел.

Это позволяет уменьшить количество оборудования и сократить время генерирования случайных чисел, На фиг. 1 показана функциональная схема устройства; на фиг. 2 — временная диаграмма выработки тактовых импульсов.

Генератор тактовых импульсов 1 содержит дифференцирующие схемы 2, схемы совпадения 8 на низкие уровни потенциалов или импульсов, линии задержки 4 с усилителями, несимметричный мультивибратор 5, собирательные схемы совпадения б и инвертор 7.

В случае необходимости образования случайного числа равномерного распределения по импульсу опроса вырабатывается одинтактовый импульс У„так как схема совпадения8 закрыта. Если необходимо образовать случайное число требуемого закона распределения вырабатывается и+1 тактовый импульс вследствие того, что схема совпадения открыта и продифференцированный импульс опроса поступает на линии задержки.

Блок формирования равномерно распределенных случайных чисел 8 содержит параллельные каналы формирования двоичных цифр. Каждый канал состоит из генератора шумового напряжения 9, усилителя-клапана 10, дифференцирующих схем 11, одноразрядных двоичных счетчиков 12 и И, схем совпадения 14 и собирательных схем 15.

Двоичные случайные цифры формируются по способу пересчета случайной последоваЗО тельности импульсов за фиксированный ин185569

3 тервал времени T. Схемы 14 и 15 служат для уменьшения неравновероятности формирования двоичных цифр.

Блок выходных клапанов 16 и 17 обеспечивает выдачу кода случайного числа в соотгетствующие устройства машины или другие устройства. Собирательная схема 18 обеспечивает в качестве знака случайного числа симметричных относительно нуля законов распределения выдачу одного из разрядов случайного числа исходной совокупности.

Регистр 19 хранения первых формируемых разрядов случайных чисел, подчиненных трес уемым законам распределения, состоит из и разрядов.

Блок хранения и выбора условных вероятностей 20 содержит запоминающее устройство 21, служащее для хранения условных вероятностей, счетчик 22 номера разряда, обеспечивающий счет и хранение номеров формируемых разрядов, дешифратор 28 номера разряда, дешифратор 24 комбинации нулей и единиц в предыдущих разрядах, хранящих на регистре 19, и избирательную схему 25, обеспечивающую по сигналам с дешифраторов 28 и 24 и сигналу закона распределения выборку из запоминающего устройства требуемой условной вероятности. количество С,„-разрядных ячеек памяти блока хранения в общем случае определяется соотношением: и — 1

C=rj 2j+r, . n, i=o где r — число законов распределения, вероятность появления единиц в разряде случайных чисел которых зависит от комбинации нулей и единиц в 1 — 1 первых разрядах;

r> — количество законов распределения, ве40 роятность появления единиц в 1-ом разряде случайных чисел которых не зависит от комбинации нулей и единиц в j — 1 первых разрядах; и — количество формируемых разрядов. 4

Экспериментально доказано, что т должно быть больше или равно 8.

Блок формирования двоичных случайных цифр 26 имеет схемы совпадения 27 и 28 и собирательную схему 29. Блок 26 на выходе схемы 29 формирует потенциальный сигнал, вероятность появления высокого уровня которого равна выбранной из запоминающего устройства 21 условной вероятности. Действительно, вероятность появления такого сигнала определяется соотношением:

Р1с 1+Р2Ч1 2+" +pm q1 Ч2" qm — 1 -щ„, где р,,q, — вероятность появления единиц н 6О нулей соответственно в i-ом разряде счетчика 18; а; — двоичная цифра i-го разряда выбранной условной вероятности, представляющей собой двоичную дробь (i=1, 2,, m). 65

1

Так как р, = q, —, то вероятность P npu2 мерно равна выбранной условной вероятности. Суммирование — логическое и реализуется схемой совпадения 27 и собирательной схемой 29. Такое сложение не требует большой затраты оборудования и выполняется практически мгновенно.

К-разрядное случайное число равномерного распределения образуется по сигналу опроса, поступающего из машины или специального устройства, Импульс опроса дифференцируется схемой 2. При этом импульс U> отрицательной полярности запускает Heñèììåòðèчный мультивибратор. Сигнал S с выхода мультивибратора поступает на усилители-клапаны и их запирает. Одноразрядные счетчики 12 и 18 фиксируются в одном из состояний.

Эти состояния — случайные. Импульс U< положительной полярности открывает схемы совпадения и таким образом случайное число поступает в соответствующее устройство. Далее мультивибратор устанавливается в исходное состояние и счетчики пересчитывают случайную последовательность импульсов до тех пор, пока не поступит импульс опроса.

Случайное число люоого другого закона распределения образуется за и+1 тактов работы устройства. При этом, кроме импульса опроса, в устройство поступает сигнал закона распределения. В этом случае схема совпадения 8 открыта сигналом S>.

Импульсом U> отрицательной полярности регистр 19 и счетчик 22 устанавливаются в нулевое состояние. Этот же импульс запускает мультивибратор, сигнал S> с выхода которого запирает усилители-клапаны и флюктуации напряжения не поступают на счетчи12.

Импульс U> положительной полярности (сигнал S,) поступает на один из входов схемы 28, а на второй вход схемы — настраивающий сигнал с дешифратора 28 номера разряда. На третий вход схемы 28 со схемы 29 поступает высокий уровень потенциала, вероятность появления которого равна выбранной из запоминающего устройства 21 условной вероятности. Выбор условной вероятности осуществляется избирательной схемой 25 в зависимости от набора нулей и единиц в разрядах предыдущих формируемому номера разряда и закона распределения. Таким ооразом по импульсу U< положительной полярности в первом разряде регистра 19 с выбранной вероятностью формируется единица или нуль.

Сигнал S> осуществляет прибавление единицы к содержимому счетчика 22 номера разряда.

Импульс U> формируется из импульса onроса путем его прохождения через открытую схему совпадения 8, дифференцирующую схему 2 и линию задержки 4. Двухполярный импульс U> аналогично импульсу U> формирует единицу или нуль во втором разряде регист185569

5 ра 19. Аналогично формируются двоичные случайные цифры во всех остальных разрядах.

Импульс U„„+> положительной полярности открывает схемы совпадения, и сформированное случайное число поступает в соответствующее устройство.

Случайное число равномерного распределения формируется за время обращения к запоминающему устройству машины, а случайные числа других законов — за одну короткую операцию.

Предмет изобретения

Устройство для генерирования случайных чисел с заданными законами распределения, содержащее генератор тактовых импульсов, блок формирования равномерно распределенHbIx случайных чисел, дешифратор кодовых комбинаций, дешифратор номера разряда, запоминающее устройство, избирательную схему, обеспечивающую по сигналам с дешифраторов и сигналу закона распределения выборку из запоминающего устройства требуемой условной вероятности, и регистр хранения первых разрядов случайных чисел, отличаюи ееся тем, что, с целью уменьшения количества оборудования и сокращения времени генерирования случайных чисел, оно содержит схемы совпадений, входы которых соединены с выходами запоминающего устройства и с выходами регистра блока формирования равномерно распределенных случайных чисел, выходы схем совпадений подключены ко входам собирательной схемы, выходной сигнал которой определяется как дизьюнкция конъюнкций входных сигналов схем совпадений; выход собирательной схемы через схемы совпадений, вторые входы которых подключены к выходам дешифратора номера разряда, соединен со входами регистра хранения первых формируемых разрядов, выходы которого подключены к дешифратору кодовых комбинаций и к единичным входам триггеров первых разрядов формируемого случайного числа, а входы триггеров остальных разрядов соединены непосредственно с выходами блока формирования равномерно рас25 пределенных случайных чисел.

185569

Си гнпп опроса

Ui 2- Л+!

Фиг. Z

Составитель В. А, Киселев

Редактор Грузова Техред Г, Е. Петровская Корректоры: С. Н. Соколова и В. П. Федулова

Заказ 3017!13 Тираж 1075 Формат бум. 60X90 /з Объем 0,38 изд. л. Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2