RU2103725C1 - Random number generator with uniform distribution - Google Patents
Random number generator with uniform distribution Download PDFInfo
- Publication number
- RU2103725C1 RU2103725C1 RU94042350/09A RU94042350A RU2103725C1 RU 2103725 C1 RU2103725 C1 RU 2103725C1 RU 94042350/09 A RU94042350/09 A RU 94042350/09A RU 94042350 A RU94042350 A RU 94042350A RU 2103725 C1 RU2103725 C1 RU 2103725C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- counter
- output
- numbers
- input
- outputs
- Prior art date
Links
Landscapes
- Time Recorders, Dirve Recorders, Access Control (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться при статистических исследованиях. The invention relates to computer technology and can be used in statistical studies.
Аналогом предлагаемого датчика является датчик случайных равновероятных двоичных чисел [1], содержащий генератор случайных импульсов, триггер, источник синхронизирующих импульсов, два вентиля, две линии задержки. An analogue of the proposed sensor is a sensor of random equiprobable binary numbers [1], which contains a random pulse generator, a trigger, a source of synchronizing pulses, two valves, two delay lines.
Недостатками аналога являются низкая точность и узкие функциональные возможности. The disadvantages of the analogue are low accuracy and narrow functionality.
Аналогом предлагаемого датчика является также генератор случайных равновероятных двоичных чисел [2], содержащий генератор случайных импульсов, триггер, генератор тактовых импульсов, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, генератор прямоугольных импульсов. An analogue of the proposed sensor is also a random equiprobable binary number generator [2], containing a random pulse generator, a trigger, a clock pulse generator, an EXCLUSIVE OR element, a rectangular pulse generator.
Недостатком этого аналога являются его узкие функциональные возможности, обусловленные малой разрядностью формируемого на выходе датчика кода. The disadvantage of this analogue is its narrow functionality, due to the low capacity of the code generated at the output of the sensor.
Прототипом предлагаемого датчика является генератор случайных чисел [3], содержащий генератор тактовых импульсов, первый и второй счетчики, мультивибратор, триггер, элемент задержки, ключ, источник постоянного напряжения, четыре элемента И и группу элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. The prototype of the proposed sensor is a random number generator [3], containing a clock pulse generator, first and second counters, a multivibrator, a trigger, a delay element, a key, a constant voltage source, four AND elements and an exclusive OR group of elements.
Недостатком прототипа является низкое качество моделирования - в выходной последовательности содержатся серии повторяющихся или близких по значению сильно коррелированных двоичных чисел, причем каждая из этих серий содержит только четные или нечетные числа. The disadvantage of the prototype is the low quality of the simulation - in the output sequence contains a series of repeating or close in value strongly correlated binary numbers, and each of these series contains only even or odd numbers.
Решаемая изобретением техническая задача - повышение качества моделирования за счет исключения из выходной последовательности моделируемого потока двоичных случайных чисел серий повторяющихся или близких двоичных чисел, а также снижения корреляции между числами последовательности. The technical problem solved by the invention is to improve the quality of modeling by eliminating a series of repeated or close binary numbers from the output sequence of the simulated stream of binary random numbers, as well as reducing the correlation between the sequence numbers.
Указанная задача решается тем, что в генератор случайных чисел, содержащий генератор прямоугольных импульсов, элемент И, первый счетчик и второй счетчик, выходы разрядов которого соединены с первыми входами соответствующих элементов "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" группы из "n" элементов "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ", выходы которых являются выходами устройства, дополнительно введены блок памяти, элемент ИЛИ, кнопка с контактами и резистор, при этом ко вторым входам элементов "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" группы из "n" элементов "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" подключены через блок памяти выходы соответствующих разрядов первого счетчика, тактовый вход которого подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, соединенному с тактовым входом второго счетчика, выходы которого через элемент И соединены с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен со входом установки нуля первого счетчика и через резистор подключен к шине единичного потенциала, а через контакты кнопки - к шине нулевого потенциала, а выход элемента ИЛИ соединен со входом установки нуля второго счетчика. This problem is solved in that in a random number generator containing a square-wave pulse generator, an AND element, a first counter and a second counter, the outputs of which bits are connected to the first inputs of the corresponding "EXCLUSIVE OR" groups of "n" EXCLUSIVE OR elements, the outputs which are the outputs of the device, an additional memory block, an OR element, a button with contacts and a resistor are introduced, while the second inputs of the EXCLUSIVE OR elements of the "n" EXCLUSIVE OR elements are connected through the memory block of the corresponding bits of the first counter, the clock input of which is connected to the output of the square-wave generator connected to the clock input of the second counter, the outputs of which through the AND element are connected to the first input of the OR element, the second input of which is connected to the zero setting input of the first counter and connected to the resistor the unit potential bus, and through the contacts of the button - to the zero potential bus, and the output of the OR element is connected to the zero setting input of the second counter.
Существенными отличиями предлагаемого датчика являются новая структура устройства, а также использование в его схеме новых элементов - блока памяти, элемента ИЛИ кнопки и резистора. Эти существенные отличия обеспечивают достижение положительного эффекта - повышение качества моделирования за счет исключения из выходной последовательности моделируемого потока двоичных случайных чисел серий повторяющихся или близких двоичных чисел, а также снижения корреляции между числами последовательности. Significant differences of the proposed sensor are the new structure of the device, as well as the use in its circuit of new elements - a memory unit, an element OR buttons and a resistor. These significant differences ensure the achievement of a positive effect - improving the quality of modeling by eliminating a series of repeated or close binary numbers from the output sequence of the simulated stream of binary random numbers, as well as reducing the correlation between sequence numbers.
На чертеже представлена схема датчика. The drawing shows a diagram of the sensor.
Датчика содержит генератор 1 прямоугольных импульсов (ГПИ), выход которого соединен с тактовыми входами первого 2 и второго 3 счетчиков, выход первого счетчика 2 соединен со входом блока 4 памяти (БП), выход которого соединен со вторыми входами соответствующих элементов "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" группы 5 из "n" элементов "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ", выходы которых являются выходами датчика, вход установки нуля первого счетчика 2 соединен с первым входом элемента ИЛИ 6 и подключен через резистор 7 к шине единичного потенциала, а также через контакты кнопки 8 связан с шиной нулевого потенциала, выход элемента ИЛИ 6 соединен со входом установки нуля второго счетчика 3, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих элементов "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" группы 5 из "n" элементов "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" и со входами элемента И 9, выход которого соединен со вторым входом элемента ИЛИ 6. The sensor contains a rectangular pulse generator (GUI) 1, the output of which is connected to the clock inputs of the first 2 and second 3 counters, the output of the first counter 2 is connected to the input of the memory unit 4 (PS), the output of which is connected to the second inputs of the corresponding EXCLUSIVE OR elements of the group 5 of the "n" EXCLUSIVE OR elements, the outputs of which are the sensor outputs, the zero-setting input of the first counter 2 is connected to the first input of the OR 6 element and connected through the resistor 7 to the unit potential bus, and also connected via the contacts of the button 8 to by a zero potential bus, the output of the OR element 6 is connected to the input of the zero setting of the second counter 3, the outputs of which are connected to the first inputs of the corresponding EXCLUSIVE OR elements of group 5 of the "n" EXCLUSIVE OR elements and to the inputs of the And 9 element, the output of which is connected with the second input of the OR element 6.
В датчике используются двоичные счетчики 2 и 3. В блок 4 памяти предварительно заносятся двоичные многоразрядные числа, например, 8-разрядные, распределенные по равномерному закону. Число разрядов второго счетчика 3 равняется числу разрядов чисел, размещенных в БП 4, т.е. также 8. Элемент И 9 имеет 8 входов. В качестве примера рассмотрим вариант реализации датчика, при котором число разрядов счетчика 2 и, соответственно, количество хранящихся в БП 4 чисел также равны 8. The binary counters 2 and 3 are used in the sensor. Binary multi-digit numbers, for example, 8-bit ones, distributed according to the uniform law, are pre-recorded in the memory unit 4. The number of bits of the second counter 3 is equal to the number of bits of numbers placed in BP 4, i.e. also 8. Element And 9 has 8 inputs. As an example, consider a sensor implementation in which the number of bits of the counter 2 and, accordingly, the number of 4 numbers stored in the PSU are also equal to 8.
Датчик работает следующим образом. The sensor operates as follows.
При нажатии на кнопку 8 на входах установки нуля счетчиков 2 и 3 появляется единичное напряжение, что приводит к их установке в нулевое состояние. Выходной код счетчика 2 приложен ко входу БП 4-в результате на выходе блока 4 появляется двоичное 8-разрядное число, хранящееся в ячейке БП 4 с адресом 00000000. Это число прикладывается к первым входам группы 5 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, ко вторым входам которых с выхода счетчика 3 приложен код 00000000. В результате в первом такте на выходе датчика появляется число, хранящееся в ячейке БП 4 по адресу 00000000. When you press the button 8 at the inputs of the zero setting of the counters 2 and 3, a unit voltage appears, which leads to their installation in a zero state. The output code of counter 2 is attached to the input of the PSU 4, as a result, the output of block 4 displays a binary 8-bit number stored in the cell of the PSU 4 with the address 00000000. This number is applied to the first inputs of group 5 of the EXCLUSIVE OR elements, to the second inputs of which are output counter 3, the code 00000000 is attached. As a result, in the first clock cycle, the number stored in the cell of BP 4 at the address 00000000 appears at the output of the sensor.
По заднему фронту первого импульса с выхода ГПИ 1 содержимое счетчиков 2 и 3 становится равным 00000001. При этом к первым входам группы 5 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ прикладывается число, хранящееся в ячейке БП 4 с адресом 00000001. Теперь, учитывая, что код счетчика 3 отличен от нуля только в младшем разряде, с выхода БП 4 на выход датчика пропускается двоичное число, у которого сохранены без изменений значения старших разрядов и инвертировано значение младшего разряда. On the trailing edge of the first pulse from the output of the GUI 1, the contents of the counters 2 and 3 become equal to 00000001. At the same time, the number stored in the power supply unit 4 with the address 00000001 is applied to the first inputs of group 5 of the EXCLUSIVE OR elements. Now, considering that the counter code 3 is different from zero only in the low order, from the output of BP 4 to the sensor output a binary number is passed, in which the values of the high order bits are stored without changes and the value of the low order is inverted.
При последующих срабатываниях счетчиков 2 и 3 на первые входы группы 5 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ поочередно подаются числа, размещенные в ячейках БП 4, и, в зависимости от кода счетчика 3, приложенного ко вторым входам группы 5 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, на выходе датчика появляются эти же числа с инвертированными значениями некоторых разрядов. Инвертирование осуществляется с теми разрядами, которым соответствуют единичные значения разрядов в выходном коде счетчика 3. В процессе работы датчика тем большему искажению подвергаются хранящиеся в ячейках БП 4 двоичные числа, чем больше код счетчика 3. During subsequent triggering of counters 2 and 3, the first inputs of the group of 5 EXCLUSIVE elements are fed alternately to the numbers placed in the cells of BP 4, and, depending on the code of the counter 3 applied to the second inputs of the group 5 of EXCLUSIVE OR items, the same numbers with inverted values of some digits. Inversion is carried out with those bits that correspond to unit values of bits in the output code of counter 3. During the operation of the sensor, the binary numbers stored in the cells of BP 4 are subject to more distortion, the larger the code of counter 3.
После окончания 255-го такта ГПИ 1 содержимое счетчиков 2 и 3 становится равным 11111111, на выходе БП 4 появляется число, хранящееся в его последней ячейке с указанным адресом. Поскольку при этом все входные сигналы элемента И 9 становятся единичными, то на его выходе также появляется единичное напряжение, которое, проходя через элемент ИЛИ 6, обнуляет содержимое счетчика 3. В результате в 256-м такте на выходе датчика появляется без изменений число, хранящееся в последней ячейке БП 4. After the end of the 255th cycle of the GUI 1, the contents of the counters 2 and 3 becomes 11111111, at the output of the BP 4, the number stored in its last cell with the specified address appears. Since at the same time all the input signals of the And 9 element become single, a unit voltage also appears on its output, which, passing through the OR 6 element, resets the contents of counter 3. As a result, the number stored in the 256th output appears unchanged in the last cell of BP 4.
В 257-м такте код счетчика 2 становится равным 00000000, а код счетчика 3 - 00000001. В результате на выходе датчика появляется число, хранящееся в первой ячейке БП 4 с инвертированным младшим разрядом и т. д. In the 257th cycle, the counter code 2 becomes 00000000, and the counter code 3 becomes 00000001. As a result, the number stored in the first cell of BP 4 with the inverted low order, appears on the output of the sensor, etc.
Таким образом, благодаря тщательному "перемешиванию" чисел из БП 4 с кодом счетчика 3, на выходе датчика формируется последовательность равномерно распределенных случайных двоичных чисел. Эта последовательность равна произведению последовательностей хранящихся в БП 4 чисел (256) и кодов счетчика 3 в одном цикле его работы (255), учитывая, что они выражены взаимно простыми числами. Thus, due to careful "mixing" of numbers from BP 4 with counter code 3, a sequence of uniformly distributed random binary numbers is formed at the output of the sensor. This sequence is equal to the product of the sequences of numbers (256) stored in BP 4 and counter codes 3 in one cycle of its operation (255), given that they are expressed by mutually prime numbers.
Преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с известными является повышение качества моделирования за счет исключения из выходной последовательности моделируемого потока двоичных случайных чисел серий повторяющихся или близких по значению двоичных чисел, а также снижения корреляции между числами последовательности. В БП 4 могут быть размещены двоичные числа, распределенные по любому закону - независимо от их закона распределения на выходе датчика моделируются равномерно распределенные двоичные числа; при размещении в БП 4 равномерно распределенных двоичных чисел получаемая на выходе датчика последовательность чисел имеет также равномерное распределение с более высокой степенью совпадения этой последовательности с теоретическим законом распределения, чем исходная последовательность чисел в БП 4. The advantage of the proposed technical solution compared to the known ones is to increase the quality of modeling by eliminating from the output sequence of the simulated stream of binary random numbers of series of repeating or close in value binary numbers, as well as reducing the correlation between sequence numbers. In BP 4 binary numbers distributed according to any law can be placed - regardless of their distribution law, uniformly distributed binary numbers are modeled at the output of the sensor; when placing evenly distributed binary numbers in BP 4, the sequence of numbers obtained at the output of the sensor also has a uniform distribution with a higher degree of coincidence of this sequence with the theoretical distribution law than the original sequence of numbers in BP 4.
Источники информации:
1. А.с. 285344 СССР, МКИ G 06 F 7/58, 1969.Sources of information:
1. A.S. 285344 USSR, MKI G 06 F 7/58, 1969.
2. А.с. 1374221 СССР, МКИ G 06 F 7/58, 1986. 2. A.S. 1374221 USSR, MKI G 06 F 7/58, 1986.
3. А.с. 1566346 СССР, МКИ G 06 K 7/58, 1990, (прототип). 3. A.S. 1566346 USSR, MKI G 06 K 7/58, 1990, (prototype).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94042350/09A RU2103725C1 (en) | 1994-11-23 | 1994-11-23 | Random number generator with uniform distribution |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94042350/09A RU2103725C1 (en) | 1994-11-23 | 1994-11-23 | Random number generator with uniform distribution |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94042350A RU94042350A (en) | 1996-09-27 |
RU2103725C1 true RU2103725C1 (en) | 1998-01-27 |
Family
ID=20162716
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94042350/09A RU2103725C1 (en) | 1994-11-23 | 1994-11-23 | Random number generator with uniform distribution |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2103725C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000064547A1 (en) * | 1999-04-21 | 2000-11-02 | Tamazi Georgievich Nadibaidze | Method for determining a random game index |
-
1994
- 1994-11-23 RU RU94042350/09A patent/RU2103725C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000064547A1 (en) * | 1999-04-21 | 2000-11-02 | Tamazi Georgievich Nadibaidze | Method for determining a random game index |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94042350A (en) | 1996-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0240546B1 (en) | Random sequence generators | |
US3633015A (en) | Adjustable cycle length pseudorandom sequence generator | |
US3423683A (en) | Binary random number generator using switching tree and wide-band noise source | |
RU2103725C1 (en) | Random number generator with uniform distribution | |
US3284715A (en) | Electronic clock | |
US4205303A (en) | Performing arithmetic using indirect digital-to-analog conversion | |
RU2103726C1 (en) | Random number generator with increased precision uniform distribution | |
RU2203503C2 (en) | Random binary number generator with multistage equalizer (alternatives) | |
RU2081450C1 (en) | Generator of n-bit random sequence | |
RU2761135C1 (en) | Counter with saving the number of units | |
SU1116430A1 (en) | Stochastic binary cell | |
SU459773A1 (en) | Random Code Sensor | |
SU962935A1 (en) | Pseudorandom time interval generator | |
SU642704A1 (en) | Arrangement for computing the function: (x2-y2) raised to the minus 1/2 power | |
RU187997U1 (en) | PROBABILITY OF FINDING AN ANALYTICAL PROBABILITY FOR A GROUP OF JOINT EVENTS IN A DIRECTED GRAPH | |
SU445053A1 (en) | Digital display device | |
SU1124293A1 (en) | Random process generator | |
RU2081451C1 (en) | Generator of random number sequence | |
SU836756A1 (en) | Pulse repetition frequency multiplying device | |
SU739603A1 (en) | Multichannel pseudorandom number generator | |
SU742910A1 (en) | Pseudorandom binary train generator | |
SU769550A1 (en) | Stochastic device for dividing binary numbers | |
SU544962A1 (en) | Paging device | |
RU1786485C (en) | Pseudorandom number generator | |
SU430365A1 (en) | RANDOM NUMBER GENERATOR |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051124 |