Устройство для моделирования вероятностного графа Советский патент 1983 года по МПК G06G7/52 

вторым входам первого и второго элементов И, а единичные входы третьего и четвертого триггеров соединены с шиной установки.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕРОЯТНОСТНОГО ГРАФА, содержащее первый генератор елучайных сигналов, первый выход которого соединен с (. входом блока индикации, a второй с информационным входом ключа, управляющий вход которого подключен к единичнсэму выходу первого триггера, выход ключа соединен с входе счетчика, выход которого соединён с входом первого элемента ИЛИ и нулевым входом первого три ггера, единичный вход которого является входом устройства, генератор импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элементе И и через элемент НЕ к nepBOf входу второго элемента И, выходы первого и второго эяёментов М соединены ссютветственно с вторым и третьим входами блока индикации и образуют выходы устройства, второй и третий генераторы случайных сигналов, выходы которых тюдключенЫ соответственно к нулево,му и единичному входам второго триггера, единичный выход которого соединен с запрещающим входом элемента запрета, a нулевой выход - с четвёртым входом блока индикации, ин рмационный вход элемента запрета соединен с выходом первого элемента ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет моделирования поведения сложной системы путем учета вероятности появления ошибок 1 и Н рода при определении факта окончания процесса выполнения случайного объема работ, в него введены второй элемент НЕ, четвертый и пятый генераторы случайных сигналов третий и четвертый триггеры, третий и четвертый элементы И и второй элемент ИЛИ, вход второго элемента НЕ соединен с выходом элемента запрета, пятым входом блока индикации и вторым входом третьего элемента И, выход четвертого гене{ атора случайных i сигналов соединен с нулевым входом i третьего триггера и вюстым входом бло to ка индикации, выход пятого гене ратора случайных сигналов соеди sj нен с нулевым входом четвертого | триггера, третьим входом четвертого элемента И и седьмым входом блока индикации, единичные выходы третьего и четвертого триггеров по лючены соответственно к первым входам третьего и четвертого элементов И и третьему входу третьего элемента И, второй вход четвертого элемента И соединен с выходом второго элемента НЕ, выходы третьего и четвёртого элементов И соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение при проектировании автомати зированных систем управления. Существует класс сложных систем, моделируемых с помощью вероятностных графов, вершины которых отображают работоспособное состояние или состояние отказа элементов системы, а длины дуг соответствуют случайным объемам работ, причем при определении факта окончания процесса выполнения случайного объема работы возм но появления ошибок 1 и II рода. Оши ка 1 рода означает, что работа фактически выполнена, но не произошла фиксация факта окончания процесса выполнения данной работы, а ошибка П рода соответствует случаю, когда произошла фиксация факта окончания процесса выполнения данной работы, но 4 актически процесс выполнения работы не завершился. К подобным сложным системам относятся, в частности, комплексы управляющих алгоритмов и программ поведение которых имеет алгоритмическое описание со структурной интерпретацией функциональных операторов и логических условий. Известно устройство для моделирования вероятностного графа, содер жащее регулируемый.генератор случайных сигналов, ключ, счетчик, триггер элемент ИЛИ, два элемента И, первые входы которых подключены к выходу элемента ИЛИ, и генератор импульсов выход которого соединен с вторым вхо дом первого элемента И непосредственно, а со вторым входом второго элемента И -. через элемент НЕ. Устройство позволяет моделировать поведение сложной системы, представляемой взвешенным направленным ациклическим вероятностным графом f1 3Однако устройство не позволяет исследовать поведение сложной систем учетом процессов отказов и восстановлений при выполнении случайных объемов работ. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство, содержащее первый генератор случайных сигналов, первый выход- которого соединен с первым входом блока индикации, а второй - с информационным входом ключа, управляющий вход которого подключен к выходу первого триггера, выход ключа соединен с входом счетчика, выход которого соединен с входом элемента ИЛИ и одним из входов первого триггера, второй вход которого является вхо- . дом устройства, генератор импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И и через элемент НЕ - к первому входу второго элемента И, выходы элементов И соединены соответственно с вторым и третьим входами блока индикации, а также элемент запрета, второй триггер, второй и третий генераторы случайных сигналов, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам второго триггера, первый и второй выходы которого соединены соответственно с четвертым входом блока индикации и первым входом элемента запрета, второй вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, а выход соединен с вторыми входами элементов И. Это устройство позволяет моделировать поведение сложной системы с учетом процессов отказов и восстановлений при выполнении случайных объемов работ, ассоциируемых с вершинами графа f . 3. Однако известное устройство не дает возможности исследовать поведение сложной системы, у которой при определении факта окончания.процесёа выполнения случайного объема работы вероятно появление ошибок 1 и П рода. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства при моделировании поведения сло .ной системы путем учета вероятности появления ошибок 1 и 11 рода при определении факта окончания процес са выполнения случайного объема работы. Поставленная цель достигается тем что в устройство,содержащее первый генератор случайных сигналов, первый вЫход которого соединен с первым вхо дом блока индикации, а второй - с ин формационным входом ключа, управляющий вход которого подключен к единич ному выходу первого триггера, выход ключа соединен с входом счетчика, выход которого соединен с входом пер вого элемента ИЛИ и нулевым входом первого триггера, единичный вход которого является входом устройства, генератор импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И и через первый элемент НЕ к первому входу второго элемента И, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с вторым и третьим входами блока индикации и образуют выходы устройства, второй и третий генераторы случайных сигналов, выходы которых подключены соответственно к нулевому и единичному входам второго триггера, единичный выход которого соединен с запрещающим входом элемента запрета, а нулевой выход - с четвертым входом блока индикации, .информационный вход элемента запрета соединен с выходом пе вого элемента ИЛИ, введены второй элемент НЕ, третий и четвертый триг геры, четвертый и пятый генераторы случайных сигналов, третий и четвер тый элементы И и второй элемент ИЛИ вход второго элемента НЕ соединен с выходом элемента запрета, пятым входом блока индикации и вторым вхо дом третьего элемента И, выход четвертого генератора случайных си|- налов соединен с нулевым входом тре тьего триггера и шестым входом блок индикации, выход пятого генератора случайных сигналов соединен с нулевым входом четвертого триггера, тре тьим входом четвертого элемента И и седьмым входом блока индикации, еди ничные выходы третьего и четвертого Триггеров подключены соответственно к первым входам третьего и четверто го элементов И и третьему входу ю 4 третьего элемента И, второй вход четвертого элемента И соединен с выходом второго элемента НЕ, выходы-третьего и четвертого элементов И соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к вторым входам первого и второго элементов И, а единичные входы третьего и четвёртого триггеров соединены с шиной установки. На чертеже представлена блок-схема устройства для моделирования вероятностного графа. Устройство содержит генератор 1 случайных сигналов, ключ 2, счетчик 3, первый триггер t, первый эле«ч4J.IV мент ИЛИ 5, элемент 6 запрета, второй триггер 7, второй, третий и четвертый генераторы 8-10 случайных сигналов, элемент НЕ 11, первый и второй элементы И 12 и 13, блок Н индикации, четвертый генератор 15 случайных сигналов, третий триггер 16, элемент НЕ 17, третий и четвертый элементы И 18 и 19. четвертый триггер 20, пятый генератор 21, случайных сигналов, элемент ИЛИ 22. Устройство работает следующим образом. В момент подачи на вход устройства сигнала запуска триггеры Ц, 7, 16 и 20 устанавливаются в единичное состояние, что приводит в состояние готовности элементы И 18 и 12, элемент 6 запрета и ключ 2, Импульсы от генератора 1 начинают поступать через ключ 2 на вход счетчика 3. случайное время после отсчета числа импульсов, соответствующего длине дуги взвешенного графа, счетчик 3 переполняется и выдает импульс, который перебрасывает триггер в нулевое состояние, закрывая ключ 2, и одновременно через элемент ИЛИ 5 поступает на вход элемента 6 запрета. При единичном состоянии триггеров 7, 1б и 20 импульс с выхода элемента 6 поступает через элемент И 18 и элемент ИЛИ 22 на первые входы элементов И 12 и 13. На второй вход элемента И 12 поступают импульсы с гене ратора 10 непосредственно, а на второй вход элемента И 13 - через элемент НЕ 11. Изменение частоты и скважности импульсов генератора 10 устанавливается вероятность Р, соответствующая выходу А. При моделировании в случае единичного состояния триггеров 7, 16 и 20 сигнал, соответствующий. факту завершения процесса выполнения случайного объема работы, с вероятностью Р проходит на выход А, а вероятностью - на выход В.

Процесс отказрв и восстановлений при выполнении случайного объема работы моделируется сменой состояний триггера 7. который в момент запуска устройства устанавливается в единичное состояние. При поступлении на нулевой вход.триггера 7 сигнала от генератора 8, моделирующего отказы в процессе выполнения случайного объема работ, ассоциируемых с данной вершиной графа, триггер 7 переходит в нулевое состояние, которое сохраняется до тех пор пока на единичный вход триггера не поступит сигнал от генератора 9, моделирующего процесс восстановления.

Отсутствие сигнала на выходе элемента 6 запрета означает, что либо не произошло переполнение счетчика 3, либо триггер 7 установился в нулевое состояние. Оба эти события показыва ют, что процесс выполнения случайного объема работ, ассоциируемого с данной вершиной графа, фактически не окончен. При этом на первом входе элемента И 19 имеется разрешающий сигнал от триггера 16, установленного в единичное состояние при запуске устройства, а на )ром входе элемента И 19 присутствует разрешающий сигнал с выхода элемента НЕ 17, вход которого соединен с выходом элемента 6 запрета. Указанное сочетание разрешающих сигналов на первом и втором входах элемента И 19 приводит к тому, что при поступлении на третий вход импульса от генератора 21 случайных сигналов, имитирующих появление ошибок И рода, этот импульс через элемент ИЛИ 22 поступает на первые входы элементов И 12 и 13. На второй вход элемента И 12 поступают импульсы с генератора 10 непосредственно, а на второй вход элемента И 13 - через элемент НЕ 11. Поэтому сигнал, соответствующий ошибке f рода с вероятностью Р, проходит на выход А, ас вероятностью - на выход В. Импульс от генератора 2.1 случайных си гнало одновременно с поступлением на третий вход элемента И 19 подается на вход триггера 20, iперебрасывая этот триггер в нулевое состояние. При этом на третьем входе элемента И 18

появляется запрещающий сигнал с выхода триггера 20 и сигнал с выхода элемента 6 запрета, соответствующий фактическому выполнению случайного объема работ, ассоциируемого с данной вершиной графа, с учетом процес-, сов отказов и восстановлений в процессе выполнения этого объема работ, не поступает через элемент И 18 на один из входов элемента И.ПИ 22. Поэтому на выходах А и В не фиксируется факт окончания процесса выполнения случайного объема работ, ассоциируемых с данной вершиной графа, а регистрируется с вероятностью Р и соответственно появление ошибки (1 рода..

Процесс Формирования ошибки 1 рода моделируется с помощью генератора 15 случайных сигналов и триггера 16. Эта часть схемы работает следующим об|эазом. Импульс от генератора 15 случайных сигналов, имитиру- , ющих появление ошибок 1 рода, поступает на вход триггера 16 и перебрасывает его в нулевое состояние. Нулевое состояние триггера 1б приводит к тому, что на первые входы элементов И 18 и 19 подается запрещающий сигнал. При этом элемент И 18 не пропускает на вход.элемента ИЛИ 22 сигнал с выхода элемента 6 запрета о фактическом окончании процесса выполнения случайного объема работ, ассоциируемого с данной вершиной графа, а элемент И 1Я не пропускает сигнал ошибки fl рода. Таким образом, на первых входах элементов И 12 и 13 при нулевом состоянии триггера 1б имеются запрещающие сигналы, что приводит к невозможности регистрации на выходах А и В устройства факта окончания процесса выполнения данной работы. При этом блок 1 индикации,предназначенный для накопления статических данных об исследуемом графе,фиксирует ошибку 1 рода.

Предлагаемое устройство может использоваться для надежного проектирования сложных систем, в частности для исследования надежности комплексов алгоритмов и программ.

Положительный эффект заключается а расширении функциональных возможностей устройства при моделировании за счет сложных систем обеспечения учета появления ошибок 1 и1 рода при определении факта окончания процесса выполнения случайного объема работы.

Вхо

ff6/jff A Sf /jfff