способ формирования регулярных последовательностей с элементами, составленными из двоичных сигналов
Классы МПК: | G06F7/58 генераторы случайных или псевдослучайных чисел G06F17/10 комплексные математические операции G06N7/08 использующие хаотические модели или модели нелинейных систем |
Автор(ы): | Кулаков Игорь Анатольевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Кулаков Игорь Анатольевич (RU), Москвин Юрий Васильевич (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2011-08-19 публикация патента:
10.12.2012 |
Изобретение относится к цифровой технике и может быть использовано для генерации случайных чисел и преобразования данных, обработки шумоподобных сигналов, идентификации, аутентификации и авторизации, в стохастических системах и устройствах, системах представления и отображения информации, информационно-коммуникационных и сенсорных устройствах и системах. Техническим результатом является формирование регулярных двоичных последовательностей, являющихся исходными для осуществления преобразований и получения последовательностей (бесповторных или равноповторных) с периодом не менее заданного, с предопределенными, характерными для реальных процессов гармоничными и хаотичными свойствами. Реализуемые на его основе многоразрядные устройства характеризуются устойчивым, функционально непредсказуемым поведением, исчерпывающе полным параллелизмом и простотой в реализации, малыми аппаратными и энергетическими затратами, высоким уровнем производительности. Устройство, реализующее способ, содержит генератор тактовых импульсов, блок нелинейных управляемых элементов, состоящих из логических элементов с перестраиваемой конфигурацией, D-триггеры. 2 з.п. ф-лы, 30 ил., 2 табл.
Формула изобретения
1. Способ формирования регулярных последовательностей с элементами, составленными из двоичных сигналов, включающий в себя
- итерационный процесс осуществления действий в дискретном времени , начиная с некоторого начального момента времени t 0, над двоичными, идентифицируемыми как 0 или 1, сигналами материальной природы, входящими в состав функционально связанных между собой двоичных блоков, которые формируют из двоичных разрядов, нумеруемых согласно принятым правилам по степени 2j-1 , а сами разряды в упомянутых блоках размещают в порядке, предписываемом техническим результатом; а
- упомянутые действия задают на множестве действий, с подмножеством действий, представляемых нелинейными двоичными операциями и над сигналами, осуществляемых посредством соответствующих им логических элементов {NAND, AND} и {NOR, OR}, из множества логических элементов {NAND, AND, NOR, OR} и подмножеством действий, представляемых цифровыми устройствами - нелинейными управляемыми логическими элементами / {NAND/NOR, AND/OR} и / {NOR/ NAND, OR/AND}, из множества управляемых логических элементов {NAND/NOR, AND/OR, NOR/NAND, OR/AND};
- а каждому очередному np-разрядному элементу pi P , представляемой способом, не менее чем одной, двоичной последовательности P , ставят в соответствие сигналы поступающие с разрядов j (n+ )-разрядного двоичного образующего блока Z, а указанное приращение разрядности блока задают равным 0 или 1;
- и при этом состояние образующего блока Z изменяют согласно с упомянутым временем ti хода итерационного процесса в зависимости от его предшествующих состояний, исходя из предписываемой техническим результатом зависимости очередных элементов pi P последовательности P , от изменений ее предшествующих элементов;
- при этом по ходу упомянутого процесса состояние двоичных разрядов образующего блока Z изменяют исходя из формальных условий, что при замене константой или изоляции внешних по отношению к упомянутому процессу переменных сигналов изменения сигналов z k в каждом из младших разрядов блока Z не зависят от изменений сигналов zl в каждом из его старших разрядов что фактически означает отсутствие обратных связей между составляющими блок Z разрядами j; при этом
- упомянутый итерационный процесс включает в себя n-разрядные двоичные блоки:
- базовый блок G сигналов gj G и нелинейный блок Q сигналов которые формируют в зависимости от предшествующих состояний блока Z;
- управляющий блок C сигналов которые задают в зависимости или независимо от предшествующих состояний блока Z, при этом блок C, у которого все поступающие из разрядов сигналы неидентифицируемы, считают пустым;
- а сигналы образующего блока Z формируют прямо, без смещения ( =0) или со смещением =1 на один разряд, в зависимости от состояния cj разряда j управляющего блока C и двоичных сигналов { zj, zj};
- при идентифицируемом сигнале cj сигнал zj+ формируют в соответствии с логическим выражением путем выбора одного из двух двоичных сигналов { zj, zj}, формируемых исходя из индексируемых { j, j} по номеру разряда j блока C упомянутых операций и , осуществляемых посредством соответствующего нелинейного управляемого логического элемента / или / с перестраиваемой конфигурацией по сигналу cj ; так, что
- при сигнале cj, идентифицируемом как 0, сигнал zj+ отождествляют zj+ = zj с сигналом zj; а
- при сигнале cj, идентифицируемом как 1, сигнал zj+ отождествляют zj+ = zj с сигналом zj;
- а в случае, когда упомянутый сигнал cj не идентифицируется, как предписывают изначально, сигнал zj+ отождествляют с сигналом zj или с сигналом zj, или задают постоянным или исходя из сторонних одноразрядных сигналов ;
- при этом упомянутые сигналы { zj, zj} формируют { zj=gj jqj, zj=gj jqj} исходя из поставленных в соответствие указанному разряду j упомянутых операций { j, j} и сигналов gj и qj базового G и нелинейного блока Q;
- при этом сигнал z 1 в первом разряде образующего блока Z, который формируют с упомянутым смещением =1 на единицу, задают постоянным или исходя из z1 =zо стороннего постоянного или переменного одноразрядного сигнала zо.
2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в составе разрядов образующего блока Z используют одинаковые упомянутые нелинейные управляемые логические элементы / или / и одинаковые нелинейные логические элементы или .
3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что упомянутый сигнал z1 в первом разряде образующего блока Z задают постоянным, и при этом поставленная в соответствие упомянутому процессу последовательность D={di}, состоящая из (n+ )-разрядных элементов di образуемых di =di-1 pi, при сигнале z1, идентифицируемом как 1, посредством поразрядной операции сложения по модулю 2, представляемой логическими элементами XOR, или при сигнале z1, идентифицируемом как 0, инверсных по отношению к ним элементов посредством поразрядной операции , представляемой логическими элементами XNOR, соответственно, значения предшествующего элемента di-1 D последовательности D, со значением, следующим из очередного (n+ )-разрядного элемента pi P упомянутой последовательности P , имеет максимальный период повторения Tmax =2n+ и в пределах периода не имеет одинаковых элементов.
Описание изобретения к патенту
Класс G06F7/58 генераторы случайных или псевдослучайных чисел
Класс G06F17/10 комплексные математические операции
Класс G06N7/08 использующие хаотические модели или модели нелинейных систем