Устройство для моделирования систем человек-машина Советский патент 1987 года по МПК G06N7/08 

113

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам для моделирования деятел кости человека - оператора систем человек - машина (СЧМ).

Цель изобретения - расширение фун циональных возможностей устройства за счет учета вероятностной алгоритмической структуры обслуживаемых заявок.

На фиг.1 и 2 показана структурная схема устройства.

Устройство .содержит генератор 1 случайного потока заявок., счетчик 2 заявок, первый элемент И 3, первый триггер 4, датчик 5 случайного числа таймер 6, второй триггер 7, второй элемент И 8, элемент 9 запрета, счетчик 10 времени выполнения операции, третий элемент И 11, первьш сумматор 12, счетчик- 13 обслуженных заявок, реверсивный счетчик 14 очереди, регистр 15 памяти, первую и вторую схемы сравнения 16 и 17, второй сумматор 18, первый элемент ИЛИ 19, второй элемент ИЛИ 20, элемент НЕ 21, четвертый элемент И 22, дешифратор 23 адреса, группу каналов моделирования, каждый из которых содержит второй элемент И 24, элемент И 25, первьй датчик 26 случайног о числа, триггер 27, вторую схему 28 сравнения, счетчик 29 числа обращений, второй датчик 30 случайного числа, дешифратор 31, счетчшс 32 заявок,, снятых с обслуживания, регистр 33 числа обращений, первую схему 34 сравнения, первый элемент ИЛИ 35 Устройство также содержит пятый 36, третий 37 и четвертьй 38 элементы ИЛИ, коммутационное пол;е 39,

Датчик 5 случайного числа формирует случайные числа, распределенные по нормальному закону,, необходимые для определения начальной элементарной операции в алгоритма обслуживания заявки.

Дешифратор 23 определяет начахш- ную операцию в модели алгоритма обслуживания заявки.

Каналы моделирования представляют собой набор моделей элементарных операций, из которых составляется алгоритм обслуживания заявки.

Датчик 26 случайного числа формирует случайные числа, распределенные по нормальному закону, соответствую9912

шле времени обслуживания для каждой конкретной элементарной операции.

Датчик 30 случайного числа формирует двоичный код случайного числа, распределенного по равномерному закону и необходимого для определения перехода к выполнению следующей элементарной операции в алгоритме обслуживания заявки,

О Дешифратор 31 анализирует вероятность перехода к вьтолнению следую-- щей элементарной операции (число с датчика 30 случайного числа),

Регистр 33 служит для хранения максимального числа возможных обращений к конкретной элементарной операции в процессе обслуживания одной заявки (сохраняет код числа в течение всего времени моделирования), 0 Счетчик 29 считает количество обращений к конкретной элементарной операции в процессе обслуживания каждой заявки.

Счетчик 32 считает количество снятых с обслуживания заявок из-за превышения обращений к конкретной элементарной операции (несвоевременно обслуженных заявок).

Сумматор 12 подсчитьшает время работы канала (оператора) по обслуживанию заявок.

Коммутационное поле 39 предназначено для формализации алгоритма обслуживания заявки в соответствии с 5 вероятной последовательностью вьтол- нения каждой элементарной операции.

Устройство работает следующим образом.

Q В исходном состоянии счетчики 2, 14, 13, 10, 29 и 32, сумматоры 12 и 18, триггеры 4, 7 и 27 находятся в нулевом состоянии.

Предварительно на таймере 6 устаг нгшливается исходное время моделирования. На регистрах 33 устанавливается код числа максимально возможных .обращений к конкретной элементарной операции в дроцессе обслуживания одg ной заявки, .На коммутационном поле 39 производится коммутация возможных связей алгоритма в соответствии с вероятностями переходов от одной элементарной операции к другой.

Датчик 26 случайного числа каждо5

го подканала настраивается на определенное математическое ожидание времени вьшолнения конкретной элементарной операции.

По cHi Hajiy Пуск таймер 6 начинает отсчитьшать время моделирования. Метки времени с третьего выхода таймера 6 поступают на вход элемента И 8, с второго выхода таймера 6 с пе риодом контроля TO поступают на счи- тьюающий вход сумматора -IS.

Сигнал Пуск переводит триггер 7 в единичное состояние. Высокий потенциал с прямого выхода триггера 7 открьшает четвертый элемент И 22 для импульсов генератора 1.

Генератор 1 случайного потока заявок вырабатывает импульсы со слу- чайньи периодом повторения по экспо- ненциальному закону распределения. Эти импульсы имитируют входной поток заявок. Заявки фиксируются на счетчике 2, подсчитьшающем общее число входных заявок, и через элемент 9 запрета поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 14, имитируя занятие заявками мест в очереДи.

Сигнал перехода реверсивного счетчика 14 из нулевого состояния в первое проходит через элемент ИЛИ 19 и поступает на вход элемента ИЗ, на второй вход которого подается разрешающий потенциал с инверсного выхода первого триггера 4,

Пройдя через первый элемент И 3, импульс запускает датчик 5 случайного числа, а также переводит триггер 4 в единичное состояние. Триггер 4 находится в единичном состоянии в течение времени обслуживания заявки.

Теперь заявки с генератора 1 не проходят через элемент И 3, так как на второй его вход подан запрещаю- щий потенциал с инверсного выхода первого триггера 4

С приходом импульса с первого элемента И 3, датчик 5 случайного числа выдает число, величина которого случайно распределена в интервале от 1 до К, (К - максимальное количество типов элементарных операций в алгоритме обслуживания заявки), на соответствующие входы дешифрато- , ра 23,

Каждый выход дешифратора 23 соединен со входом одного из К подканалов моделирования и с поступлением на его входы кода числа с датчика 5 случайного числа на одном из его выходов появляется сигнал, который по

-5 0

5

5 0

5

0

ступает на вход элемента ИЛИ 24 (входной элемент канала моделирования).

С выхода элемента ИЛИ 24 сигнал поступает на вход элемента И 25, на второй вход которого с момента начала обслуживания заявки поступает единичный потенциал с прямого выхода первого триггера 4,

Таким образом, на выходе элемента И 25 появляется сигнал, который поступает на вход датчика 26 случайного числа и запускает его.

Одновременно с поступлением на вход датчика 26 сигнал с выхода элемента И 25 подается на прямой вход триггера 27 и устанавливает его в единичное состояние, разрешая тем самым сравнение кодов на схеме 28 сравнения, на первую группу входов которой подает код числа с датчика 26, на вторую группу входов - код числа с выходов счетчика 10, который считает метки времени, проходящие через элемент И 8,

В момент совпадения кодов на выходе схемы 28 сравнения появляется сигнал, который поступает через элемент ИЛИ 35 на инверсный вход триггера 27, устанавливает его в нулевое состояние, запрещая тем самым дальнейшее сравнение кодов на схеме 28 сравнения. Этот же сигнал через элемент ИЛИ 36 поступает на вход установки О счетчика 10, устанавливает его в нулевое состояние, тем-самьм готовит к отсчету времени вьтолнения очередной элементарной операции, а также поступает на управляющий вход дешифратора 31, на первую группу входов которого подается двоичный код случайного равномерно распределенного числа с выходов датчика 30,

Импульс с выходов депшфратора 31, который при наличии сигнала на управляющем входе с выхода схемы 28 сравнения прео(5разует двоичный код в позиционный, через комму -ационное поле 39 поступает на вход очередного канала моделирования для имитации вьтолнения следующей элеметарной операции.

Сигнал с выхода элемента И 25 одновременно с поступлением на входы датчика 26 и триггера 27 поступает на счетный вход счетчика 29 данного подканала моделирования.

На схеме 34 сравнения коды чисел с выходов счетчика 29 и регистра 33,

513

В случае равенства кода числа на счетчике 29 с кодом числа на регистре 33 сигнал с выхода схемы 34 сравнения поступает на вход счетчика -32 соответствующего канала моделирования, увеличивая его состояние на единицу 5 подсчитьшая тем самым количество несвоевременно обслуженных заявок. Этот же сигнал через элементы ИЛИ 37 и 38 с выхрда схемы 34 сравне ния поступает на вход счетчика 29 всех каналов, устанавливает их в нулевое состояние, готовя тем самым к работе по обработке очередной заявки.

Этот же сигнал с выхода элемента ИЛИ 38 через элемент ИЛИ 35 поступает на вход установки в ноль триггера 27, устанавливает его в нулевое состояние, подтверждая тем самым запрет на сравнение кодов на схеме 28 сравнения, а через-элемент ИЛИ 36 поступает на вход установки нуля

счетчика 10 и обнуляет его. I

Этот же .сигнал с выхода элемента ИЛИ 38 поступает на вход счетчика 13, увеличивая его состояние на 1 и фиксируя тем самым количество обслуженных заявок, и на инверсный вход , триггера- 4, устанавливая его в нулевое состояние, имитируя окончание обслуживания заявки, снимает единицу из реверсивного счетчика 14, имитируя уменьшение очереди на единицу, и открьшает первый элемент И 3.

Коммутационное поле имеет К входов и (К+1) выходов.

Выходы с второго до К-го подсоединены ко вторым входам соответствующих каналов моделирования обслуживания. Первьм выход является выходом обслуживания заявки. Процесс обслуживания заявки проходит циклически до тех пор, пока не появится сигнал на первом вькоде, который подсоединен ко входу элемента ИЛИ 38, или зафиксировано схемой 34 сравнения на счетчике 29 число, превышающее чисдо на регистре 33.

В дальнейшем при наличии заявок в очереди (ненулевое состояние реверсивного счетчика 14) на первом входе первого элемента И 3 будет разрешающий потенциал, а запуск датчика 5 случайного числа осуществляется сигналом перехода из нулевого состояния в единичное триггера 4, прошедшим через первьй элемент И 3.

:59916

В то время, когда заявка находится на обслуживании, на первый вход второго элемента И 8 подается разрешающий потенциал с прямого выхода 5 первого триггера 4. Следовательно, метки времени с таймера 6 через второй вход элемента И 8 поступают помимо счетчика Ю на первый 12 и второй 18 сумматоры, подсчитывая время обfO

5

служивания заявок.

Импульс контроля с второго выхода таймера 6 осуществляет считьшание сумматора 18. Код суммарного времени работы канала (оператора) Тр по обслуживанию заявок за период переписывается в регистр 15, где хранится до следующего импульса контроля.

Сумматор 18 после обнуления подсчитывает суммарное время работы канала за новый период контроля.

Схема 17 сравнения сравнивает величину кодов Тр и Тр рАоп о. Б случае Т р 5: Т она выдает сигнал, который через элемент ИЛИ 20, закры-

вает элемент 9 запрета на период до следующего импульса контроля.

Контроль суммарного времени контроля Тр обслуживания заявок за период между двумя поступлениями импульсов контроля и сравнения с величиной Т(. обеспечивает поддержание загрузки оператора на уровне., не превьппающем допустимый за счет прекращения доступа заявок в канал.

U

Б случае полного заполнения реверсивного счетчика 14, что означает за- нятие всех мест в очереди, на выходе схемы сравнения 16 появляется разре шающий потенциал, который через элемент ИЛИ 20 закрывает элемент 9 запрета.

Очередная заявка с генератора 1 регистрируется только в счетчике 2 и

не проходит на реверсивньй счетчик 14, что соответствует отказу в обслуживании заявки.

По окончании времени моделирования сигнал с первого выхода таймера

6 перебрасьшает триггер 7 в нулевое состояние, закрьшая элемент И 22 и тем самым поток заявок в канал.

Высокий потенциал с триггера 7 по- с гупает на вход элемента И 11 . После

выбора всех заявок из очереди сигнал перехода реверсивного счетчика 14 из единичного состояния в нулевое проходит через элемент НЕ 21, элемент И 11 и поступает на второй вход таймера 6, фиксируя окончательное время моделирования. Это время равняется времени, предварительно набранному на таймере, плюс время на дообслужи- вание заявок, стоящих в очереди, но не обсужившихся за установленное время.

По окончании моделирования, на счетчике 2 оказьшается зафиксированным общее число поступивших заявок, на счетчике 13 - число обслуженных заявок, на сумматоре 12 - время работы канала (оператора) по обслуживанию заявок Тр, на счетчиках 32 - число заявок, получивших отказ в об служивании по причине отказа оборудования или ошибочных действий оператора.

Чрезмерно большое количество обращений к одной и той же элементар- ной операции (число обращений больше допустимого числа при обслуживании заявки) приводит к устареванию информации, потере ее значимости, что также вынуждает к снятию ее с обслуживания.

Таким образом, устройство позволяет моделировать вероятностный алгоритм обслуживания заявок.

;

Формула изобретения

Устройство для моделирования систем человек-машина, содержащее таймер, генератор случайного потока заявок, счетчик заявок, счетчик обслуженных заявок, элемент запрета, реверсивный счетчик очереди, первый, второй, третий и четвертый элементы И, первый и второй триггеры, первый и второй элементы ИЛИ, первую и вторую схемы сравнения, элемент НЕ, первый и второй сумматоры, регистр памяти, вход запуска таймера является входом запуска устройства и соединен с единичным входом второго триггера, нулевой вход которого соединен с первым тактовым выходом таймера, а прямой выход подключен к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора случайного потока заявок, выход четвертого элемента И подключен к счетному входу счетчика заявок и к информационному входу элемента запрета, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика очереди, разрядные выходы ревер

5 20t5

25

30

45

3555

сивного счетчика очереди соединены соответственно с входами первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу первого элемента И и входу элемента НЕ, выход кото- рого подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом второго триггера, выход третьего элемента И соединен с входом останова таймера, второй тактовый выход которого подключен к входу считьшания второго сумматора, выход первого элемента И подключен к единичному входу первого триггера, прямой выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к третьему тактовому выходу таймера, выход второго элемента И соединен с информационными входами первого и второго сумматоров, разрядные выходы второго сумматора соединены соответственно с разрядными входами регистра памяти, разрядные выходы которого подключены соответственно к первой группе входов второй схемы сравнения, вторая группа входов которой является установочным входом устройства, выход Больше второй схемы сравнения соединен с первым. входом второго элемента ИЛИ, разрядные выходы реверсивного счетчика очереди подключены к соответствуюш 1м входам первой схемы сравнения, выход Равно которой подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, выход которого подк:ж)чен к управляющему входу элемента запрета, инверсный выход первого триггера соединен с вторым входом первого элемента И и вычитающим входом реверсивного счетчика очереди, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет учета вероятностной алгоритмической структуры процесса обслуживания заявок , оно дополнительно соедржит дешифратор адреса, третий, четвертый и пятый элементы ИЛИ, счетчик времени выполнения операции, датчик случайного числа, коммутационное поле и группу каналов моделирования обслуживания, каждый из которых содержит два элемента ИЛИ, элемент И, два датчика случайных чисел, две схемы сравнения, триггер, дешифратор, регистр числа обращений, счетчик заявок, снятых с обслуживания, счетчик

913

числа обращений, причём в каждом канале моделирования обслзпкивания разрядные вьжоды регистра числа обращений и счетчика числа обращений соедиг нены соответственно с входами первой и второй групп первой схемы сравнения канала моделирования обслуживания, выход равенства которой подключен к счетному входу счетчика заявок снятых.с обслуживания, и к соответствующему входу третьего элемента ИЛИ устройства, вьтод которого соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ устройства, выход которого подключен к счетному входу счетчика обслуженных заявок, второму входу пер- .вого триггера устройства,, установоч- ным входам всех счетчиков числа обращений, первым входам первых -элементов Или всех Каналов моделирования обслуживания и первому входу пятого элемента ИЛИ устройства, выход которого соединен с установочным входом счетчика времени выполнения операции

ИНфОрМаЦИОННЬЙ вход которого

чен к выходу второго элемента И устройства, а разрядные выходы соединены соответственно с входами первой группы вторых схем сравнения всех каналов моделирования обслуживания., -выход первого элемента ИЛИ устройст™ на. соединен с входом датчика случайного числа устройства, выходы которого подключены соответственно к входам дешифратора адреса, выходы которого подключены соответственно к первым входам вторых элементов ИЛИ всех каналов моделирования обслуживания, в каждом канале моделирования обслу- .живания выход второго элемента ИЛИ

1 , 10

соединен с первым входом элемента И, выход которого подключен к счетному входу счетчика числа обращений, входу первого датчика случайного числа

каналов модетшрования обслуживания и первому входу триггера канала моделирования обслуживания, выход которого подключен к входу разрешения сравнения второй схемы сравнения, вторая

группа входов которой подключена соответственно к выходам.первого датчика случайного числа канала моделирования обслуживания, а выход Равно второй схемы сравнения подключен к

второму входу первого элемента ИЛИ канала моделирования обслуживания, к соответствующему входу пятого элемента ИЛИ устройства и входу разрешения работы дешифратора своего канала

модел ировани51 обслуживания, входы которого соетщнены соответственно с выходами второго датчика случайного числа своего канала моделирования обслуживания, а выходы дешифраторов

все каналов моделирования обслуживания подключены соответственно к входам коммутационного поля, группа выходов которого подключена соответственно к вторым входам вторых элемен-

тов ИЛИ всех каналов моделирования обслуживания,, первьш выход коммутационного поля осединен с вторьи входом четвертого элемента ИЛИ устройства, прямой выход первого триггера

устройства подключен к вторым входам элементов И всех каналов моделирования обслуживания, а в каждом канале моделирования обслуживания выход первого элемента ИЛИ подключен к второму входу . триггера.

(Ка.г

Редактор П.Гереши

Составитель В.Фукалов Техред Н.Глущенко

2365/52 Тираж 672

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Коррек Подпис

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор Т.Колб Подписное

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для моделирования деятельности человека - оператора в системах -человек - машина. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет учета вероятност юй алгоритмической структуры обслуживаемых заявок. Устройство содержит генератор случайного потока заявок, счетчик заявок, счетчик обслуженных заявок, триггеры, датчики .случайного числа, таймер, элементы И, ИЛИ, НЕ запрета, сумматоры, реверсивный счетчик очереди, регистр памяти, коммутационное поле, схемы сравнения, де- шнфрато1« 1 и группу каналов моделирования обслуживания. 2 ил. 00 ел со