SU1691839A2 - Генератор псевдослучайных чисел - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматизированного контрол  цифровых блоков в качестве источника последовательностей испытательных двоичных кодов. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей за счет формировани  заданных последовательностей внутри генерируемой последовательности кодов и управлени  длиной этих подпоследовательностей. Генератор содержит N D-триггеров 1 (N - число выходов генератора), N элементов 2 задержки, N эпементов И У, N сумматоров 4 по модулю два, блок 5 пам ти, блок 7 управлени , счетчик 15, дополнительный элемент задержки 12, элемент ИЛИ 13, два дополнительных элемента И 19 и 20, п регистров сдвига 11 (п - число дополнительных выходов генератора ), п мультиплексоров. 1 з.п. ф-лы. 3 ил. (Л Vf

Description

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматизированного контрол  цифровых блоков в качестве источника последовательностей испытательных двоичных кодов.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей за счет формировани  заданных подпоследовательностей внутри генерируемой последовательности кодов и управлени  длиной этих подпоследовательностей .

На фиг. 1 изображена структурна  схема генератора псевдослучайных чисел; на фиг. 2 - структурна  схема блока управлени ; на фиг. 3 - схема 6-разр дного задающего генератора псевдослучайных п оследо вйтел ьностей.

Генератор псевдослучайных последовательностей содержит N (N - число выходов генератора), D-триггеров 1, N элементов 2 задержки N элементов И 3, N сумматоров 4 по модулю два, блок 5 пам ти, вход 6 задани  числа выходов генератора, блок7 управлени , Е.ХОД 8 начальной установки генератора, вход 9 пуска генератора, вход 10 останова генератора, п регистров 11 сдвига (п - количество дополнительных выходов генератора), дополнительный элемент 12 задержки, элемент ИЛИ 13, информационный выход 14 блока управлени , счетчик 15, вход 16 сброса блока упоав- лени , выходы сигналов первой 17 и второй

18синхросерий блока управлени , первый

19и второй 20 дополнительные элементы И, вход 21 задани  генерируемого код,э, п мультиплексоров 22, вход 23 задани  количества подпоследовательностей генератора , дополнительные выходы 24 генератора.

Блок управлени  состоит из генератора 25 непересекающихс  последовательностей , первого выхода 26 генератора непересекающихс  последовательностей, первого элемента И 27, второго выхода 28 генератора непересекающихс  последовательностей , второго элемента И 29, первого элемента ИЛИ 30, второго триггера 31, второго 32 и третьего 33 элементов ИЛИ, счетчика 34, элемента 35 задержки и первого триггера 36.

Работу генератора псевдослучайных чисел можно разделить на два этапа; первый - настройка и начальна  установка генератора , второй - генераци  испытательных кодов .

На первом этапе оператор с пульта управлени  задает ДЕЮИЧНЫЙ т-разр дный код числа N, при этом N не должно превышать максимально возможное количество выходов задающего генератора. Этот двоичный m-разр дный код числа N поступает на информационные входы блока 5 пам ти, выходной двоичный код блока пам ти 5 задает количество и последовательность D- и

Т-триггеров задающего генератора. Код числа N поступает также в блок 7 управлени  на группу входов 6, Далее оператор по входу 21 устанавливает двоичный код длиной N, который генерируетс  задающим генератором по j-му разр ду на N тактах, предшествующих выбранному исходному состо нию задающего генератора. Исходное состо ние задающего генератора может быть произвольным не нулевым, при

этом необходимо определить соответствующий код начальной установки п регистров сдвига 11. После этого в блок 7 управлени  на вход 8 подаетс  сигнал Начальна  установка , который соответствует тактовому

сигналу первой синхросерий сигналов с выхода 26 генератора 25. Этим же сигналом устанавливаетс  начальный код (начальные состо ни  D-триггеров 1) задающего генератора и записываетс  в п регистров 11

сдвига исходный двоичный код с входа 21. Далее сигнал Начальна  установка, задержанный элементом 12 задержки нз врем  г , необходимое дл  установлени  сигналов на выходной m-разр дной шине 14 блока 7 управлени , поступает через элемент ИЛИ 13 на управл ющий вход счетчика 15. В результате в счетчик 15 переписываетс  информаци  с выходной m-разр дной шины 14 блока 7 управлени  (двоичный код числа (N-2). На

пульте управлени  оператор набирает двоичный 1-разр дный код числа h, который   виде потенциалов поступает по входной шине 23 генератора псевдослучайных чисел на адресные входы мультиплексоров 22..8 итоге на выходы 24 генератора псевдослучайных чисел и-на информационные разр ды сдвига соответствующих регистров 11 сдвига подключаютс  требуемые разр ды с регистров 11 сдвига. При этом необходимо

соблюдение следующего услови : N - , где п - количество информационных выходов генератора.

Этап генерации испытательных кодов начинаетс  с приходом на вход 9 блока 7

- управлени  сигнала Пуск, который соответствует тактовому сигналу первой синхросерий с выхода 26 генератора. Сигналы Начальна  установка и Т1уск могут формироватьс  оператором. С выхода 18 блока 7

управлени  на тактовые входы сдвига регистров 11 сдвига поступают сигналы, соответствующие второй синхросерий с выхода 28 генератора 25, вызыва  последовательный сдвиг информации в каждом из них, при

этом на информационный вход сдвига первого регистра сдвига 11 поступает сигнал с выхода одного любого J-ro элемента задержки 2(j 1, N). Тактовый импульс с выхода 18 блока 7 управлени  поступает также на первые входы элементов И 19 и 20. Если на j-м выходе задающего генератора установилс  нулевой потенциал, то, поступа  на вторые входы элементов И 19 и 20, он блокирует выход элемента И 20 и открывает элемент И 19 (второй вход элемента И 19 инверсный). В результате на вход -Г счетчика 15 поступает импульс, который вызывает отрицательное приращение содержимого счетчика 15. Если же на j-м выходе задающего генератора псевдослучайных последовательностей установилс  единичный потенциал, то, наоборот, выход элемента И 19 блокируетс , элемент И 20 открываетс , разреша  прохождение тактового сигнала с выхода 18 блока 7 управлени  через элемент ИЛИ 13 на управл ющий вход счетчика 15. При этом информаци  (двоичный код числа (N-2) с выходной т-раз- р дной шины 14 блока 7 управлени  переписываетс  в счетчик 15. т.е. счетчик 15 возвращаетс  в исходное состо ние. С выхода 17 блока 7 управлени  на синхровходы D-триггеров 1 задающего генератора поступают тактовые сигналы, соответствующие первой синхросерии с выхода 26 генератора 25 блока 7 управлени . В результате с приходом каждого импульса на синхровходы D-триггеров 1 задающего генератора на выходах последнего возникает двоичный N- разр дный,код, причем временной сдвиг между импульсами, поступающими с выходов 17 и 18 блока 7 управлени , выбираетс  из услови  установлени  уровн  потенциалов на выходах задающего генератора псевдослучайных последовательностей.

Функциональным назначением счетчика 15  вл етс  реакци  на по вление на j-м выходе задающего генератора подр д (N-1) нулевых потенциалов. С по влением на J-M выходе задающего генератора (N-1) подр д идущих нулей на выходе 16 счетчика 15 возникает импульс заема, который поступает на соответствующий вход блока управлени  7. В результате очередной импульс с выхода 17 блока управлени  7 блокируетс  и этот же нуль с j-ro выхода задающего генератора повторно записываетс  в первый регистр 11 сдвига группы из п регистров 11 сдвига с одновременным сдвигом информации в них. Данное техническое решение необходимо дл  того, чтобы занести в регистры 11 сдвига N-й нуль, который нам дает нулевой код, в то врем  как нулевой код задающий генератор псевдослучайных последовательностей не дает. На прот жении всей работы устройства полезна  информаци  снимаетс  с выходов 24 группы из п мультиплексоров 22.

5Блок 7 управлени  рабвтает следующим

образом.

По сигналу Начальна  установка информаци  с (лл-1) первых разр дов входной m-разр дной шины 6 блока 7 управлени 

0 записываетс  в счетчик 34, триггеры 31 и 36 устанавливаютс  в нулевое состо ние. Сигнал Начальна  установка, задержанный элементом 35 задержки на врем  тг , необходимое дл  записи начальной информации

5 (двоичный код числа N) в счетчик 34, поступает на вход -1 последнего, В результате содержимое счетчика 34 получает отрицательное приращение на единицу. Выходы счетчика 34 в совокупности с незадейство0 ванным т-м разр дом входной шины 6 образуют на выходной шине 14 блока управлени  7 двоичный код числа (N-2). Выходы 17 и 18 элементов И 27 и 29 заблокированы нулевыми сигналами с выходов

5 триггеров 31 и 36.

Сигнал Пуск, поступающий на вход 9 блока 7 управлени  с пульта оператора, устанавливает в единичное состо ние триггеры 31 и 36. Единичный сигнал с выхода

0 триггера 36 открывает элемент И 27, разреша  прохождение импульсов первой синхросерии с выхода 26 генератора.

Импульс, поступивший на вход 16 блока 7 управлени , пройд  через элемент ИЛИ

5 33, сбрасывает триггер 31 в нуль В результате выход 17 элемента И 27 блокируетс . Очередной импульс с выхода 28 генератора 25 тактовых импульсов через элемент ИЛИ 30 устанавливает триггер 31 в единичное

0 состо ние, элемент И 27 открываетс . Сигнал Останов, поступающий на вход 10 блока 7 управлени , сбрасывает триггер 36 в нулевое состо ние, в результате чего выходы 17 и 18 элементов И 27 и 29 блокируют5 с .

Рассмотрим работу генератора псевдослучайных чисел на конкретном примере.

На фиг. 3 приведена схема шестиразр дного (N 6) задающего генератора псев0 дослучайных последовательностей, который состоит из одного D-триггера 37 и п ти Т-триггеров 38, соединенных последовательно .

Единичный выход последнего Т-тригге5 ра 38 подключен к информационному входу первого Ь-триггера 37. Единичные выходы триггеров  вл ютс  выходами задающего генератора. Вход 8 генератора псевдослучайных чисел подсоединен к S-входам всех

триггеров, а вход 17 - к синхровходам триггеров .

Пусть количество информационных аь- ходов генератора равно 3, h 21(2.).

В таблице приведен пример работы генератора псевдослучайных чисел в течение 65 тактов.

Ф.ормула изобретени  1. Генератор псевдослучайных чисел по авт. св. № 1280619, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей путем формировани  заданных последовательностей внутри генерируемой последовательности кодов и управлени  длиной этих подпоследоЕ атепь ностей, в него введены два дополнительных элемента И, дополнительный элемент задержки , элемент ИЛИ, блок управлении, счетчик, п регистров сдвига (где ,N- разр дность исходных последовательностей генератора; п - число формируемых подпоследовательностей) и п мультиплексоров , причем вход задани  числа выходных разр дов генератора соединен с адресным входом блока пам ти и входом задани  чма- ла выходных разр дов генератора блока управлени , входы начальной установки, пуска и останова которого  вл ютс  соответственно одноименными входами генератора , выход сигналов первой синхросерми блока управлени  подключен к тактовым входам D-триггеров, выход сигналов второй синхросерии блокь управлени  соединен с тактовыми входами регистров сдвига и с первыми входами первого и второго дополнительных элементов И, выходj-ro элемента задержки (j 1, N - количество выходов генератора) подключен к входу сдвига первого регистра сдвига и вторым входам первого и второго дополнительных элементоа И, выходы которых подключены соответственно к вычитающему входу счетчика и первому входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с установочным входом счетчика, выход заема которого соединен с входом сброса блока управлени , вы ход длительности цикла которого соединен с информационным входом счетчика, вход начальной установки генератора соединен с установочными входами D-триггеров, с входами записи регистров сдвига и через дополнительный элемент задержки с вторым входом элемента ИЛИ, выход q-ro регистра сдвига

(q ТГп) подключен к информационному 1зходу q-ro мультиплексора, выход 1-го мультиплексора (1 1, п-1 соединен с входом сдвига (i+1)-ro регистра сдвига, информационные входы регистров сдвига  вл ютс  «ходом задани  выходной последовательности на предпоследнем такте цикла формировани  генерируемого кода генератора, адресные входы мультиплексоров - входами задани  количества последовательностей генератора, выходы мультиплексоров - выходами подпоследовательностей генератора .

2. Генератор по п. 1,отличающийс 

гем, что блок управлени  содержит два триггера , три элемента ИЛИ, два элемента И, элемент задержки, счетчик и генератор непересекающихс  последовательностей, вход пуска блока соединен с установочным

входом первого триггера и с первым входом первого элемента ИЛИ, вход останова - с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу сброса первого триггера, выход которого соединен с

первыми входами первого и второго элементов И, вхсд начальной установки блока соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, с вторым входом второго элемента ИЛИ, с установочным входом счетчика и через элемент задержки с вычитающим входом счетчика, вход сброса блока подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу сброса второго триггера, выход которого соединен

с вторым входом первого элемента И, третий вход которого подключен к первому выходу генератора непересекающихс  последовательностей, второй выход которого соединен с вторыми входами второго элемента И и. первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к установочному входу второго тритера, (т-1) старшие разр ды (т - разр дность числа N) задани  числа выходных разр дов генератора блока соединены с информационным входом счетчика, разр дные выходы которого  вл ютс  выходами т-1 старших разр дов выхода длительности цикла блока, m-й разр дный вход задани  числа выходных разр дов блока соединен с т-м разр дным выходом длительности цикла блока, выходы первого и второго элементов И  вл ютс  выходами соответственно сигналов первой м второй син- хросерий блока.

AT

2

A3

м

A5

6

37

38

rS

35

30

38

Фие.З

Claims (2)

1. Ф. орм у ла изобретения

   1. Генератор псевдослучайных чисел по авт. св. № 1280619, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем формирования заданных последовательностей внутри генерируемой’ последовательности кодов и управления .длиной этих подпоследовательностей, в него введены два дополнительных элемента И„ дополнительный элемент задержки, элемент ИЛИ, блок управления, счетчик, η регистров сдвига (где n<N,N-^; разрядность исходных последовательностей генератора; п - число формируемых подпоследовательностей) и η мультиплексоров, причем вход задания числа выходных разрядов генератора соединен с адресным входом блока памяти и входом задания числа выходных разрядов генератора блока управления, входы начальной установки, пуска и останова которого являются соответственно одноименными входами генератора, выход сигналов первой синхросерии блока управления подключен к тактовым входам D-триггеров, выход сигналов второй синхросерии блока управления соединен с тактовыми входами регистров сдвига и с первыми входами первого и второго дополнительных элементов И, выходj-ro элемента задержки () = 1, N - количество выходов генератора) подключён к входу сдвига первого регистра сдвига и вторым входам первого и второго дополнительных элементов И, выходы которых подключены соответственно к вычитающему входу счетчика и первому входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с установочным входом счетчика, выход заема которого соединен с входом сброса блока управления, выход длительности цикла которого соединен с информационным входом счетчика, вход начальной установки генератора соединен с установочными входами D-триггеров, с входами записи регистров сдвига и через дополнительный элемент задержки с вторым входом элемента ИЛИ, выход q-ro регистра сдвига (q ТГп) подключен к информационному входу q-ro мультиплексора, выход i-ro мультиплексора (1 = 1, п-1 соединен с входом сдвига (i+1)-ro регистра сдвига, информационные входы регистров сдвига являются входом задания выходной последовательности на предпоследнем такте цикла формирования генерируемого кода генератора, адресные входы мультиплексоров - входами задания количества последовательностей генератора, выходы мультиплексоров выходами подпоследовательностей генератора.
2. 2. Генератор поп. 1,отличающийся тем, что блок управления содержит два триггера, три элемента ИЛИ, два элемента И, элемент задержки, счетчик и генератор непересекающихся последовательностей, вход пуска блока соединен с установочным входом первого триггера и с первым входом первого элемента ИЛИ, вход останова - с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу сброса первого триггера, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вход начальной установки блока соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, с вторым входом второго элемента ИЛИ, с установочным входом счетчика и через элемент задержки с вычитающим входом счетчика, вход сброса блока подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу сброса второго триггера, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, третий вход которого подключен к первому выходу генератора непересекающихся последовательностей, второй выход которого соединен с вторыми входами второго элемента И и первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к установочному входу второго триггера, (гп-1) старшие разряды (гл - разрядность числа N) задания числа выходных разрядов генератора блока соединены с информационным входом счетчика, разрядные выходы которого являются выходами т-1 старших разрядов выхода длительности цикла блока, m-й разрядный вход задания числа выходных разрядов блока соединен с т-м разрядным выходом длительности цикла блока, выходы первого и второго элементов И являются выходами соответственно сигналов первой и второй синхросерий блока.