Устройство для стохастического моделирования больших систем Советский патент 1978 года по МПК G06N7/08 

(54) УСТРОЙСТВО ЛЯ СТОХАСТИЧЕСКОГО БОЛЬШИХ СИСТЕМ МОДЕЛИРОВАНИЯ

мент ИЛИ, элемент И и триггер, выход которого нодключен к. первому входу элемогга И, выход которого нодключен к выходу блока, а второй вход через элемент ИЛИ - к выходам блока элементов И, нервые входы которых через наборное поле, а вторые входы неносредственно, а также входы триггера соединены со входами блока.

На фиг. 1 нриведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - структурная схема интерфейсного блока; а на фиг. 3 - структурная схема блока целевой функции.

Устройство для стохастического моделирования содержит блок индикации 1, блок целевой функции 2, блок управления 3, блок моделирования вершин графа 4, интерфейсный блок 5, блок генераторов потоков событий 6, блок элементов И 7, триггер 8, блок 9 задающих генераторов , вход 10 «установка, вход 11 «пуск и блок 12 генераторов приоритетов.

Выходы блока задающих генераторов соединены со входами блока управления 3, блока целевой функции 2, блока 12 генераторов приоритетов и с первыми входами элементов И 7. Вторые входы элементов И 7 соединены с единичным выходом триггера 8, установочные входы которого соединены с выходами блока управления 3, соединенного с блоком индикации 1 и со входами блока целевой функции 2. Выходы элементов И 7 соединены со входами блока 6 генераторов потока событий. Выходы последнего и выходы блока моделирования вершин графа 4 соединены с входами интерфейсного блока 5.

Выходы блоков 5 и 12 соединены со входами блока моделирования вершин графа 4, выходы которого соединены с входами блока целевой функции 2.

Блок 9 состоит из кварцевых генераторов частот, которые могут быть настроены на любую необходимую частоту сигналов для задания величин интенсивностей блока 6 генераторов потоков событий.

Блок управления 3 обеспечивает синхронную работу всех блоков устройства, формирует сигналы «установка для блока моделирования вершин графа 4, сигналы «старт, «стоп и «сброс и обеспечивает требуемое время рещения задачи.

Блок индикации 1 содержит двоичные счетчики, двоично-десятичные дешифраторы, элементы индикации и служит для высвечивания вычисленного значения целевой функции или вероятности выбранного состояния модели.

В состав одногб модуля интерфейсного блока (фиг. 2) входят элементы И 13, имеющие прямые и инверсные выходы, элемент И 14, триггеры 15 и формирователи 16.

Входы формирователей 16 соединены с выходами блока 6, а выходы - с единичными входами триггеров 15, нулевые входы которых соединены с вы.ходами блока 4. Первые входы элементов И 13 соединены с выходами триггера 15, их последние входы - с расширительным входом модуля интерфейсного блока 5, а остальные входы каждого элемента И 13 с инверсными выходами осталып,1х элементов

И 13. Инверсные выходы элементов И 13 соединены со входами элемента И 14, выход которого (расширительный выход модуля) соединен с расширительным входом последующего модуля.

Интерфейсный блок 5 служит для формированиястандартных сигналов по длительности во время работй от внешних источников, исклю чает одновременное возникновение двух или более сигналов на своем выходе, что необходимо для нравильной работы блока моделирования вершин графа и позволяет моделировать приоритеты между сигналами событий с выходов блока 6 генераторов потоков событий.

В состав одного модуля блока целевой функции (фиг. 3) входят наборное поле 17, блок элементов И 18, элемент ИЛИ 19, элемент И 20 и триггер 21.

Первые и вторые входы элементов И 18 соединены соответственно с выходами состояний блока моделирования вершин графа 4 и выходами блока задающих генераторов 9. Выходы элементов И 18 через элемент ИЛИ 19 соединены с первым входом элемента И 20, второй вход которого соединен с единичным выходом триггера 21. Входы триггера 21 соединены с выходами блока управления 3. Выход элемента И 20 подключен к выходу блока индикации 1.

Блок целевой функции обеспечивает вычисление целевой функции или вероятности выбранного состояния модели. Он состоит из нескольких типовых модулей в зависимости от числа каналов в блоке моделирования вершин графа 4.

Устройстгю для моделирования больших систем работает следующим образом.

Предварите;1ьно на выбранном поле блока .моделирования верщин графа 4 набирают граф моделируемой системы, устанавливают значения интенсивностей блока генераторов потоков событий 6, а на блоке управления 3 задают время рещения задачи. После подачи команды «установка блок моделирования верщин графа 4 устанавливается в требуемое исходное состояние. Затем после подачи команды «пуск происходит автоматическое формирование сигналов «старт «стоп и «сброс. В начале формируется сигнал «сброс, устанавливающий индикаторы блока индикации 1 в состояние «нулы;, затем по сигналу «старт запускаются блок целевой функции 2 и счетчики индикаторов блока индикации 1, а триггер 8 переходит в состояние «1 и тем самым открывает элементы И 7 и запускает одновременно блок генераторов потоков событий 6. Сигналы с блока генераторов потоков событий 6 формируются по длительности во входных формирователях 16 интерфейсного блока 5, что особенно важно в режиме работы от внешних источников сигналов. С выхода формирователя 16 сигнал поступает на вход триггера 15, устанавливает его в состояние «1, и сигнал запоминается.

Первый поступивший на вход элементов И

13 сигнал сразу проходит на соответствующий

выход этих элементов и запреи1.ает прохож-дение остальных сигналов на соответствующие им выходы модуля интерфейсного блока 5. При возникновении сигнала с выходов ветвей блока моделирования вершин графа 4, поступающего на нулевой вход одного из триггеров 15, сигнал на соответствующем выходе модуля интерфейсного блока 5 сбрасывается. При этом разрешается прохождение сигналов-с триггеров 15 на остальные выходы модуля. Для моделирования сигналов с различным порядком приоритета модули интерфейсного блока 5 объединены один с другим. При этом выход элемента И 14 соединен с расширительным входом следуюш.его модуля. Сигналы внут ри одного модуля соответствуют одному порядку приоритета. Если поступает сигнал в модуле со старшим порядком приоритета, то он запрещает все сигналы с младшим порядком приоритета. Сигналы самого старшего порядка приоритета выходят с крайнего левого модуля интерфейсного блока 5. Сигналы с интерфейсного блока 5 поступают на наборное поле блока модели,ования вершин графа 4, где в соответствии с моделируемой структурой графа осуществляются переходы между его вершинами под действием сигналов событий и приоритетов. Сигналы с выходов состояний блока моделирования вершин графа 4 поступают на входы блока целевой функции 2, где вычисляется-целевая функция вида

Q 2.С,-Р.,,

где п - число устройств для моделирования вершин графа;

С, - весовые коэффициенты соответствующего состояния вершины графа, численно равные значению частоты с задающих генераторов блока 9;

Ра, - вероятность соответствующего состояния вершины а, графа, определяемая по формуле

р - -°iгде

Га,

fi

to, - суммарное время нахождения системы в состоянии а, за время решения задачи - Tpi. Для определения вероятности состояния вычисляет-ся величина, равная

N Pa,- Ci,

где С, - весовой коэффициент, равный 1. Сигналы от блока задающих генераторов 9 поступают на наборное поле 17, где задается вид целевой функции посредством замыкания штырями контактов с необходимым значением частоты сигналов. С выходов блока моделирования вершин графа 4 сигналы поступают на первые входы элементов И 18, на вторые входы которых поступают сигналы с частотой, пропорциональной весовому коэффициенту Ci целевой функции. По сигналу « отарт с блока управления 3 триггер 21 переходит в состояние «1 и разрешается прохождение сигналов с выхода элемента ИЛИ 19 через элемент И 20 на блок индикации 1.

1.Устройство для стохастического моделирования больших систем, содержащее блок управления, входы которого соединены со входами «установка и «пуск устройства соответственно, группа выходов - с первой группой входов блока моделирования вершин графа выход «сброс - с первым входом блока индикации, выходы «старт и «стоп - со вторым и третьим входами блока индикации и с установочными входами триггера, выход которого подключен к первым входам блока элементов И вторые входы которых подключены к выходам блока задающих генераторов, а выходы - ко

входам блока генераторов потоков событий соответственно, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, оно дополнительно содержит блс1К целевой функции, блок генераторов приоритетов и интерфейсный блок, входы которого соединены с выходами блока генераторов потоков событий и блока моделирования вершин графа, а выходы - со второй группой его входов соответственно, третья группа входов которого соединена с выходами блока генератора приоритетов, входы которого подключены к выходам блока задающих генераторов, выходы которого подключены к группе входов блока управления и к первой группе входов блока целевой функции соответственно, вторая группа входов которого подключена к группе выхо:

дов блока моделирования вершин графа, выход - к четвертому входу блока индикации, первый и второй входы - к выходам «старт и «стоп блока управления соответственно.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок целевой функции содержит наборное

поле, блок элементов И, элемент ИЛИ, элеПо окончании решения задачи с блока управления 3,поступает сигнал «стоп на триггер 21, прохождение сигналов на блок индикации 1 заканчивается, и вычисленное значение целевой функции или вероятности выбранного состояния модели высвечивается на индикаторах блока индикации 1 По сигналу «стоп с блока управления 3 устройство прекращает работу. Введение в предложенное устройство блока целевой функции, блока генераторов приоритетов и интерфейсного блока позволило вычислять вероятностные характеристики моделируемой системы и дало возможность решать более широкий класс задач по сравнению с прототипом. Применение стохастической моделирующей машины для решения задач теорци сложных систем, теории надежности, теории графов, теории конечных автоматов, теории систем массового обслуживания и многих других позволяет значительна уменьшить время решения задач по сравнению с решением их на универсальной ЦВМ, что обусловлено применением аппаратных генераторов потоков событий и генераторов приоритетов и параллельным решением задачи на наборном поле. Формула изобретения мент И и триггер, выход которого подключен к первому входу элемента И, выход которого подключен к выходу блока, а второй вход через элеме1гг-ИЛИ - к выходам блока элементов И, первые входы которых через наборное поле, вторые входы непосредственно, а также входы триггера соединены со входами блока.

,

Cnjspm Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР № 369571, кл. G 06 F 15/36, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР № 427341 кл. G 06 F 15/20, 1972.

fin.3