Генератор случайных чисел

 

Союз Советсиик

Социалистических

Республик

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<1и935952 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 17.10.80 (21) 2996002/18-24

{5! )М. Кл. с присоединением заявки М

G 06 F 7/58 еююулюрстюипай кюмвтет

СССР аю Мелам взюбретеник и юткрытвй (23 } П рнори тетв

Опубликовано 15.06.82. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 15.06.82 (53) УДК 681.325 (088.8) 1 (72) Авторы изобретения

Л. Ф. Козлов и A.È. Свиридов

3 !

t.1 Ъ ° -„;.

Московский ордена Трудового Красного ЗЙМЙЙ и физический институт (71) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ

Изобретение относится к вычислителт ной технике и может. быть использовано при статическом моделировании на ЭВМ.

Известен генератор случайных чисел, содержащий регистр сдвига с полусуммй тором в цепи обратной связи, формируюS щий псевдослучайную числовую последовательность с частотой сдвига в регист ре, задаваемой генератором опорной час= тоты. Выход генератора подключен так!

Ю же к входу счетчика, на выходе которого формируются д4мпульсы, разрешающие запись в один из разрядов регистра сдвига случайных равновероятных двоич-ных цифр, поступающих с выхода фнзн

15 ческого генератора случайных двоичных цифр, содержащего схему выравнивания вероятностей «1 и 0 .(1) .

Недостатком известного генератора является последовательный принцип дейстжя, ограничивающий быстродействие устройства, существенное влияние на статистические характеристики выходной случайной последовательности статистических б характеристик генератора случайных цифр, нестабильность которых приводит к необходимости периодического контроля и настройки в процессе эксплуатации.

Наиболее близким техническим ре— шением к данному изобретению является генератор псевдослучайных чисел, содержащий два регистра сдвига с полусумматорами в цепях обратной связи, каждый из которых генерирует псевдослучайную последовательность со своим периодом. Псевдослучайные двоичные числа формируются на выходах полусумматоров, входы которых подключены к отдельным разрядам обоих регистров сдвига. Эгот генератор является генератором параллельного действия, что обеспечивает предельно высокое быстродействие получения случайных чисел, ограниченное сверху лишь величиной задерк ки одного сдвига кода в регистрах. При использовании 155 и серии элементов быстродействие может достигать 10 lO чисел/с (2 ).

3 9359

Недостатком прототипа является неслучайная природа получения двоичной последовательности в регистрах, что обусловливает наличие периода генерируемой последовательности чисел. Недостат- 5 ки снижают точность стохастических вычислений и не позволяют использование генераторов этого класса при решении ряда задач.

Цель изобретения - повышение точноо- " ти генератора за счет устранения периодичности генерируемой случайной последовательности и линейных зависимостей между разрядами этой после довательности.

Для достижения поставленной цели в известный генератор случайных чисел, содержащий две группы по К регистров сдвига, два сумматора по модулю два, группу сумматоров по модулю два, вве20 дены группа коммутаторов и генератор случайных импульсов, .выход которого соединен с управляющими входами всех коммутаторов группы, первый и второй входы каждого 1-ого (w =1, 2, ..., К-1), коммутатора группы подключены соответственно, к выходам j -ых (j =1, 2,...К) ( регистров сдвига первой и второй групп, первый И второй выходы каждого 4 -го коммутатора группы подключены, соответственно, к входам (4+1)-ых регистров сдвига первой и второй групп, выходы первого и второго сумматоров по модулю два соединены соответственно с входами первых регистров сдвига пер-- . вой и второй групп, первые и вторые входы первого и второго сумматоров по мс дулю два соединены соответственно с выходами р --х и последних регистров сдвига первой и второй групп, первый и второй входы каждого сумматора по модулю два грут1пы подключены к выходам соответствующих регистров первой и второй групп, выходы сумматоров по модулю два группы .являются выходами генератора.

На чертеже представлена схема гене- 4- ратора.

Он состоит из двух регистров 1 и 2 сдвига с сумматорами 3 и 4 цо модулю два в цепях обратной связи и группой 5 суьппаторов по модулю два формирования выходной случайной последовательности . входы которых подключены к отдельным разрядам обоих регис:тров, разбитых на секции произвольной разрядности, между которыми включена группа 6 коммутаторов, к управляющим входам которых подключен "- генератор 7 случайных импульсов.

52

Генератор работает следующим обра.— зом.

По сигналу опроса осуществляется считывание числа с выходом сумматоров по модутпо два формирования выходной . случайной последовательности и сдвиг кодов в регистрах сдвига. Первый коммутатор, в зависимости от сигнала на управляющем входе, осуществляет передачу кодов в регистрах при сдвиге либо прямо, т. е. :из (ч -1 )-го разряда регистра 1 в а-й разряд того же регистра и из (j-1)-ro разряда регистра 2 в 7-й разряд Toro же регистра, либо перекрестно, т. е. из (- -. 1)-го разряда регистра 1 в 4 -й разряд регистра 2. и из (у-1)го разряда 2 в < -.й разряд, регистра 1.

Лналогично работают 2, 3 ... К-й коммутаторы. На управляющие входы коммутаторов поступают сигналы от генератора случайных импульсов, использующего физический случайный процесс. Таким образом, прямая и перекрестная передачи кодов в регистрах сдвига чередуются случайным образом. Благодаря тсму, что физический генератор внесен в цепь управления коммутаторами, статистические характеристики генерируемых им случайных двоичных цифр практически не оказывают влияния на статистические характеристики выходной случайной последовательности

Таким образом, разбиение регистров на секции и включение между ними коммутаторов, переключаемых случайным образом, обеспечивают устранение периодичности и линейных зависимостей в выходной случайной последовательности, что повышает точность стохастических вычиоленИй.

Формула изобретения

Генератор случайных чисел, содержа щий две группы по К регистров сдвига, два сумматора по модулю два, группу сумматоров по модулю два, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности генератора, он содержит группу коммутаторов и генератор случайных имлульсов, выход которого соединен с управляющими входами всех коммутаторов группы, первый и второй входы каждого 4 -го (< =1, 2,...., k-1 ) коммутатора группы подключены соответственно к выходам -ых(j=l, 2...К) регистров сдвига первой и второй групп, первый и второй

5 9359 выходы каждого q -ro коммутатора группы подключены соответственно к входам (j+1)-х регистров сдвига первой и второй групп, выходы первого и второго сумматоров по модулю два, 5 соединены соответственно с входами пер вых регистров сдвига первой и второй групп, Первые и вторые входы первого и второго сумм торов по модулю два соединены соответственно с выходами 0

3 -х и последних регистров сдвига первой и второй группы, первый и второй входы каждого сумматора по модулю два группы подключены к выходам соовветствуюитнх регистров сдвига первой, второй групп, выходы сумматоров по модулю два группы являются выходами генератора.

Источники информании, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 557394, кл. GO6 F 1/02, 1975.

2. Яковлев В, В., Федоров P. ф. Стохастические вычислительные машины. Л., Машиностроение, 1974, с. 263 (про тотип) .

Составитель А. Карасов

Редактор К. Волошук Техред К.Мыцьо Корректор М. Шароши

Заказ 4213/52 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытйй

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

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