Устройство для генерации полумарковских процессов Советский патент 1991 года по МПК H03K3/84 

рой 5 триггеры, группу 6 элементов НЕ выходами блока 17 задания временных .К-1, вторую группу 7 элементов И 7., первую группу 8 элементов И 8.1-8.N, третью группу 9 элементов И 9.1-9.N, первый 10,-второй 11 т и третий 12 элементы И, второй 13, первый 14, третий 15 и четвертый 16 элементы ИЛИ, блок 17-задания времен ных интервалов, группу 18 счетчиков 38.1-18.N импульсов, регистр 9, ши25

интервалов, соответствующие группы входов которого соединены с выходами датчиков 2.1-2.N случайных чисел группы 2 датчиков случайных чисел, входы датчиков 2.1-2.N случайных чисел которой соединены с выходом первого элемента И 10 и с входом синхронизации регистра 19, вход установки которого соединен с шиной 20 устану 20 установки и шину 21 Пуск % сое-30 новки, с первым входом первого триггера 4, с первым входом третьего элединенную с вторым входом первого триггера 4 и с первым входом четвертого элемента ИЛИ 16, выход которого соединен со счетным входом счетчика 18,1 импульсов группы 18 счетчиков импульсов, выход j-ro счетчика 18 которой соединен с входом j-ro элемента НЕ 6.J группы 6 элементов НЕ и с входом К-го элемента И 7.К второй группы 7 элементов И (,3,...,N-1; ,2, ,..,N-2), выходы элементов И 7.1- 7.N-1 которой соединены с соответствующими информационными входами регистра 19 и с входами второго элемента ИЛИ 13, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ 15, выход которого соединен с йервым входом второго триггера 5, выход которого соединен с вторыми входами первого I0 и второго 11 элементов И и с первым входом третьего элемента И 12, выход которого соединен с первыми входами элементов И 9.1-9.N группы 9 элементов И, выходы элементов И 9.1-9.N которой соединены с соответствующими входами управления блока 17 задания временных интервалов, группы выходов которого соединены с группами информаци35

40

45

50

55

мента И 15 и с вторым входом первого элемента И 14, первый вход которого соединен с выходом второго элемента И 11, первый вход которого соединен с вторым выходом генератора 1 серий импульсов, третий выход которого соединен с вторыми входами элементов И 8.1-8.N первой группы 8 элементов И, выход элемента И 8,1 которой соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ 16,

Выход первого триггера 4 соединен с входом генератора 1 серий импульсов, первый, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с первым входом первого элемента И 10, с вторым входом третьего элемента И 12 и с вторым входом второго триггера 5, Выход счетчика 18.1 импульсов группы 18 счетчиков импульсов соединен с входом элемента НЕ 6,1 группы 6 элементов НЕ, с входом элемента ИЛИ 13 и с соответствующим информационным входом регистра 19, Выход счетчика 18,N импульсов группы 18 счетчиков импульсов соединен с- входом элемента И 7.N-1 второй группы 7 элементов И,

5

0

5

0

5

мента И 15 и с вторым входом первого элемента И 14, первый вход которого соединен с выходом второго элемента И 11, первый вход которого соединен с вторым выходом генератора 1 серий импульсов, третий выход которого соединен с вторыми входами элементов И 8.1-8.N первой группы 8 элементов И, выход элемента И 8,1 которой соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ 16,

Выход первого триггера 4 соединен с входом генератора 1 серий импульсов, первый, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с первым входом первого элемента И 10, с вторым входом третьего элемента И 12 и с вторым входом второго триггера 5, Выход счетчика 18.1 импульсов группы 18 счетчиков импульсов соединен с входом элемента НЕ 6,1 группы 6 элементов НЕ, с входом элемента ИЛИ 13 и с соответствующим информационным входом регистра 19, Выход счетчика 18,N импульсов группы 18 счетчиков импульсов соединен с- входом элемента И 7.N-1 второй группы 7 элементов И,

Выход n-го элемента НЕ б.п группы 6 элементов НЕ сеединен с входом n-го и всех последующих элементов И второй группы 7 элементов И (п I,2,...,N-1).

Блок 17 задания временных.интервалов может быть выполнен, например, в виде матрицы NxN запоминающих устройств (блоков памяти), выходы которых объединены по схеме монтажного ИЛИ.

Устройство работает следующим образом.

Пусть моделируется полумарковский процесс с N состояниями, В момент времени t0 процесс находится в состоянии 1.. Этому состоянию соответствует конечное число К независимых неотрицательных случайных величин ifj.1 (j l,2К) с функциями распределения (t). Число К определяет число состояний, в которые возможен переход из состояния

1.. Далее берется К/ реализаций слу V

чайных величин ,, имеющих функции

распределения F. (t). По результаi i

F.-tt).

там реализаций происходит переход из состояния 1 по одному из направлений Ј(1,2,...,К,) в состояние 1 (lj 1 , ), Направление перехода I) соответствует наименьшей из полученных реализаций случайных величин l а гама наименьшая величина ){и мин | является временем пребывания процесса в состоянии 1,. Таким образом, в момент t процесс переходит из состояния 1 в 1( , В этом состоянии полумарковский процесс ведет себя точно так: из К- реализаций случайных величин jf j (j 1,2,. .. ,Кр с сЬункциями распределения F,j (t) в результате их сравнения выбирается наименьшая величина W ,

. мЈ-й Ч

Ь П 7

где 1 (1,2,. . . ,..;), к по направлению Ј через время jf ,1 происходит переход из состояния 1 в следующее состояние процесса.

Граф переходов полумарковского процесса моделируется специальной конструкцией блока 17 задания временных интервалов, который обеспечивает реализацию случайных величин ft c функциями распределения FJJ (t) за счет входящих в его состав запоминающих устройств, образующих матрицу,

5

0

5

0

5

0

5

0

5

представляющих собой дискретные аналоги нелинейных безынерционных преобразователей, с помощью которых равномерно распределенные случайные величины, задаваемые датчиками 2.1-2.N случайных чисел группы 2, прообразуются в случайные влеичины IT-: с требуемыми законами распределения F(-.(t). При этом одно запоминающее устройство блока 17 задания временных интервалов реализует один закон распределения.

Длительность нахождения процесса в состояниях формируется путем подсчета количества тактов работы генератора 1 серий импульсов в счетчиках I8.1-18.N импульсов группы 18 и сравнения подсчитанного количества с распределенными по заданным законам числами, формируемыми на группах информационных выходов блока 17 задания временных интервалов.

Регистр 9 обеспечивает хранение номера состояния, в которое переходит процесс в результате сравнения случайных величин и выбора наименьшего из них.

При включении устройства на тину 20 установки поступает сигнал обнуления, устанавливающий в нулевые состояния первый триггер А, регистр 19, триггеры 3.1-3.N группы 3 и счетчики 18.1-18.N импульсов группы 18. При этом второй триггер 5 через элемент ИЛИ 15 устанавливается в единичное состояние и сигналом со своего (единичного) выхода разрешает прохождение импульсов первой, второй и третьей серий с первого, второго и четвертого выходов генератора 1 серий . импульсов соответственно через элементы И 10-12.

Импульсный сигнал пуска с шины 21 Пуск через элемент ИЛИ 16 поступает на счетный (вычитающий) вход первого счетчика 18,1 импульсов группы 18, в результате чего на выходе переполнения этого счетчика импульсов появляется сигнал логической единицы, что соответствует нахождению процесса в первом (начальном) состоянии. Кроме того, сигнал с шины 21 Пуск устанавливает в единичное состояние триггер 4, который сигналом с своего (единичного) выхода запускает генератор 1 серий импульсов, на выходах которого появляются тактирующие импульсы. По импульсу первой се

рии с выхода элемента И 10 осуществляется парафазный прием позиционного кода номера состояния в регистр 19, а также запуск датчиков 2.1-2.N случайных чисел группы 2, В результате на выходах этих датчиков появляются равномерно распределенные случайные числа, поступающие на группы адресных входов блока 17 задания временных интервалов, а код номера состояния с выхода регистра 19 поступает на выход устройства и на вторые входы элементов И 9.1-9.N группы 9,

По импульсу второй серии с выхода элемента И 11 через элемент ИЛИ 14 осуществляется подготовка к приему (обнулению) триггеров- 3.1-3.N группы 3 и счетчиков 18.1-18.N импульсов группы 18,

По импульсу третьей серии с выхода элемента И 12 осуществляется стро бирование кода номера состояния на - элементах И 9,1-9,N группы 9, который далее поступает на входы управле ния блока 17 задания временных интервалов .

В результате на управляющих выходах блока 17 задания временных интервалов вырабатывается код, единичное состояние i-ro разряда в котором определяет возможность перехода процесса из текущего состояния в со

стояние

ui

Этот код записывается в

триггеры 3.1-3.N группы 3 и далее по35

ступает на первые входы элементов И 8.1-8.N группы 8, разрешая прохождение через соответствующие элементы И этой группы импульсов пятой серии с третьего выхода генератора 1 серий - импульсов на вычитающие входы счетчиков 18.1-18.N импульсов группы 18. Кроме того, кодом с управляющих выходов блока 17 задания временных интервалов осуществляется стробирова- ., ние приема информации в счетчики 18.1- 18.N импульсов группы 18, Информация для записи в эти счетчики импульсов поступает с групп информационных выходов блока 17 задания временных интервалов, на i-й группе информационных выходов которого вырабатывается код реализации случайной величины - времени нахождения в текущем состоянии до перехода в состояние If , В результате запись информации и вычитание осуществляются лишь в тех счётчиках 18.1-18.N импульсов группы 18, которые соответствуют состо50

55

0

5

5

о

0

5

- ., 0

5

яниям процесса, в которые возможен переход из текущего состояния.

По импульсу четвертой серии с пятого выхода генератора 1 серий импульсов триггер 5 устанавливается в нулевое состояние, прекращая тем самым прохождение импульсов первой, второй и третьей серий генератора I через серии импульсов через элементы И 10-12 соответственно.

Импульсы пятой серии с третьегч выхода генератора 1 серии импульсов через открытые элементы И 8.1-8.N группы 8 поступают на вычитающие входы счетчиков 18.1-18.N импульсов - группы 18t осуществляя подсчет времени пребывания процесса в текущем состоянии до перехода в следующее возможное состояние. Признаком окончания времени является сигнал переполнения на каком-либо счетчике импульсов группы 18, Сигналы с выходов переполнения счетчиков через элементы НЕ 6.1-6.N-1 группы 6 поступают на входы элементов И 7.1-7.N-1 группы 7, а с них - на информационные входы регистра 19 и на входы элемента ИЛИ 13 Элементы НЕ 6.1-6.N-1 и элементы И 7.1-7.N-1 групп 6 и 7 представляют собой приоритетную схему. Поскольку сигнал переполнения может появиться одновременно в нескольких счетчиках импульсов группы 18, на выходе этой приоритетной схемы формируется код с уровнем логической единицы лить в одном разряде. Этот разряд соответствует номеру состояния, в которое переходит моделируемый процесс.

I

Сигнал логической единицы с выхода элемента ИЛИ 13 через элемент ИЛИ 15 поступает на вход триггера 5 и устанавливает его в единичное состояние, после чего повторяется процесс записи кода нового состояния в регистр 19, выработки нового набора равномерно распределенных чисел в датчиках 2.1-2.N случайных чисел группы 2, обнуления триггеров 3.1-3.N группы 3 и счетчиков 18.1-18.N импульсов группы 18, выработки набора времен пребывания процесса во вновь выбранном состоянии, записи кодов этих времен в счетчики 18J-18.N импульсов группы 18, Далее триггер 5 обнуляется, а каждый импульс пятой серии вычитает по единице из ечетчиу16

ков 18.1-18.N импупьсов группы 18 до появления сигнала переполнения.

Блок 17 задания временных интервалов работает следующим образом, Позиционный код с регистра 19 поступает на входы управления блока 17 задания временных интервалов, причем логическая единица, соответствующая номеру текущего состояния, моде- лируемого процесса (j-ro) поступает только на j-й вход управления, Этот сигнал стробирования инициирует считывание j-й строки запоминающих устройств блока 17 задания временных

интервалов, на адресные входы которых поступают равномерно распределенные случайные числа. Считанные из запоминающих устройств коды поступают

10

времен пребывания их в, заданных состояниях, в него введены N-1 датчик случайных чисел, блок задания временных интервалов, последовательно соединенные группы триггеров и первая группа элементов И, группа счетчиков импульсов, группа элементов НЕ, вторая и третья группы элементов И, второй и третий элементы ИЛИ, первый и второй триггеры, шина Пуск, соединенная с первым входом четвертого элемента ИЛИ, шина установки, соединенная с первым входом первого триггера, с входом установки регистра, с вторым входом первого элемента ИЛИ и с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом пторого триггера,

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться в радиотехнике. 1 ель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности генерирования процессов с заданными функциями распределения времен пребывания их в заданных состояниях - достигается за счет введения в устройство для генерации полумарковских процессов (N-1) датчика 2.2-2.N случайных чисел, группы триггеров 3.1- 3.N, триггеров 4 и 5, группы элементов НЕ 6.1-6.N-1, групп элементов И 7.1-7.N-1, 8.1-8.N и 9.1-9.N, элементов ИЛИ 13, 15 и 16, блока 17 задания временных интервалов, группы счетчиков 18.I-18.N импульсов, шины 20 установки и шины 21 Пуск, а также за счет образования новых функциональных связей. Устройство содержит также генератор 1 серий импульсов, элементы И 10-12, элемент ИЛИ 14, регистр 19. 1 ил. §

на группы информационных входов зада-2Q выход которого соединен с вторым

ния временных интервалов блока 17. С входов стробирования считывания запоминающих устройств сигналы поступают на управляющие выходы задания временных интервалов блока 17, В результате на i.-м управляющем выходе блока 17 задания временных интервалов вырабатывается единичный сигнал в том случае, если в состав блока входит ij-e запоминающее устройство. Это свидетельствует о том, что в моделируемом процессе (в графе переходов) есть переход из состояния в состояние 1|,.В противном случае, когда переход из состояния 1: в состояние 1} -невозможен, на i-м управлякшшм выходе присутствует уровень логического нуля,

Формула изобретения

25

30

35

40

входом первого элемента И, выход торого соединен с входами всех N чиков случайных чисел, выходы кот рых соединены с соответствующими группами входов блока задания вре ных интервалов, группы выходов ко торого соединены с группами инфор мационных входов соответствующих счетчиков импульсов группы счетчи ков импульсов, входы синхронизаци счетчиков импульсов которой соеди нены с соответствующими выходами ка задания временных интервалов и первыми входами соответствующих т геров группы триггеров, вторые вх ды триггеров которой соединены с ходом первого элемента ИЛИ и с в дами установки счетчиков импульсо группы счетчиков импульсов, счетн вход первого счетчика импульсов к рой соединен с выходом четвертого элемента ЩИ, второй вход которог соединен с выходом первого элемен И первой группы элементов И, втор входы элементов И которой соедине с третьим выходом генератора сери импульсов, четвертый выход которо соединен с вторым входом третьего элемента И, выход которого соедин с первыми входами элементов И тре ей группы элементов И, выходы эле тов И которой соединены с соответ ствующими входами управления блок задания временных интервалов, вто вход второго триггера соединен с тым выходом генератора серий импу сов, вход которого соединен с вых первого триггера, второй вход кот го соединен с шиной Пуск, выход

Устройство для генерации полумарковских процессов, содержащее генератор серий импульсов, первый и второй выходы которого соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов И, вторые входы которых, соединены между собой и с первым входом третьего элемента И, первый элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго элемента И, регистр, вход синхронизации которого соединен с выходом первого элемента И, датчик случайных чисел, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за- счет обеспечения возможности генерирования процессов с заданными функциями распределения

5

0

5

0

0

5

входом первого элемента И, выход которого соединен с входами всех N датчиков случайных чисел, выходы которых соединены с соответствующими - группами входов блока задания временных интервалов, группы выходов которого соединены с группами информационных входов соответствующих счетчиков импульсов группы счетчиков импульсов, входы синхронизации счетчиков импульсов которой соединены с соответствующими выходами блока задания временных интервалов и с первыми входами соответствующих триггеров группы триггеров, вторые входы триггеров которой соединены с выходом первого элемента ИЛИ и с входами установки счетчиков импульсов группы счетчиков импульсов, счетный вход первого счетчика импульсов которой соединен с выходом четвертого элемента ЩИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И первой группы элементов И, вторые входы элементов И которой соединены с третьим выходом генератора серий импульсов, четвертый выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с первыми входами элементов И третьей группы элементов И, выходы элементов И которой соединены с соответствующими входами управления блока задания временных интервалов, второй вход второго триггера соединен с пятым выходом генератора серий импульсов, вход которого соединен с выходом первого триггера, второй вход которого соединен с шиной Пуск, выход

11,1636994 12

1-го элемента И первой группы эле-входом первого элемента НЕ группы элементов И соединен со счетным входомментов НЕ, с входом второго элемен- i-ro счетчика импульсов (,3,...,N)та,ИЛИ и с соответствующим информа- группы счетчиков импульсов, выход ционным входом регистра, выходы ко- j-ro счетчика импульсов которой соеди-торого соединены с вторыми входами йен с входом j-ro элемента НЕ группысоответствующих элементов И третьей элементов НЕ и с входом К-го элемен-группы элементов И, выход n-го эле- та И второй группы элементов И ( j-мента НЕ группы элементов НЕ соеди- 2,3,.,.jN-1, ,2,.,.,N-2), выходы JQнен с входом n-го и всех последующих элементов И которой соединены- с соот- элементов И второй группы элементов И ветствующими информационными входами(,2,..,,N-1), выход последнего регистра и с входами второго элемен-счетчика импульсов группы счетчиков ,та И, выход которого соединен с вторымимпульсов соединен с входом послед- входом третьего элемента ИЛИ, вы- 15него элемента И второй группы элемен- ход первого счетчика импульсов труп-тов И. пьь счетчиков импульсов соединен с