Устройство сбора данных для оценки числа событий Советский патент 1987 года по МПК G06F17/18 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в информационно-вычислительных и измерительных системах.

Целью изобретения является повьпие- ние надежности устройства- сбора данных для оценки числа событий путем уменьшения количества используемого оборудования.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства сбора данных для оценки числа событий; на фиг.2 и 3 - соответственно пример вьшолне- ния входящего в состав устройства распределителя импульсов и временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство сбора данных для оценки числа событий (фиг.1) содержит элемент ИЛИ 1, счетчик 2 временного ий- тервала, счетчик 3 числа интервалов, распределитель 4 импульсов, генератор 5, четыре элемента И 6 - 9, триггер 10 пуска и в каждом канале - счетчик 11 и входной элемент И 12, первьй вход каждого из которых соединен с соответствующим информационным входом 13 устройства, а выход подключен к счетному входу соответствующего счетчика, первый 14 и второй 15 уста- новочные входы устройства соединены соответственно со входом установки в единицу триггера 10 пуска и с первым входом элемента ИЛИ 1, выход которого подключен ко входу сброса триггера 10 пуска, прямой выход которого подключен к первому входу первого элемента И 6, второй вход которого соединен с выходом генератора 5, а выход подключен ко входу распределителя 4 импульсов. Выход переполнения счетчика 3 числа интервалов подключен ко второму входу элемента ИПИ 1, выходы второго 7, третьего 8 и четвертого 9 элементов И соединены соответственно с первым 16, вторым 17 и третьим 18 управляющими вькодами устройства.

Устройство также содержит регистр

19состояния счетчиков 11, триггер

20запроса, буферньй триггер 21 зап- роса, триггер 22 управления, второй элемент ИЛИ 23, пятьй элемент И 24,- делитель 25 частоты и в каждом канале - триггер 26 фиксации переполнения. В каждом канале выход перепол- нения счетчика 1,1 соединен с установочным входом соответствующего триггера 26 фиксации переполнения, выход каждого из которых соединен с соответствующим информационным входом регистра 19 состояния счетчиков, тактовый вход которого подключен к пер- ному выходу распределителя 4 импульсов, второй, третий и четвертьй выходы которого соединены с первыми входами соответственно второго 7, третьего 8 и четвертого 9 элементов И, вторые входы которых подключены к первому входу пятого элемента И, информа1щонному входу буферного триггера 21 запроса и выходу триггера 22 управления, информагщонньй вход которого соединен с выходом триггера 20 запроса, информационньй вход которого подключен к шине логической единицы, вход сброса соединен с выходом пятого элемента И 24, а тактовьй вход подключен к тактовому входу буферного триггера 21 запроса и выходу второго элемента ИЛИ 23, входы которого соединены с выходами переполнения счетчиков 11 соответствующих каналов, второй вход пятого элемента И 24 соединен с инверсным выходом буферного триггера 21 запроса, вход обнуления которого подключен к тактовому входу триггера 22 управления и к первому выходу распределителя импульсов, чет- -вертый выход которого соединен с тре- тьим входом пятого элемента И 24.

Выход первого элемента И 6 соединен со входом делителя 25 частоты, выход которого подключен к счетному входу счетчика 2 временного интервала, выход переполнения которого соединен со входами сброса триггеров 26 фиксации переполнения и со счетным входом счетчика 3 числа интервалов, причем выходы разрядов счетчика 2 временного интервала и регистра 19 состояния счетчиков соединены с соответствующими информационными выходами устройства.

Реализация устройства в соответствии с фиг.1 позволяет реализовать следующую математическую модель подсчета.

Пусть на интервале (О,Т) требуется определить число событий стационарного пуассоновского процесса с помощью счетчика ограниченной емкости п. Задана точность оценки N числа - событий N путем задания относительной погрешности а :

л -

Лотк- ,

где Ь - ширина доверительного интервала оценки N. Число событий оценивается на временном интервале длиной Т

из/vi т.

Пусть Ни5м полученное число со-, бытии на Тц, , тогда оценка числа событий на интервале Т будет:

N 2l

Т MiM

Т.

Математическое ожидание:

M(N)M(N«,/T,,), где Л - интенсивность входного потока. Дисперсия:

D(N)D, (N)+DI(N),

где D,(N) - дисперсия метода оценив ния;

DjCN) - дисперсия числа событий пуассоновского процесса на интервале (О,Т).

Так как

где N

N N,,

л N,

прог

прог

- прогнозируемое значение числа событий.

D , (N) D(N прог ) D TICT-TH )

D( A) (T-TH,M ) V /N ,, (Т-Ти,„ Di(N)7k.T, TO

-x

D(N)---(T-T

MiM Время T,, ,

чения оценки с заданной точностью Д от-ц , определяется из формулы

и,м). необходимое для полуи , .j2iiiT THj;,p

N,,,

где U,oi/j - квантиль нормального распределения.

В силу того, что N обозначив

HIM игм

Р 0,5

7 т

2 иг:/7

т

получим -Г дА .

Р +

Так как емкость счетчика на ограниченная, то необходи его включений

де Т.

здп

К п/ А

и$м TlaTJ

+ 1,

К

время заполнения счет- gg чика, и

Л-Т

п(р+л

+ 1.

ресо-, со10

ваийса

15

20

е

25

30

лу

Т

35

40

45

Устройство работает следующим образом.

Предполагается, что устройство осуществляет обмен с вычислителем, производящим подсчет числа событий, через внешний блок памяти, запись, информации в который осуществляется по командам с управляющих выходов устройства.

На информационные входы 13 устройства поступают сигналы событий, подлежащие подсчету.

На первый 14 управлягадий вход устройства поступает сигнал пуска, устанавливающий триггер 10 пуска в единичное состояние, разрешая тем самым работу устройства.

На второй 15 управляющий вход устройства поступает сигнал останова, сбрасывающий триггер 10 пуска в нулевое состояние, переводя тем самым устройство в состояние Останов.

На информационные выходы устройства поступает содержимое регистра : 19 состояния счетчиков и счетчика 2 временного интервала.

На первьй 16 управляющий выход устройства поступает строб записи в регистра данных памяти информации с информационных выходов устройства.

На второй 17 управляющий выход устройства поступает строб записи в память.

На третий 18 управляющий выход устройства поступает сигнал модификации счетчика адреса памяти.

Предполагается, что заданы: Т - . интервал наблюдения; п - емкость счетчиков 11 ; U от- - относительная точность оценки N числа событий N; ct - уровень значимости. Ориентировочно известно значение максимальной интенсивности Хздакс всех поступающих на входы 13 измеряемых потоков событий. Оператор вычисляет число включений счетчиков 11 по формуле

К

макс

+ 1,

.п(р+т|р2-1

При фиксированной частоте (fген ) генератора 5 и известной емкости (т) счетчика 2 временного интервала определяется коэффициент деления делителя 25 частоты:

М

-LfJf- m-к

Исходное состояние устройства - состояние останова, причем все узлы

устройства (триггерЫ), счетчики, регистры) обнулены (цепи сброса на фиг.1 не показаны). Двоичное представление К (К ) заносится к счетчик 3 числа интервалов, а дополнительный код числа М - в делитель 25 частоты (цепи параллельной установки счетчика 3 числа интервалов и делите5

тор состояния счетчиков 11 на момент переполнения j-го счетчика. Единичный потенциал с выхода триггера 22 управления, поступая на вторые входы второго 7, третьего 8 и четвертого 9 элементов И, разрешает прохождение через них тактовых импульсов ТИ 2 - ТИ 4, при этом тактовьш импульс ТИ 2 ля 25 частоты ввиду простоты на фиг.1 д через второй 7 элемент И поступает также не приводятся),на первый 16 управляющий выход устПри поступлении по первому 14 управляющему входу устройства сигнала

пуска устанавливается в единичное соройства в качестве строба записи в регистр данных памяти информации с информационных выходов, т.е. содержистояние триггер 10 пуска, сигнал с мого регистра 19 состояния счетчиков

выхода которого разрешает работу эле- и текущего значения счетчика 2 врементов И 12. Кроме того, сигнал с

выхода триггера 10 пуска поступает

на первый вход первого 6 элементами,

разрешая прохождение последовательно- jn

сти импульсов с выхода генератора 5

менного интервала. Тактовый импульс ТИ 3 через третий 8 элемент И поступает на второй 17 управляющий выход устройства в качестве строба записи в накопитель памяти, а тактовый импульс ТИ 4 через четвертый 9 элемент И поступает на третий 18 управляющий выход устройства в качестве сигнала

на входы делителя 25 частоты и распределителя 4 импульсов. При этом на выходах распределителя импульсов

(фиг.2) формируются (фиг.З) серии из 25 модификации счетчика адреса памяти.

четьфех (ТИ 1 - ТИ 4) тактовых импульсов, необходимых для работы устройства, а сигналы с выхода делителя 25 частоты поступают на счетньм вход

В случае, когда не быпо запроса : - от счетчиков 11 на интервале отработки цикла записи в память (т.е. буфер- ньй триггер 21 запроса не взведен), счетчика 2 временного интервала. Сиг- д тактовый импульс ТИ 4, проходя через налы событий, поступающие по информа- пятый 24 элемент К на вход сброса

ционным входам 13 устройства, подсчитываются счетчиками 11. При переполнении какого-либо j-ro () счетчика 11 устанавливается в единичное состояние соответствующий триггер 26 j фиксации переполнения, нулевой потенциал с инверсного выхода которого поступает на второй вход соответствующего элемента И 12j ,блокир,-уя тем самым прохождение сигналов событий с соответствующего информационного входа 13J устройства.

Одновременно сигнал переполнения j-ro счетчика 11 через элемент ИХШ 23 устанавливает в единичное состояние триггер 20 запроса на цикл памяти, сигнал с вькода которого поступает на информационньй вход триггера 22 управления. Тактовьй импульс ТИ 1, поступающий на синхровход триггера 22 управления с первого выхода распределителя 4 импульсов, устанавливает триггер управления в единичное состояние. Кроме того, тактовый импульс ТИ 1, поступая на синхровход регистра 19 состояния счетчиков, заносит в него содержимое триггеров 26 фиксации переполнения, фиксируя тем самым век

тор состояния счетчиков 11 на момент переполнения j-го счетчика. Единичный потенциал с выхода триггера 22 управления, поступая на вторые входы второго 7, третьего 8 и четвертого 9 элементов И, разрешает прохождение через них тактовых импульсов ТИ 2 - ТИ 4, при этом тактовьш импульс ТИ 2 через второй 7 элемент И поступает на первый 16 управляющий выход устменного интервала. Тактовый импульс ТИ 3 через третий 8 элемент И поступает на второй 17 управляющий выход устройства в качестве строба записи в накопитель памяти, а тактовый импульс ТИ 4 через четвертый 9 элемент И поступает на третий 18 управляющий выход устройства в качестве сигнала

Е

0

5

0

5

триггера 20 запроса на цикл памяти, сбрасывает его в нулевое состояние, инициируя последующий сброс триггера 22 управления тактовым импульсом ТИ 1.

В случае, когда на интервале отработки цикла записи в память поступил запрос от счетчиков 11, происходит установка в единичное состояние буферного триггера 21 запроса, при этом нулевой потенциал с его инверсного выхода запрещает прохождение тактового импульса ТИ 4 на вход сброса триггера 20 запроса на цикл памяти, инициируя тем самым повторную установку триггера 22 управления тактовым импульсом ТИ 1, которьй, кроме того, сбрасывает буферный триггер 21 запроса.

При переполнении счетчика 2 временного интервала сигнал с его выхода переполнения поступает на входы сброса триггеров 26 фиксации переполнения, сбрасывая их в нулевое состояние, при этом единичные потенциалы с инверсных выходов триггеров 26 фиксации переполнения, поступая на вто- рые входы элементов И 12, разрешают прохождение через них сигналов событий с информационных входов 13 устройства на счетные входы счетчиков 11. Кроме того, сигнал переполнения с выхода счетчика 2 временного интервала, поступая на вход вычитанця счетчика 3 числа интервалов, уменьшает его содержимое на единицу.

Далее описанная последовательность работы устройства повторяется.

При переполнении счетчика 3 числа интервалов сигнал переполнения с его выхода через элемент ИЛИ 1 сбрасывает в нулевое состояние триггер 10 пуска, переводя тем самым устройство в состояние останова.

Таким образом, для каждого интерТ

вала с информационного выхода к.

устройства по сигналам с управляющих выходов устройства в память записывается информация о состоянии счетчиков 11, т.е. содержимое регистра 19 состояния счетчиков, и о текущем значении счетчика 2 временного интервала на момент переполнения (Hj-l) счетчика 11j (т.е. значение времени заполнения (.; ) счетчика на i-TOM (,K) интервале лТ). При этом оценка N; числа событий N; на интервале наблюдения (О,Т) вычисляется по формуле

U.T.I:

т

1

тгг,

jan.

а уточненный доверительный (1-с) 100 интервал для числа событий N; на интервале (о,Т) по формуле

pft-u, 1 -об.

,/.6..Nj.Nj.-bU,.,/.6..

М

где

б-.

N

Устройство позволяет оценивать число событий, используя при этом 50 меньшее по сравнению с известным устройством количество оборудования.

Формула изобретения

Устройство сбора данных для оценки числа событий, содержащее элемент ИЛИ, счетчик временного интервала, счетчик числа интервалов, распредели0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

тель импульсов, генератор, четыре элемента И, триггер пуска и в каждом канале счетчик и входной элемент И, первый вход каждого из которых соединен с соответствующим информационным входом устройства, а выход прдключен к счетному входу соответствующего счетчика, первый и второй установочные входы устройства соединены соответственно с входом установки в 1 триггера пуска и с первым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу сброса триггера пуска, прямой выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора, а выход подключен к входу распределителя импульсов, выход переполнения счетчика числа интервалов подключен к второму входу элемента ИЛИ, выходы второго, третьего и четвертого элементов И соединены соответственно с первым, вторым и третьим управляющими выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства путем его упрощения, в каждый канал введен триггер фиксации переполнения, в устройство также введены регистр состояния счетчиков, триггер запроса, буг ферный триггер запроса, триггер управления, второй элемент ИЛИ, пятый элемент И и делитель частоты, в каждом канале выход переполнения счетчика соединен с установочным входом соответствующего триггера фиксации переполнения, выход каждого из которых соединен с соответствующим информационным входом регистра состояния счетчиков, тактовый вход которого подключен к первому выходу распределителя импульсов, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с первыми входами соответственно второго, третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых подключены к первому входу пятого элемента И, информационному входу буферного тригге- .ра запроса и выходу триггера управления информационный вход которого соединен с выходом триггера запроса, информационный вход которого подключен к шине логической единицы, вход сброса соединен с выходом пятого элемента И, а тактовьм вход подключен к тактовому входу буферного триггера запроса и выходу второго элемента ИЛИ, входы которого соединены с вько9134

дами переполнения счетчиков соответствующих каналов, второй вход пятого элемента И соединен с инверсным выходом буферного триггера запроса, вход обнуления которого подключен к тактовому входу триггера уп равления и к первому выходу распределителя импульсов, четвертый выход которого соединен с третьим входом пятого элемента И, выход первого элемента И соединен с входом делителя частотыд выход которого подключен к счетному входу счетчика временного интервала,

Составитель Т.Смирнов Редактор Н.Егорова Техред И„Попович Корректор И.Муска

Заказ 5119/46 Тирана 670Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

7078 10

выход переполнения которого соединен с входами сброса триггера фиксации переполнения и со счетным входом счетчика числа интервалов, в каждом канапе второй вход входного элемента И соединен с инверсным выходом соответствующего триггера фиксации переполнения, а третий вход входного мента Исоединен спрямьм выходом триггера пуска, выходы разрядов счетчика временного интервала и регистрасостоя- ния счетчиков соединены с соответствующими информационными выходами устройства.

Изобретение может быть использовано в информационно-вычислительных и измерительных системах. Цель изобретения - повышение надежности устройства. Устройство сбора данньгх содержит элемент ИЛИ 1, счетчик 2 временного интервала, счетчик 3 числа интервалов, распределитель 4 импульсов, генератор 5, элементы И 6 - 9 и триггер 10 пуска. Каждый канал включает счетчик 11 и входной элемент И 12. В каждый канал устройства введен триггер 26 фиксации переполнения, а в устройство в целом - регистр 19 состояния счетчиков 11, триггер 20 запроса, буферньй триггер 21 запроса, триггер 22 управления, элемент ИЛИ 23, элемент И 24 и делитель 25 час- тоты. 3 ил. S S (Л jO .4; О СХ)