генератор псевдослучайных последовательностей двоичных чисел

Формула изобретения

ГЕНЕРАТОР ПСЕВДОСЛУЧАЙНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ, содержащий датчики псевдослучайных чисел, первую группу элементов И, элемент ИЛИ, первый переключатель и генератор импульсов, причем выходы датчиков псевдослучайных чисел соединены с первыми входами элементов И первой группы, вторые входы которых подключены к выходам первого переключателя, выходы элементов И первой группы соединены с входами элемента ИЛИ, отличающийся тем, что в него введены второй переключатель, два элемента И, дополнительный датчик псевдослучайных чисел, вторая группа элементов И и триггер, вход установки в "1" которого является входом "Пуск" генератора, а прямой выход подключен к первым входам первого и второго элементов И, выход первого элемента И соединен с входом запуска дополнительного датчика псевдослучайных чисел, выход которого подключен к второму входу второго элемента И, выход которого соединен с первыми входами элементов И второй группы и со счетным входом первого счетчика, выход переполнения которого соединен с входом второго переключателя, выходы которого подключены соответственно к вторым входам элементов И второй группы и к входу установки в "0" триггера, выход генератора импульсов соединен с вторым входом первого элемента И и тактовыми входами датчиков псевдослучайных чисел, входы запуска которых подключены к выходам одноименных элементов И второй группы, выходы датчиков псевдослучайных чисел соединены с вторыми входами элементов И первой группы, выход элемента ИЛИ является выходом генератора и соединен со счетным входом второго счетчика, выход переполнения которого подключен к входу первого переключателя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к вычислительной и информационной технике и может быть использовано при решении задач статистического моделирования на ЭВМ, а также в различных кодирующих устройствах, использующих некоррелированные псевдослучайные последовательности двоичных чисел.

Известен рекурентный вероятностный преобразователь потока псевдослучайных двоичных чисел [1] , содержащий поочередно подключаемые на случайные интервалы времени управляемые датчики потоков случайных импульсов ДПСИ.

Недостатком таких устройств является наличие в них большого числа управляемых ДПСИ или генераторов импульсов.

Наиболее близким к рассматриваемому является датчик последовательностей псевдослучайных чисел на основе регистра сдвига с сумматором по модулю два в обратной связи [2] .

Недостатком их является наличие корреляционной зависимости в генерируемых двоичных числах из-за конечности максимального периода М при повторяемости циклов.

Изобретение лишено перечисленных недостатков.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого генератора псевдослучайных последовательностей двоичных чисел.

Генератор работает следующим образом. С генератора тактовых импульсов 1 на входы разрядных ячеек К разрядного регистра 2 с сумматором по мод. 2 в цепи обратной связи заносится короткое К-разрядное двоичное число. По сигналу "Пуск" триггер 3 "Пуск" устанавливается в единичное состояние, включая разрешающий потенциал на вторых входах элементов И 4 и 5. На первый вход элемента И 4 поступают тактовые импульсы с генератора 1 тактовых импульсов, которые проходят на вход последовательного сдвига К-разрядного регистра 2 сдвига. С выхода К-разрядного регистра 2 сдвига последовательность псевдослучайных двоичных чисел поступает на первый вход элемента И 5, которая при наличии разрешающего потенциала на его втором входе поступает на вход Р разрядного счетчика "единиц", следующих с переменной скважностью, и одновременно на вторые входы m элементов И 8. При заполнении Р-разрядного 6 счетчика "единиц" на его выходе с интервалами случайной длительности t t, определяемыми дисперсией количества "единиц", поступающих в счетчик, вырабатывается импульс сброса счетчика, поступающий на вход управления сдвигом m разрядного кольцевого 7 переключателя, при переключении ячеек которого на первых входах элементов И 8 на время случайного интервала t t устанавливаются поочередно разрешающие потенциалы, по которым на выходы соответствующих элементов И 8 в соответствии с наличием разрешающего потенциала на его входе поочередно проходят серии импульсов псевдослучайной последовательности для первоначального заполнения m независимых регистров 9 сдвига с сумматором по мод. 2 в цепи обратной связи. С выходов mn_i разрядных регистров 9 сдвига псевдослучайные последовательности двоичных чисел поступают на первые входы соответствующих элементов И 10, на вторые входы которых поступают поочередно разрешающие потенциалы с возбужденных ячеек m разрядного 13 кольцевого переключателя. Длительность разрешающего потенциала на входе элементов И 10 случайна, так как определяется интервалом случайной длительности t₁ t, с которым следуют импульсы сброса при переполнении l-разрядного счетчика 1 2"единиц", вырабатываемых соответствующим регистром 9 сдвига, подключаемым в данный момент к входу элемента ИЛИ 11. Псевдослучайная последовательность двоичных чисел с выхода элемента ИЛИ 11, являющегося выходным элементом генератора, поступает на выход генератора и одновременно на вход l-разрядного счетчика 12 единиц. При заполнении l-разрядного счетчика 12 единиц на его выходе с интервалом случайной длительности t t, определяемым дисперсией количества "единиц", требующихся для заполнения счетчика, вырабатывается импульс переполнения счетчика, поступающий на вход управления сдвигом m-разрядного кольцевого 13 переключателя. При переключении m-разрядного 13 переключателя на вторых входах элементов И 10 поочередно устанавливается разрешающий потенциал случайной деятельности t₁ t, разрешающий прохождение "единиц" и "нулей" вырабатываемой последовательности соответствующего регистра 9 на вход элемента ИЛИ 11 и на выход генератора. В результате на выходе m-входного элемента ИЛИ 11 образуется некоррелированная псевдослучайная последовательность двоичных чисел, составленная из серии псевдослучайных двоичных чисел, вырабатываемых m независимыми n_i разрядными регистрами 9 сдвига максимального периода при их периодическом первоначальном заполнении случайными двоичными числами, вырабатываемыми К-разрядным регистром 2 сдвига максимального периода.

Техническая эффективность предлагаемого генератора определяется повышением скорости выработки некоррелированных псевдослучайных последовательностей двоичных чисел за счет использования для первоначальной записи n_i разрядных двоичных чисел в m регистров сдвига короткого К-разрядного ( K < min n_i) случайного числа и его автоматического преобразования в m, n_i-разрядные псевдослучайные двоичные числа для первоначальной записи в m-независимые регистры сдвига максимального периода.