Международная объединенная техническая группа
исследований и разработок
ТЕГИР
Дружественные исследовательские группы: УФОСети  Лаборатория Нектона  [Космопоиск] [Селигер] [Рязань]
[Обнинск]
| Главная | Форум | Список юзеров | Приват | Поиск | Архив новостей | PDA-версия сайта | LogOn / LogOff | Здравствуйте, Гость. |

 Форумы TEGIR.RU: Форум Программа PSI-ГСЧ. Энтропия. :
Тема: TG-RND7: Принцип генерации случайных чисел.

TG-RND7: Принцип генерации случайных чисел.

Принцип работы прибора основан на подсчете длительности нажатия на клавишу с очень высокой точностью.

В зависимости от режима ГСЧ оперирует с первичными алфавитами разной длины.
Все режимы подобны друг другу и построены по одинаковой схеме.
Для примера будет подробно рассмотрен режим генерации случайных чисел 1 из 10 (0-9).

---
В промежутке между нажатиями на кнопку “А“ выполнчются различные служебные подпрограммы: динамическая индикация (вывод на индикатор соответствующего символа), проверка нажатия на кнопки и т.д.

При нажатии на кнопку генерации случайного числа “А“ программа запускает соответствующий блок генерации числа.

Тактовая частота работы микроконтроллера составляет 20 000 000 Гц (20МГц), что указано на задающем частоту кварцевом генераторе.
То есть, длительность такта составляет 0,00000005 секунды, или 5*10^-8 сек.

Тактовая частота, деленная на четыре, дает длительность одного так называемого “машинного такта“, то есть времени, в течение которого выполняется одна типовая команда ассемблера.
Такие команды, как “переход на метку“, “пропустить если“ и т.п., выполняются за два машинных такта, что будет особо отмечено ниже.

Таким образом, длительность 1 машинного такта (времени выполнения команды) составляет 0,0000002 секунды, или 2*10^-7 сек.

Ассемблерный код (MPASM) блока генерации 1 из 10.

Этот блок программа выполняет в том случае, если нажата кнопка “А“ и выбра режим генерации 1 из 10 (0-9).
Переменная rand при этом уже равна нулю.

----------
; старт перебора
mDec_go
incf rand, f
movlw d“10“
subwf rand, w
btfsc STATUS, Z
clrf rand
btfss PORTB, 0
goto mDec_go
; конец перебора
----------

Для знающих ассемблер MPASM уже можно ничего не комментировать, для остальных - постараемся разобрать это настолько просто, насколько возможно.


Прим: заменим термин “рабочий регистр“ на более прижившийся в русской литературе термин “аккумулятор“.
Прим2: “аккумулятор“ - это ячейка памяти для хранения данных, которую использует ядро процессора для большинства операций.
(для программистов: то есть это некая “основная переменная“ с быстрым доступом, с которой работает командное ядро).


Переведем ассемблерный код на русский:
----------
; старт перебора (комментарий, не является командой, игнорируется микроконтроллером).
Метка строки (не является командой, указывает на номер строки начала цикла в памяти микроконтроллера)

- Увеличить переменную rand на 1
- Поместить в аккумулятор десятичное значение “10“
- Вычесть из аккумулятора значение переменной rand
- Если результат выполнения предыдущей команды не равен нулю (то есть значение переменной rand НЕ равно 10), то пропустить следующую команду (два такта: сама команда, и переход на следующую команду или пропускание ее)
- Обнулить переменную rand (пропускается если rand не равно 10)
- Если на выводе контроллера логическая единца (кнопка не нажата), то пропустить следующую команду (два такта)
- Перейти на метку, на начало цикла (пропускается, если кнопка “А“ отпущена) (два такта)

; конец перебора (комментарий, не является командой, игнорируется микроконтроллером).
-------

Таким образом, основной цикл состоит из 6 команд длительностью в 1 такт, и команды перехода на метку начала цикла длительностью 2 такта.
То есть, длительность основного цикла составляет 8 тактов, или 8*2*10^-7=0,0000016 секунд, или 1,6*10^-6 сек, или 1,6 микросекунд.

В этом цикле программа перебирает значения от 0 до 9 до тех пор, пока не будет обнаружено, что кнопка отпущена.
На этом генерация случайного числа заканчивается, далее следуют служебные подпрограммы.

То есть, каждое значение “существует“ всего 1,6 мкС, и чтобы “специально“ сгенерировать не случайное число, мы должны уложиться в промежуток времени 1,6/1000000 секунды.

Для приведенного случая (1 из 10) вся длительность полного перебора составляет 16 мкс секунд, или 1,6*10^-5 сек., или 1,6/100000 сек., за это время программа перебирает значения от 0 до 9 и начинает перебор снова.

По различным оценкам время, с которым обычный человек может нажимать кнопку “в такт“, составляет порядка 1/10 сек, у специально тренированных людей отдельных профессий - не более 1/100 секунды.

То есть за 1/10 секунды, пока человек пытается “попасть в такт“, программа переберет полный цикл 62500 раз и в момент отпускания кнопки остановится на каком-то случайном значении.

Так же, следует учесть такое явление, как “дребезг контактов“: электрически нажатие кнопки не моментально замыкает контакты, а при отпускании - не сразу размыкает.
При столь высокой частоте работы замыкание и размыкание механических контактов представляет собой сложный переходной процесс, зависящий от таких причин, как микровыпуклости на пластинах контактов, их упругость, степень усталостной деформации, влажность воздуха и т.д.
Все это увеличивает “случайность“ генерации чисел.

Несколько других факторов так же увеличивают “случайность“, но рассмотрение их выходит за рамки данного материала и в целом не принципиально.

Фактически сгенерированное число/символ - это результат ОЧЕНЬ многих процессов.
Часть из которых строго детерминизирована (но далеко за пределами человеческих способностей по восприятию или управлению).
А часть - совершенно хаотична.
      1 Starling (2009-09-04, 15:20:40) 0

зачем было изобретать велосипед и конструировать ГСЧ, когда можно на любом мобильнике или КПК написать программу Javа и пользоваться с тем же успехом
      2 KDS Космопоик-Воронеж (2009-09-15, 09:25:38) 0

Не говоря уже о зависаниях, тормозах и прочих прелестях мобильных ОС, есть еще одна особенность:
процессоры мобильных девйсов дают пользователю отсчет толкьо миллисекундах.
А опрос клавиатуры производится и того реже, где-то не более 100 раз в секунду, зависит от данной конкретной ОС и количества запущенных приложений.
Генерируя 1 из 10, мы получим частоту всего 10 раз в сеунду.
Попасть в нее не сумеет разве только инвалид или полный тормоз.
О _случайном_ ряде не может идти и речи.
Разве что нажимать на клавишу ооочень редко.

Нажал... покурил.. нажал.. поковырял в носу...
Тогда мы будем попадатьв случайнсоть.
Иначе - нет.
      3 Старлинг (2009-09-15, 09:55:08) 0

Али дозиметр точнее счётчик гейгера поставить и он на проскоках гамма частиц будет тормозить, а на следующих запускать, кстати, имея дозиметр, секундомер, вебку, и софт правильный можно получить мегогсч с большим будущем)) даже онлайн систему по стране можно будет сделать ....(размечтался я чото...)

З.ы. Правильный софт- программа графического распознования циферок

З.З.ы.- можно бужет отслеживать радиационную обстановку по стране)
      4 Chegevara (2009-09-18, 21:50:17) 0

Радиационная обстановка, увы, должна мерится ВНЕ зданий и сооружений. Не ближе 30 метров.

Да, гейгер - суть очень _редкие_ нажатия.
раз в несколкьо секунд.
Поэтому скорости генератора в 100 герц хватит.
      5 Старлинг (2009-09-19, 19:53:41) 0

>З.ы. Правильный софт- программа графического распознавания циферок

К контроллеру можно подключать SD карты.
Также контроллер можно подключить к COM или USB порту.

Но мне интересно, как потом определить, аномальная зона на прибор воздействовала или я не вовремя нажимал?
      6 Серый (2011-10-29, 01:07:16) 0

Прочитал вашу статью “Новый подход: ГСЧ, АЗ, АЯ.“
Я бы предпочёл, срабатывание от пульса человека.
      7 Серый (2011-10-29, 11:01:53) 0

Серый пишет...
К контроллеру можно подключать SD карты.
Также контроллер можно подключить к COM или USB порту.

Можно, .... .... ..... , и сделано, подключены и COM и USB и SD но как только кто нибудь скажет, чем отличается выборка случайных чисел сделанная в АЗ от обычной.

Меняю разработку прибора ( и COM и USB и SD) на алгоритм обработки данных, полученных с этих приборов
      8 Phantom (2012-01-28, 00:20:48) 0

Ответить:

Подпись:


Если вы Гость, то введите данный код подтверждения:

 

 

открыть новую тему

 

 

 

--Техническая Группа Исследований и Разработок ТЕГИР