随 机 数 生 成 器

计算机基础知识计算机的发展、类型及其应用领域简介_____________________________________________________________________ 2一、计算的发展___________________________________________________________ 2二、计算机的组成_________________________________________________________ 31.硬件系统___________________________________________________________ 3（1）电脑最主要的三块____________________________________________ 3（2）电脑的硬件__________________________________________________ 32.软件系统 ___________________________________________________________ 5（1）系统软件____________________________________________________ 5（2）应用软件____________________________________________________ 6三、计算机的类型_________________________________________________________ 71.超级计算机_________________________________________________________ 72.微型计算机_________________________________________________________ 73.嵌入式计算机_______________________________________________________ 74.网络计算机_________________________________________________________ 8（1）服务器______________________________________________________ 8（2）工作站______________________________________________________ 8（3）集线器______________________________________________________ 8（4）交换机______________________________________________________ 8（5）路由器______________________________________________________ 95.工业控制计算机_____________________________________________________ 9四、计算机的应用领域____________________________________________________ 101.科学计算(或数值计算)______________________________________________ 102.数据处理(或信息处理)______________________________________________ 103.辅助技术(或计算机辅助设计与制造)__________________________________ 10⑴计算机辅助设计(Computer Aided Design,简称CAD)________________ 10⑵计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing,简称CAM)_________ 11⑶计算机辅助教学(Computer Aided Instruction,简称CAI)___________ 114.过程控制(或实时控制)______________________________________________ 115.人工智能(或智能模拟)______________________________________________ 116.网络应用__________________________________________________________ 127.多媒体技术________________________________________________________ 128.娱乐______________________________________________________________ 12简介计算机（computer）俗称电脑，是一种用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。

ETS 合肥硅臻芯片技术有限公司（硅臻量子）是一家专注于光量子集成芯片设计的国家高新技术企业，聚焦于打造光量子计算、量子安全、量子教研等领域的量子信息关键器件、设备以及解决方案，矢志通过集成芯片技术让量子信息产品变得更小巧、更高效、更可靠、更实惠，为光量子技术从理论走向实践、从科研走向市场贡献一份力量。

顾问中国科学院院士丨中国量子信息学科开创者中国科学院量子信息重点实验室主任国家科技部中长期规划“量子调控”重大项目⸺“量子密码通信与量子计算的物理实现”首席科学家中国科学技术大学教授中国密码学会量子密码专业委员会委员兼秘书长发表SCI论文100余篇，获美欧授权发明专利2项、中国授权发明专利15项郭光灿院士陈巍博士创始人中国科学技术大学教授丨教育部“青年长江学者”主持了科技部973课题、基金委重大项目课题等科研项目十余项发表SCI论文100余篇，Science 1篇，Nature 1篇，授权发明专利3项任希锋博士首席科学家安徽省科技重大专项承担单位合肥市重点集成电路企业中国通信标准化协会全权会员国家高新技术企业ISO9001认证硅臻量子SILICON EXTREME科学家团队SCIENTIST TEAM企业荣誉ENTERPRISE HONORS产生原理三种随机数发生器的对比统计随机性安全性软件算法经典混沌物理现象好量子随机物理现象好非常好弱一般高（有限长重复，可预测）（依赖窃听者算力假设）（不依赖算力假设，可证明随机）PRNG伪随机数发生器TRNG经典真随机数发生器QRNG量子随机数发生器可抗量子计算、可证明随机的真随机数发生器。

加密密钥的随机性是决定一个加密系统是否安全的关键，真随机数不可被预测、不可被回溯以及无数字模式等随机特性成为信息系统安全的核心保障。

量子随机数发生器（QRNG）成为了当前唯一一种可证明真随机的随机数发生装置，是信息安全系统中理想的密钥源。

硅臻量子的量子随机数发生器产品基于光学技术制造，可支持最高1.6Gb/s的量子随机数产生。

随机数讲解随机数是一种随机生成数字的算法,可以用于各种不同的应用中。

在现代科技中,随机数已经成为了许多应用不可或缺的一部分,例如密码学、数据加密、人工智能、金融等等。

本文将介绍随机数的生成原理、应用场景以及如何使用随机数。

一、随机数生成原理随机数生成算法最基本的原则是“生成一个序列唯一的数字”。

为了实现这个目标,随机数生成器会通过多种算法生成一个序列数字。

现在我们来介绍几种常见的随机数生成算法。

1.Pseudo Random Number Generator(PRNG)PRNG是一种基于伪随机数生成的随机数生成器。

它使用的是一个序列伪随机数种子,通过这个种子来计算出其他的伪随机数。

每次生成的随机数都应该是不同的,并且可以通过简单的加法、减法、乘法等操作与之前的随机数进行区分。

2.True Random Number Generator(TRNG)TRNG是一种真正的随机数生成器,它使用的是一个物理随机数种子。

这个种子可以随着时间的推移而改变,因此生成的随机数可以保证是不同的。

TRNG通过一系列的数学运算来生成真正的随机数,并且这些随机数可以精确地表示任何种子。

3.Secure Random Number Generator(SRNG)SRNG是一种安全的随机数生成器,主要用于金融和密码学等领域。

它使用的是一个安全的随机数种子,并且可以生成同时满足NIST GG 88-1和FIPS140-2标准的随机数。

为了保证随机性,SRNG在生成随机数之前会对种子进行一个非线性变换,以消除种子对随机性造成的微小影响。

二、随机数应用场景随机数在许多应用中都可以使用,下面列举了其中的一些应用场景。

1.密码学随机数在密码学中有着重要的应用,主要用于生成加密密钥、随机密码以及数字签名等。

这些数字都是基于随机数生成的,可以确保密码的复杂度和安全性。

2.数据加密随机数也可以用于数据加密中。

通过使用随机数作为密钥,数据加密算法可以确保密钥的复杂度和安全性,以保护数据的安全。

随机森林（RandomForest）1.什么是随机森林简述随机森林是⼀个⾼度灵活的机器学习⽅法，拥有⼴泛的应⽤前景，从市场营销到医疗保健保险。

既可以⽤来做市场营销模拟的建模，统计客户来源，保留和流失。

也可⽤来预测疾病的风险和病患者的易感性。

随机森林是⼀个可做能够回归和分类。

它具备处理⼤数据的特性，⽽且它有助于估计或变量是⾮常重要的基础数据建模。

随机森林是⼏乎任何预测问题 (甚⾄⾮直线部分) 的固有选择。

它是⼀个相对较新的机器学习的策略（在90 年代产⽣于贝尔实验室 ) 和它可以⼏乎⽤于任何⽅⾯。

思想随机森林就是通过集成学习的思想将多棵树集成的⼀种算法，它的基本单元是决策树，⽽它的本质属于机器学习的⼀⼤分⽀——集成学习（Ensemble Learning）⽅法。

随机森林的名称中有两个关键词，⼀个是“随机”，⼀个就是“森林”。

“森林”我们很好理解，⼀棵叫做树，那么成百上千棵就可以叫做森林了，这样的⽐喻还是很贴切的，其实这也是随机森林的主要思想--集成思想的体现。

“随机”的含义我们会在下边部分讲到。

其实从直观⾓度来解释，每棵决策树都是⼀个分类器（假设现在针对的是分类问题），那么对于⼀个输⼊样本，N棵树会有N个分类结果。

⽽随机森林集成了所有的分类投票结果，将投票次数最多的类别指定为最终的输出，这就是⼀种最简单的 Bagging 思想。

2.相关知识集成学习集成学习通过建⽴⼏个模型组合的来解决单⼀预测问题。

它的⼯作原理是⽣成多个分类器/模型，各⾃独⽴地学习和作出预测。

这些预测最后结合成单预测，因此优于任何⼀个单分类的做出预测。

随机森林是集成学习的⼀个⼦类，由于它依靠于策率树的合并。

信息、熵以及信息增益的概念这三个基本概念是决策树的根本，是决策树利⽤特征来分类时，确定特征选取顺序的依据。

理解了它们，决策树你也就了解了⼤概。

引⽤⾹农的话来说，信息是⽤来消除随机不确定性的东西。

当然这句话虽然经典，但是还是很难去搞明⽩这种东西到底是个什么样，可能在不同的地⽅来说，指的东西⼜不⼀样。

一种基于数字处理单元的真随机数发生器设计刘长龙;陈燕【摘要】True random number generator ( TRNG) is one important element in secure communication system and information security chip,which is used to generate true random number sequences required by the system to realize the communication encryption or authentication.In this paper,the traditional true random number generator based on the structure of analog random source was im⁃proved.The digital processing unit is added after in the random source which consists of Manchester encoder,linear feedback shift regis⁃ter (LFSR) and the AES operation unit.The true random number sequence generated by the analog random source is sent to use in sys⁃tem after the digital circuit processing.Digital and analog co⁃simulation results show that the Structure of TRNG effectively improves the random index of the true random number sequence,so as to improve the encryption performance of the system or the chip and guarantee communication security and data security.%真随机数发生器（ True Random Number Generator， TRNG）是保密通信系统以及信息安全芯片中的重要单元之一，用来产生系统所需要的真随机数序列，从而实现通信加密或者身份认证。

我所关注的随机数及其生成器化学物理系（003）SA06003030 马瑞作为化学物理系从事计算化学和计算物理方面工作的科学工作者，我们在科研中经常用到随机数及其生成器，确切的说应该是“伪随机数”和“伪随机数生成器”！特别是在计算物理学中的蒙特卡罗模拟，还有对其它许多较为复杂的模型的动力学过程模拟……。

在这些计算所需的程序中几乎都离不开伪随机数生成器，而且许多对计算机硬件、编程、算法不太在意的同行们，往往就把这里的“伪随机数”当作真正的随机数用了。

我曾经听说过一个故事：有一位计算物理学家在使用蒙特卡罗模拟时，发现其所得的结果总是无法与实验结果相吻合。

在排除了其它一切可能之后，他把注意力集中在自己所用的伪随机数生成器上，经过一系列繁琐的数学变换，他最终发现——自己所求解的计算物理模型涉及到高维空间中的一组平行等距平面切分高维球体的问题，而这个伪随机数生成器产生的坐标所确定的点，恰恰不能在这个高维球面上均匀分布！我的亲身经历其实，我自己也亲眼见证过类似的事件：大三的时候，我曾经写过一个包含有随机过程的Turbo C程序，它能一边模拟一个模型的演化过程，一边实时将模型的当前状态绘制在屏幕上。

刚开始，我使用一个伪随机数生成器来产生连续的伪随机数序列，以此作为二维平面上点的一对又一对坐标值，结果竟然在屏幕的实时监控动画上发现——“随机”确定的一连串点，竟然在平面上近似沿着一条直线散布！这明显会向我的模型演化结果中引入奇异的现象，当然这些现象将是不真实的。

后来，我不时用系统时钟初始化伪随机数生成器，从而产生没有明显分布规律的二维随机点，至少在表面上获得了合乎需要的二维均匀分布。

但是自此以后，我一直相当关注随机数及其生成器的问题，特别注意如何有效避免“伪随机数数列”的内在规律对实际使用的干扰，当然还留意一些产生真正随机数而不是“伪随机数”的方法；另一方面，我们从事理论化学和统计物理方面研究的人，常常会对涉及到热力学函数“熵”、“焓”、“内能”的问题感兴趣，恰好关于随机数的研究也可以从“信息熵”的角度来分析。

计算机随机数原理
计算机随机数原理是基于计算机的内部算法和种子产生的一系列数字。

计算机本身是一个确定性的机器，只能以确定的步骤运行。

因此，计算机无法真正产生真正的随机数。

计算机随机数生成算法的基本思想是通过一系列的数学运算和逻辑操作，利用计算机的时钟频率、用户的输入、硬件设备的状态等外部因素，以及种子数作为起点，生成一个看似随机的数字序列。

种子数是一个初始值，可以是用户给定的输入，也可以是计算机自身的状态(如时钟频率、内存地址等)。

种子数作为随机数
生成算法的起点，通过算法的运算和操作，产生一个新的数字。

然后，使用这个新的数字作为下一轮的种子数，再次运算和操作，生成下一个数字。

以此类推，就形成了一个随机数序列。

随着不断的迭代运算，计算机随机数序列的数字看起来是随机分布的。

然而，由于生成随机数的算法是可计算的，所以实际上是伪随机数序列。

只要知道了种子数和算法，就可以预测下一个随机数。

这也是为什么计算机随机数不是真正的随机数。

为了提高随机性，计算机随机数生成算法通常结合了更复杂的操作，例如将多个外部因素和时间戳结合在一起进行运算，增加了随机性的复杂性。

此外，还可以采用真正的随机状态生成器，如硬件随机数生成器，获取真正的随机值，作为种子数。

总之，计算机随机数是通过算法和种子数生成的伪随机数序列，
虽然在表面上看起来是随机的，但实际上是可计算的。

为了提高随机性，可以结合更复杂的操作和真正的随机状态生成器。

随字的四字成语大全随波逐流逐：追随。

随着波浪起伏，跟着流水漂荡。

比喻没有坚定的立场，缺乏判断是非的能力，只能随着别人走。

随才器使根据长处，安排适当的工作。

随风转舵随着风向转换舵位。

比喻顺着情势改变态度（含贬义）。

随机应变机：时机，形势。

随着情况的变化灵活机动地应付。

随声吠影比喻一经他人唆使，便不分是非曲直，对人大加攻击。

随声附和和：声音相应。

自己没有主见，别人怎么说，就跟着怎么说。

随时制宜随：根据；制：制订，采取；宜：适宜的措施。

根据当时的情况，采取适当的措施。

随俗浮沉自己没有一定的想法，随着潮流走。

随乡入乡到一个地方就按照这一个地方的风俗习惯生活。

也比喻到什么地方都能适应。

随心所欲随：任凭；欲：想要。

随着自己的意思，想要干什么就干什么。

随行逐队指跟着大家一道行动。

随遇而安随：顺从；遇：遭遇。

指能顺应环境，在任何境遇中都能满足。

随缘乐助随着缘分的深浅，乐意捐助多少就捐助多少。

随踵而至踵：脚后跟。

一个跟着一个前来。

形容人来得多，接连不断。

随珠弹雀用夜明珠去弹鸟雀。

比喻做事不知道衡量轻重，因而得到的补偿不了失去的。

随波逐尘犹言随波逐流。

比喻没有坚定的立场，缺乏判断是非的能力，只能随着别人走。

随波逐浪①颠沛的样子。

②谓同行同止。

③随着波浪飘荡。

④犹言随波逐流，随大流。

随车甘雨比喻官吏施行仁政及时为民解忧。

同“随车致雨”。

随车夏雨比喻官吏施行仁政及时为民解忧。

同“随车致雨”。

随车致雨指时雨跟着车子而降。

比喻官吏施行仁政及时为民解忧。

随大流随声是非随车夏雨随缘乐助随才器使随时制宜随乡入乡随遇而安随风倒舵随珠荆玉随物应机随寓而安随车致雨随人俯仰随寓随安随时随地随方就圆随世沉浮随地随时随风逐浪随圆就方随珠和璧随行就市随高就低随时施宜随方逐圆随波逐浪随心所欲随波逐尘随珠弹雀随车甘雨随高逐低随俗沉浮随声趋和随俗浮沉随声附和随风转舵随风而靡随物赋形随近逐便随行逐队随机应变随踵而至随乡入俗随声吠影随人作计随事制宜随波逐流随开头的四字成语：随心所欲、随遇而安、随声附和、随机应变、随时随地、随波逐流、随才器使、随物赋形、随行就市、随声逐响、随随便便、随高就低、随俗浮沉、随波漂流、随意一瞥、随时度势、随语生解、随口胡诌、随人作计、随声是非、随者唱喁、随时随刻、随手拈来、随类相从、随方就圆、随侯之珠、随近逐便、随物应机、随俗雅化、随文释义一步一鬼走一步路就好象碰到一个鬼。