چگونه در سطح سخت افزار، عدد تصادفی تولید کنیم؟

تولید عدد تصادفی، یکی از کارهاییه که در برنامه نویسی بسیار نیازش داریم. برای چه منظورهایی؟ برای مثال فرض کنید میخواهیم یک شبکه عصبی طراحی کنیم و وزن‌های ما باید تصادفی باشن. به همین خاطر، ما از عدد های تصادفی برای تولید وزن استفاده میکنیم. در سطح نرم افزار، تولید عدد تصادفی بسیار آسونه. مثلا در پایتون ما میتونیم به این شکل عدد تصادفی تولید کنیم (راهی غیر از numpy هم هست، ولی من اکثرا از این روش استفاده میکنم) :

from numpy import random 

random.seed(1) 

print(random.random((1, 1)))

ولی در سطح سخت‌افزار، کار کمی پیچیده تر میشه. در اینجا قصد دارم یک مدار ساده بسازم که دقیقا چنین کاری رو انجام میده. البته به این مدار گفته میشه Pseudo Random Number Generator چون نتایج، تصادفی تصادفی هم نیستند ولی برای کارهایی که به عدد تصادفی نیاز داره، خوبن.

خب، طراحی مدار ما به شکل زیره :

ما اومدیم چهار فلیپ فلاپ D رو به هم متصل کردیم. سپس، دو بیت کم ارزش در اتصال این زنجیره را با یک XNOR با هم مقایسه کردیم و یک پالس ساعت هم به مدار وارد کردیم.

وقتی که دو بیت کم ارزش صفر باشن، خروجی XNOR ما یک میشه. یعنی Q در فلیپ فلاپ پر ارزش (سمت چپ ترین)، برابر با یک خواهد شد. در پالس بعدی این اتفاق برای فلیپ فلاپ بعدی میفته، این اتفاق تا جایی میفته که نتیجه مقایسه، صفر میشه و فلیپ فلاپ پر ارزش مقدارش تغییر میکنه، به این شکل، دقیقا ترتیب اعدادی که در این Ring Counter داریم به هم میریزه و اعداد «شبه‌تصادفی» تولید میشن.

این هم از شبیه‌سازی این مدار :

همونطور که در ویدئو مشخصه، داره به صورت رندم عددهای چهاربیتی تولید میکنه.

امیدوارم که این مطلب مفید واقع شده باشه. همچنین اگر با ویدئوی شبیه‌سازی مشکلی دارید و یا لود نمیشه، میتونید از این لینک دانلودش کنید.

Share

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *