SE470242B - Anordning för generering av slumptal - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 470 242 2 stort PN-register i de fall sådana utnyttjas, kommer olika anordningar som startas upp och köres samtidigt att generera samma slumptal. Dessutom utnyttjas olika in- signaler från en och samma PN-sekvens såsom insignal till den logiska grinden (XOR). Ytterligare en nackdel med denna anordning består i att slumptalen endast kan erhållas i serie och sålunda ej parallellt.

Enligt andra kända anordningar utnyttjas brusdioder vilka genererar brus som förstärkes och.kvantifieras. De slumptal som genererats på detta vis läses av en dator. Slumptals- generatorer av detta slag erfordrar ett stort antal diskreta och integrerade komponenter och det är vidare inte möjligt att integrera hela slumptalsgeneratorn i en LSI.

Vidare kräver dessa anordningar höga spänningar, såsom ungefärligen 20 V och drar även mycket ström, såsom exempelvis över 50 mA.

REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning har som mål att ange en anordning för generering av slumptal av ovan angivet slag som ger så goda och okorrolerade slumptal som möjligt, och där olika samtidigt körda anordningar levererar olika slumptal.

Uppfinningen har vidare som mål att ange en anordning som drar lite ström, och endast kräver en låg spänning.

Företrädesvis drar anordningen mindre än 1 mA och kräver endast ca 5 V. Ytterligare målsättningar med uppfinningen består i att ange en slumptalsgenerator som är helt digital, lätt att integrera, speciellt i en LSI, och på ett billigt sätt kan framställas av billiga komponenter.

Såväl dessa mål som andra uppnås genom en anordning där den första signalanordningen utgörs av en snabb klocka, där det återkopplade skiftregistret är anslutet till fördröjnings- anordningen/-arna via åtminstone en logisk grind, där 10 15 20 25 30 35 470 242 3 fördröj ningsanordningen/ -arna vidare är återkopplad/ -e till nämnda grind/-ar och där klocksignalerna från den andra signalanordningen härrör från externa händelser.

Föredragna utföringsformer anges genom de i underkraven angivna kännetecknen .

Det återkopplade skiftregistret utgörs företrädesvis av ett s k PN-register, d v s Pseudo-Noise-register. Speciellt får detta PN-register signaler från en snabb klocka som utgör den första signalanordningen. Denna snabba klocka har speciellt en så hög frekvens att PN-registret hinner slå- runt mellan varje klocksígnal ifrån den andra signalanord- ningen som ger signaler till fördröjningsanordningen/för- dröjningsanordningarna. För ett 18-bitars PN-register kan frekvensen enligt ett föredraget utförande ligga på ca 1 Mz vilket medför att registret slår runt ungefärligen fyra gånger i sekunden. Fördelaktigt utgöres den respektive de logiska grindarna av s k XOR-grindar. Dessa är speciellt på sin utgång anslutna till dataingången på en D-vippa vilken i sin tur är återkopplad till den logiska grinden via sin Q-utgång. Genom denna återkoppling kommer slumptalet att vara beroende av vad som hänt i föregående steg som i sin tur beror på föregående steg o.s.v.

Enligt ett synnerligen fördelaktigt utförande umfattar anordningen ett flertal parallellkopplade, klockade fördröjningsanordningar d;(i=l,...,n) för generering av i (i=l,. . . ,n) slumptal. Speciellt kan åtminstone ett antal bitpositioner i det återkopplade skiftregistret vara kopplade till vardera en separat logisk grind, där varje logisk grind på sin utgång är kopplad till den separat klockade fördröjningsanordningen, speciellt en1D-vippa, där vidare varje fördröjningsanordningen eller D-vippa är återkopplad till sin respektive logiska grind (XOR-grind) och där ingående fördröjningsanordningar är parallellt 10 15 20 25 30 35 470 242 4 kopplade till den andra signalanordningen för erhållande av externa, asynkrona signaler. Dessa signaler kommer ifrån händelser utanför anordningen som omfattar slumptals- generatorn, exempelvis från datorns tangentbord om tangent- bordet betraktas som en yttre anordning eller genom RS-232- gränssnittet eller liknande. Det kan även vara asynkron kommunikation med andra enheter eller liknande; det väsentliga är att signalerna härrör från yttre händelser.

Därigenom erhålles ett slumptal som skiljer sig från anordning till anordning. Anordningen är mera speciellt så utformad att den lätt kan integreras i en LSI-krets.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas under hänvisning till bifogade figurer vilka ges i förklarande, ej på något vis begränsande, syfte, där Fig. l visar ett blockschema av en anordning för parallell generering av ett antal slumptal enligt uppfinningen, Fig. 2 visar ett system som omfattar en anordning för generering av slumptal i enlighet med upp- f inningen .

FÖREDRAGNA UTFöRINGsFoRnER Anordningen för generering av slumptal enligt Fig. 1 omfattar ett återkopplat PN-skiftregister 10, där PN står för Pseudo Noise. Detta PN-register får signaler från en snabb klocka 1. I det visade exemplet är varje bitposition i PN-registret 10 ansluten till en XOR-grind gl, gl,. . . ,g,, där utgången på varje XOR-grind gl, . . . ,g,, är ansluten till en till respektive grind gl, . . . ,gll hörande fördröjnings- anordning dl, . . . ,d,l i form av en D-vippa på dess dataingång.

På D-vippans dl, . . . ,d,, utgång (Q, icke inverterande) är 10 15 20 25 30 35 470 242 5 denna återkopplad till respektive XOR-grind gl, . . . ,g,,. Genom uppfinningen undvikes grindning (X-OR) med bitar ur en och samma PN-sekvens. Vidare införes genom återkopplingen från D-vippan en slumpmässig generering genom att det ej är biten från PN-registret som påverkar D-vippan utan en grindad kombination (X-OR) av PN-biten och en grindad (X- OR) fördröjd bit. Därigenom blir det ytterligt svårt att detektera den verkliga PN-biten. De i anordningen ingående D-vipporna eller fördröjningsanordningarna di, . . . ,d, är parallellt anslutna till en andra signalanordning 2 ifrån vilken de erhåller en asynkron, extern signal. Händelserna eller signalerna från denna andra signalanordning 2 härrör från yttre, asynkrona händelser som äger rum utanför själva anordningen för generering för slumptal. Dessa händelser kan exempelvis komma ifrån asynkron kommunikation med andra enheter, genom RS-232-gränssnittet o s v. Genom att frekvensen för den första signalanordningen 1, d v s den snabba klockan är så hög att PN-registret 10 hinner slå runt mellan varje signal från den andra signalanordningen 2, fås på respektive D-vippas dl, . . . ,d,, Q-utgång mycket goda, i största mån okorrolerade slumptal i, i = 1, 2, . . . , n (RND bit 1, RND bit 2, ..., RND bit n). Vid utnyttjande av ett 18-bitars PN-register kan frekvensen för den snabba klockan i den första signalanordningen 1 ligga på ca 1 MHz vilket skulle medföra att PN-registret slår runt ungefär fyra gånger i sekunden. Fördröjningsanordningarna di, . . . ,d_ (D-vipporna) levererar ett slumptal varje gång som en signal erhålles ifrån den andra signalanordningen 2. Genom att händelserna som levereras ifrån den andra signalanord- ningen 2 äger rum utanför själva anordningen för generering av slumptal blir sannolikheten minimal för att två anord- ningar som innehåller en anordning för generering för slumptal skulle generera samma slumptal.

I Fig. 2 illustreras ett exempel på ett system som omfattar en anordning för generering av slumptal enligt uppfinningen 10 15 470 242 6 där slumptalen matas in i en mikroprocessor med ett antal externa gränssnitt, tangentbord och slumptalsgenerator där D-buss står för data-buss och A-buss för adressbuss.

IRQ-signalerna (avbrottsbegäran) från det externa gräns- snittet och tangentbordet genererar en i det föregående beskriven signal "händelse". Den snabba klockan genereras exempelvis av en extern oscillator, osc.

Uppfinningen skall givetvis inte begränsas till visade utföringsformer utan kan fritt varieras inom ramen för patentkraven, exempelvis är det möjligt att i vissa tillämpningar endast ha en fördröjningsanordning respektive en grind för erhållande av ett slumptal medan det i andra tillämpningar är önskvärt att få ett antal parallella slumptal. Vidare måste givetvis ej PN-registret utgöras av ett 18-bitars PN-register o s v.

Claims (11)

10 15 20 25 30 470 242 P2l626.llSE AMB/AK 1993-06-03 Patentkrav

1. Anordning för generering av slumptal omfattande ett återkopplat skiftregister (10) vilket ifrån en första signalanordning (1) erhåller signaler, där det återkopplade skiftregistret (10) är kopplat till åtminstone en klockad fördröjningsanordning (dl, . . . ,d,,) vilken vid erhållande av klocksignal ifrån en andra signalanordning (2) levererar ett slumptal, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v att den första signalanordningen (1) utgörs av en snabb klocka, att det återkopplade skiftregistret ( 10) är anslutet till fördröj ningsanordningen/ -arna (dl, . . . ,d,l) via åtminstone en logisk grind (gl, . . . ,g,,) , där fördröjningsanordningen/ -arna (dl, . .. ,dl,) vidare är återkopplad/-e till nämnda grind/-ar (gl, . . . ,g,) och att klocksignalerna från den andra signal- anordningen (2) härrör från externa händelser.

2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att klocksignalerna från den andra signalanordningen ( 2) härrör från ašsynkro- na , externa händelser .

3. Anordning för generering av slumptal enligt patentkrav 1, kännetecknad d ä' r a v att det åter- kopplade skiftregistret ( 10) utgörs av ett s.k. PN-regis- ter.

4. Anordning enligt något av patentkraven 1-3, k ä n - netecknad d ä r a v att den logiska grinden (gl, . . . ,g,,) utgörs av en XOR-grind. 10 15 20 25 30 35 470 242 8

5. Anordning enligt något av föregående patentkrav, att den klockade fördröjningsanordningen (dl, . . . ,d,) omfattar en D-vippa. kännetecknad där av

6. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad därav attdenomfattarett flertal parallellkopplade , klockade fördröjningsanordningar d; (i=1, . . . ,n) för generering av i (i=1, . . . ,n) slumptal.

7. Anordning enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v att åtminstone ett antal bitpositioner i det återkopplade skiftregistret (10) är kopplade till vardera en separat logisk grind (gl, . . . ,g,) , där varje grind på utgången är kopplad till en separat klockad fördröj ningsa- nordning (di, . . . ,d,,) , där vidare varje fördröjningsanordning (dl, . . . ,d,,) är återkopplad till sin respektive logiska grind (gl: ° ° ° Ign) (di, . . . ,d,,) är parallellt kopplade till den andra signal- och där ingående fördröjningsanordningar anordningen (2) .

8. Anordning enligt något av patentkraven 3-7, k ä n - netecknad därav attdensnabbak1ockan(1) har en frekvens, fl, som väsentligt överstiger frekvensen, f2_ för den andra signalanordningen (2) så att PN-registret (10) slår runt åtminstone en gång, mellan varje leverans av en ny signal ifrån den andra signalanordningen (2) .

9. Anordning enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v att PN-registret (10) utgörs av ett 18 bitar PN- register och att klockfrekvensen fl, för den första signal- anordningen (1) uppgår till cirka 1 MHz.

10. Anordning för generering av slumptal enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d d ä - r a v, att den är integrerad i en LSI-krets. rg) 10 479 24-2 9

11. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att dataingången på fördröjningsanordningen (dU...,dQ är ansluten till PN- registret via en logisk grind (gu...,gg, där utsignalen från.fördröjningsanordningen U¶,...,dQ är'återkopplad till den/de logiska grinden/grindarna varvid den andra signala- nordningen (2) parallellt levererar klocksignaler till ett antal fördröjningsanordningar (dU...,dQ och att ett i anordningen alstrat slumptal är oberoende av ett samtidigt i en annan anordning alstrat slumptal.