ПСЕВДОСЛУЧАЙНЫЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ И ПРОЦЕДУРЫ ИХ МАШИННОЙ ГЕНЕРАЦИИ

При статистическом моделировании систем одним из основных вопросов является учет стохастических воздействий. Количество случайных чисел, используемых для получения статистически устойчивой оценки характеристики процесса функционирования системы 5 при реализации моделирующего алгоритма на ЭВМ, колеблется в достаточно широких пределах в зависимости от класса объекта моделирования, вида оцениваемых характеристик, необходимой точности и достоверности результатов моделирования. Для метода статистического моделирования на ЭВМ характерно, что большое число операций, а соответственно и большая доля машинного времени расходуются на действия со случайными числами. Кроме того, результаты статистического моделирования существенно зависят от качества исходных (базовых) последовательностей случайных чисел. Поэтому наличие простых и экономичных способов формирования, последовательностей случайных чисел требуемого качества во многом определяет возможность практического использования машинного моделирования систем [31, 37, 46].

Рассмотрим возможности и особенности получения последовательностей случайных чисел при статистическом моделировании систем на ЭВМ. На практике используются три основных способа генерации случайных чисел: аппаратный (физический), табличный (файловый) и алгоритмический (программный).

Аппаратный способ.

При этом способе генерации случайные числа вырабатываются специальной электронной приставкой — генератором (датчиком) случайных чисел, служащей в качестве одного из внешних устройств ЭВМ. Таким образом, реализация этого способа генерации не требует дополнительных вычислительных операций ЭВМ по выработке случайных чисел, а необходима только операция обращения к внешнему устройству (датчику). В качестве физического эффекта, лежащего в основе таких генераторов чисел, чаще всего используются шумы в электронных и полупроводниковых приборах, явления распада радиоактивных элементов и т. д. Рассмотрим принцип получения случайных чисел от приставки, основанный, например, на эффекте шума в полупроводниковых приборах.

Структурная схема аппаратного генератора случайных чисел приведена на рис. 4.8, а. Здесь ИШ — источник шума; КС — ключевая схема; ФИ — формирователь импульсов; ПС — пересчетная схема. При усилении шумов на выходе ИШ получается напряжение Мц, (0, которое является случайным процессом, показанным на временной диаграмме рис. 4.8, б. Причем отрезок шумовой реализации ик (/), сформированный на интервале времени (0, 7) с помощью КС, содержит случайное число выбросов. Сравнение напряжения иж (0 с пороговым 0и позволяет сформировать на выходе ФИ серию импульсов Ыф(г). Тогда на выходе ПС может быть получена последовательность случайных чисел *,(/). Например, если провести масштабирование и принять длину интервала (О, Т) за единицу, то значения интервалов времени А*,=/<+| — /< между соседними импульсами мф(/) будут случайными числами */€(0, 1).

Аппаратный способ получения случайных чисел

Рис. 4.8. Аппаратный способ получения случайных чисел

Возможны и другие схемные решения аппаратных генераторов случайных чисел [29, 37]. Однако аппаратный способ получения случайных чисел не позволяет гарантировать качество последовательности непосредственно во время моделирования системы 5 на ЭВМ, а также повторно получать при моделировании одинаковые последовательности чисел.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >