Design und Simulation von PRNGs in Logischen Schaltungen

Résumé ou Introduction

In der technisierten und modernen Welt ist es zur Gewohnheit geworden das alles hochgradig deterministisch ist. Für viele Bereiche ist es essenziell das Vorgänge vorbestimmt und deterministisch ablaufen. So sei an dieser Stelle das Beispiel des Automotors erwähnt, der z.B. mit 3000 Umdrehungen/min arbeitet. Dreitausendmal in der Minute läuft exakt die gleiche mechanische Bewegung ab, dreitausendmal in der Minute kommt es zur selben Verkettung von Ursache und Wirkung, die dem mobilen Leben im Automobil Vortrieb verleiht. Ein Abweichen von diesem deterministischen Prozessgefüge könnte fatale Folgen haben.

Und dennoch hat auch der „Nichtdeterminismus“, also der Zufall seine Bedeutung und Notwendigkeit. Ebenso wie technisierte Gesellschaften auf eine Vielzahl deterministischer Prozesse beruht und angewiesen ist, so hängt diese nicht minder von nicht deterministischen Prozessen ab. Im Allgemeinen ist hier von Zufall die Rede, also von einem Ereignis oder Ereignisketten die nicht vorhersagbar also nicht deterministisch sind, für die es keine kausale Erklärung gibt.

Insbesondere in der Informationstechnik kommen Zufallszahlen und die entsprechenden Methoden und Module zu deren Erzeugung häufiger vor als vielleicht auf den ersten Blick vermutet.

Ein guter Grund dafür einige Aspekte der Erzeugung von Zufallszahlen genauer zu betrachten. Insbesondere die hardwarenahe Umsetzung der zu Grunde liegenden Prinzipien in Logikschaltungen wird in dieser Arbeit untersucht. Nach einer kurzen Einführung in die theoretischen Grundlagen verschiedener Schaltungen folgt ein Entwurf mit konsekutivem simuliertem Verhalten, so dass ein Verständnis für die Umsetzung von der Theorie in die Praxis entsteht.
Am Ende steht für den Leser der Zufall nicht mehr für etwas Unklares, unfassbares oder unbegreifliches, sondern als etwas das man messen, quantifizieren und anwenden kann.

Zielsetzung ist hier nicht ein umfassendes Verständnis des Themas, sondern eine pragmatische Einführung für die Anwendung in Informationstechnik und hier insbesondere in den Bereich der hardwarenahen Umsetzung.