ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ

Генератор случайных последовательностей, содержащий блок задания статистических характеристик, блок управления, вероятностный преобразователь, регистр памяти, первый регистр кода, регистр адреса, блок памяти и коммутатор, выход которого соединен с адресным входом блока памяти, выход которого соединен с информационным входом регистра памяти, первый выход которого соединен с первым информационным входом коммутатора, а блок управления содержит два кнопочных элемента, генератор тактовых импульсов, делитель частоты, распределитель импульсов, элемент задержки, элемент НЕ, три элемента И, пять элементов ИЛИ и четыре триггера, выход генератора тактовых импульсов через элемент задержки соединен с первым входом первого элемента И и непосредственно - с входом "Сдвиг" распределителя импульсов и с входом делителя частоты, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого объединен с первым входом третьего элемента И и подключен к выходу элемента НЕ, первый выход распределителя импульсов соединен с первым входом вероятностного преобразователя и с единичным входом первого триггера, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с вторым входом вероятностного преобразователя, второй выход распределителя импульсов соединен с вторым входом третьего элемента И, с первым входом первого элемента ИЛИ и с единичным входом второго триггера, выход которого соединен с третьим входом вероятностного преобразователя, третий выход распределителя импульсов соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с четвертым входом вероятностного преобразователя, четвертый выход распределителя импульсов соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с нулевым входом первого триггера и с пятым входом вероятностного преобразователя, пятый выход распределителя импульсов соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, шестой выход распределителя импульсов - с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, седьмой выход распределителя импульсов -с третьим входом второго элемента ИЛИ, восьмой выход распределителя импульсов - с третьим входом четвертого элемента ИЛИ, девятый выход распределителя импульсов - с шестым входом вероятностного преобразователя и с первым входом пятого элемента ИЛИ, выход которого соединен с нулевым входом второго триггера, выход второго элемента И соединен с входом "Пуск" распределителя импульсов и с единичным входом третьего триггера, выход которого соединен с входом "Считывание" блока памяти, вход "Запись" которого подключен к первому выходу блока задания статистических характеристик, выход первого кнопочного элемента подключен к входу "Установка" распределителя импульсов и к вторым входам первого, третьего и пятого элементов ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен с. нулевым входом третьего триггера, выход третьего элемента И - с нулевым входом четвертого триггера, выход которого соединен с седьмым входом вероятностного преобразователя и с управляющим входом коммутатора, выход второго кнопочного элемента соединен с восьмым входом вероятностного преобразователя, с единичным входом четвертого триггера и с входом элемента НЕ, выход первого регистра кода соединен с информационным входом блока памяти и с девятым входом вероятностного преобразователя, десятый вход которого объединен с вторым информационным входом коммутатора и подключен к выходу регистра адреса, второй выход блока задания статистических характеристик соединен с одиннадцатым входом вероятностного преобразователя, выход которого соединен с третьим информационным входом коммутатора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет задания требуемой связности между элементами последовательности, он содержит блок элементов И, счетчик и второй регистр кода, выход которого соединен с установочным входом счетчика, счетный вход которого объединен с синхронизирующим входом регистра памяти и подключен к первому выходу распределителя импульсов блока управления, а выход переполнения счетчика соединен с первым входом блока элементов И, второй вход которого подключен к второму выходу регистра памяти, а выход блока элементов И является выходом генератора».
Авторское свидетельство СССР №351207, кл. G06F 7/58, 1971.
Авторское свидетельство СССР №330452, кл. G06F 7/58, 1972.
Авторское свидетельство СССР №1049903, кл. G06F 7/58 1983.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для моделирования случайных чисел с заданным законом распределения цепей Маркова и случайных последовательностей с заданной глубиной зависимости.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет задания требуемой связности между элементами последовательности.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого генератора; на фиг. 2 - схема блока управления; на фиг. 3 - диаграмма работы блока управления.

Генератор, содержит регистр 1 памяти, регистр 2 кода, счетчик 3, блок 4 элементов И, блок 5 памяти, блок 6 управления, вероятностный преобразователь 7, коммутатор 8, регистр 9 кода, регистр 10 адреса, блок 11 задания статистических характеристик 11 и связи 12-29 между блоками.

Блок 6 управления содержит делитель 30 частоты тактовых импульсов, распределитель 31 импульсов, элемент И 32, генератор 33 тактовых импульсов, элемент задержки 34, элемент И 35, элемент ИЛИ 36, триггер 37, элемент ИЛИ 38, триггер 39, элемент ИЛИ 40, 41 и 42, триггер 43, элемент НЕ 44, элемент И 45, триггер 46, кнопочные элементы 47 и 48.

Регистр 2 кода служит для хранения кода,, задающего глубину «вязкости между элементами генерирующей последовательности,

Счетчик 3 выполняет функцию делителя частоты тактовых импульсов с заданным коэффициентом деления, срабатывая по переполнению он открывает элементы И блока 4.

Получение случайных чисел с заданными законом распределения вероятностей основано на следующем алгоритме работы генератора.

Вероятностный преобразователь выдает на вход блока 5 памяти случайные равновероятностные символы, которые могут принимать К значений. В блоке 5 памяти записана по известному алгоритму автоматная таблица, в соответствии с которой в этом блоке производится функциональное преобразование слов длины r, образованных из входных символов, в случайные числа с заданным законом распределения вероятностей. Длина слов r определяется необходимой точностью представления вероятностей в требуемом законе распределения. Например, если вероятности заданы с точностью ε, то r выбирается такое, чтобы выполнялось соотношение ε>К^-1. Каждые два следующих друг за другом (смежных) слова имеют r-1 общих символов.

Функция переходов, записанная в автоматной таблице, порождает на выходе 13 последовательность состояний, являющуюся простой однородной цепью Маркова. Переходные вероятности в такой цепи задаются распределением символов, получаемых на выходе вероятностного преобразователя 7.

Если при заданной в блоке памяти 5 автоматной таблице считываем из блока 5 памяти случайные числа через число тактов меньше, чем r, то эти числа уже не независимыми. В зависимости от частоты считывания связь между числами получаемой последовательности может быть меньшей или большей, приближаясь к полной независимости, или, наоборот, к максимальной связности, когда числа снимаются в каждый такт.

Частота считывания случайных чисел на выход генератора определяется кодом, записанным в регистр 2 кода. Этот код, задающий глубину связности, является коэффициентом деления частоты импульсов, поступающих в счетчик 3 с генератора 33 тактовых импульсов.