Вероятностное устройство для анализа сетей Советский патент 1986 года по МПК G06F15/173 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для решения задач анализа сетей, представленных вероятностными графами, в частности для определения вероятности суилествования связи между любым входным и любым из выходных элементов рассматриваемой вероятностной сети.

Устройство позволяет определять структурную надежность {вероятность работоспособности) сложных разветвленных систем, структурно-надежностные схемы которых не могут быть представлены в виде параллельно-последовательного соединения элементов. Такие системы представляются множеством прость х работоспособных состояний, каждое из которых включает минимальное количество элементов системы, необходимых для обеспечения данного работоспособного состояния, и может быть отождествлено с простым путем графа сети.

На фиг. 1 представлена блок-схема вероятностного устройства для анализа сетей; на фиг. 2 - наборное поле.

Вероятностное устройство для анализа сетей содержит генератор 1 тактовых импульсов (ГТИ), счетчик 2 циклов, наборное поле 3, блок 4 выходных счетчиков, блок 5 преобразователей код-вероятность, элемент ИЛИ 6, элемент И 7 и элемент 8 задержки, элементы И 9, клеммы 10, диодные перемычки 11, выходные счетчики 12, элементы И 13, преобразователи 14, датчики псевдослучайных чисел 15, цифровые компараторы 16, регистрЕ) 17.

Выход ГТИ 1 соединен с первым входом элемента И 7, выход которого подключен к входу элемента 8 задержки, к вычитающему входу счетчика 2 циклов и к входам блока 5 преобразователей код-вероятность, а второй вход - с вь ходом элемента ИЛИ 7, входы которого соединены с разрядными входами счетчика 2 циклов, выход элемента 8 задержки соединен с разрядными входа.ми счетчика 2 циклов, выход элемента 8 задержки соединен с второй группой входов блока 4 выходных счетчиков.

Наборное поле 3 представляет собой матрицу смежности графа исследуемой сети, днагональны.ми элементами которой являются элементы И 9, недиагональные элементы - пары клемм 10, соединение которых диодными перемычками 11 соответствует единице матрицы смежности, несоединение - нулю. Пример полярности включения диодной перемычки 11 показан на фиг. 2 для узла графа (1, 2). Первые входы и выходы элементов И 9 являются соответственно входами и выходами наборного поля. Входы первого элемента И 9 соединены между собой. Второй вход k-ro элемента И 9 (Й6{2, 3, ... /V}) через пары клемм 10, образующие элементы матрицы смежности, расположенные выше диагонали, соединен с выходами /-х элементов И 9 (/ 1, 2, ..., k-1), выход J-1-o элемента И 9 рб(2, 3 .М}) через

0

5

0

5

0

0

5

0

5

пары клемм 10, образующие элементы матрицы смежности, расположенные ниже диагонали, подключен к вторым входам k-к элементов И 9.

Блок 4 выходных счетчиков содержит набор счетчиков 12, число которых соответствует числу выходных вершин, отображаемых элементами И 9 наборного поля 3 и соединенных с соответствующими счетчиками через эле.менты И 13.

Блок 5 преобразователей код-вероятность состоит из N одиночных преобразователей 14, каждый из которых, в свою очередь, состоит из датчика 15 псевдослучайных чисел (ДПСЧ), цифрового компаратора 16 и регистра 17 числа. Каждый задействованный на конкретное испытание преобразователь предназначен для «разыгрывания случайного состояния соответствующего элемента исследуемой вероятностной сети, для чего выход цифрового компаратора этого преобразователя соединяется с соответствующим входом указанного элемента И 9 в наборном поле 3.

Устройство работает следующим образом.

Наборное поле 3 отображает граф исследуемой вероятностной сети путем соединения диодными перемычками 11 пар клемм 10, соответствующих единичным элементам матрицы смежности графа сети. Выходы элементов И 9, соответствующие выходным звеньям сети, подключаются к первым входам элементов И 13. В каждый J-й регистр 17 (7 1, Л) записывается значение вероятности существования 1-й верщи- ны графа Р,- . Состояния неиспользуемых регистров 17 не влияют на работу устройства. Счетчики 12 устанавливаются в состояние «О. В счетчик 2 числа циклов записывается код числа планируемых экспериментов. Начало работы устройства осуществляется при поступлении сигнала на вход запуска устройства, разрендающего прохождения тактовых импульсов от ГТИ 1 через элемент И 7 на вход счетчика 2 и на входы датчиков псевдослучайных чисел (ДПСЧ) 15.

При поступлении очередного импульса

на ДПСЧ 15 на его выходе формируется случайное число Xi, которое сравнивается с содержимым ,7-го регистра 17 -Я/. При выполнении условия () на выходе j-ой схемы 16 сравнения появляется разрешающий потенциал, который подается на первый входЗ -го элемента И 9, причем сигнал сохраняется в течение всего элементар ного цикла моделирования. Так с помощью ДПСЧ в каждом из статических экспериментов формируется граф, в котором может существовать или отсутствовать путь от истока графа к каждой из соединенных с выходным счетчиком 12 верщин. При наличии такого пути на первом входе соответствующего элемента И 13 будет разрешающий потенциал, и задержанный элементом 8 задержки импульс поступит на вход счетчика 12 положительных исходов; при отсутствии пути на первом входе элемента И 13 разрешающего потенциала не будет, и тактовый импульс от ГТИ 1 в счетчик 12 не поступит.

С формированием каждого импульса ГТИ 1 одновременно происходит вычитание содержимого счетчика 2 циклов. Затем-опи санный процесс повторяется. В момент, когда содержимое счетчика 2 становится равс целью упрощения устройства,в него введены элемент задержки, элемент ИЛИ и элемент И, вход генератора тактовых импульсов является входом запуска устройства, а выход подключен к первому входу элемен- та И, выход которого подключен к входу элемента задержки, к вычитающему входу счетчика циклов и к входам блока преобразователей код-вероятность, а второй вход элемента И соединен с выходом элемента

ным нулю, на выходе элемента ИЛИ 6 ю ИЛИ, группа входов которого соединена

появляется потенциал, запрещающий прохождение тактовых импульсов от ГТИ 1 через элемент И 7.

Формула изобретения

. Вероятностное устройство для анализа сетей, содержащее генератор тактовых импульсов, счетчик циклов, наборное поле, группу элементов И, блок выходных счетчиков, б лок Л/ преобразователей код-вероятность (Л - максимальное количество вероятностных элементов исследуемой сети), причем каждый выход группы выходов наборного поля соединен с первым входом

с группой разрядных выходов счетчика циклов, выход элемента задержки соединен с вторыми входами элементов И группы. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что наборное поле содержит матрицу

5 ячеек, ячейки, распо.аоженные на главной диагонали матрицы, выполнены в виде элементов И, а остальные - в виде пар клемм, за.мыкаемых диодными перемычками, первые входы и выходы элементов И являются соот.-- ветственно входами и выходами наборного поля, второй вход первого элемента И подключен к его первому входу, а второй вход

каждого k-TO элемента И (k 2, 3 N)

через пары клемм, образующие ячейки матрицы, расположенные выше главной диагоодноименного элемента И группы, выход 25 нали, соединен с выходами /-х элементов И

которого подключен к одноименному входу группы входов блока выходных счетчиков, группа выходов блока преобразователей код-вероятность соединена с группой входов наборного поля, отличающееся тем, что.

с целью упрощения устройства,в него введены элемент задержки, элемент ИЛИ и элемент И, вход генератора тактовых импульсов является входом запуска устройства, а выход подключен к первому входу элемен- та И, выход которого подключен к входу элемента задержки, к вычитающему входу счетчика циклов и к входам блока преобразователей код-вероятность, а второй вход элемента И соединен с выходом элемента

с группой разрядных выходов счетчика циклов, выход элемента задержки соединен с вторыми входами элементов И группы. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что наборное поле содержит матрицу

ячеек, ячейки, распо.аоженные на главной диагонали матрицы, выполнены в виде элементов И, а остальные - в виде пар клемм, за.мыкаемых диодными перемычками, первые входы и выходы элементов И являются соответственно входами и выходами наборного поля, второй вход первого элемента И подключен к его первому входу, а второй вход

каждого k-TO элемента И (k 2, 3 N)

через пары клемм, образующие ячейки матрицы, расположенные выше главной диагонали, соединен с выходами /-х элементов И

(/ 1, 2, ..., k-1), а выход каждого /-го элемента И (/ 2, 3, ..., /V) через пары клемм, образующие ячейки, расположенные ниже главной диагонали, подключены к вторым входам k-x элементов И.

Изобретение предназначено для решения задач анализа сетей, представленных вероятностными графами, в частности, оно позволяет определять вероятность существования связи между любым входным и любым из выходных элементов рассматриваемой вероятной сети. Устройство содержит генератор тактовых импульсов, счетчик циклов, наборное поле, блок выходных счетчиков, блок преобразователей код-вероятность, элемент ИЛИ, элемент И, элемент задержки, группу элементов И. Наборное поле представляет собой матрицу смежности графа исследуемой сети, диагональными элементами которой являются элементы И, недиагональными элементами - пары клемм, соединение которых диодными перемычками соответствует единице матрицы смежности, несоединение - нулю. Блок выходных счетчиков содержит счетчики, элементы И. Блок преобразователей код-вероятность содержит Л преобразователей код-вероятность, каждый из которых содержит датчик псевдослучайных чисел, цифровой компаратор и регистратор числа. 1 з. п. ф-лы, 2 ил. е (Л 1C ел Од