Устройство для моделирования вероятностного графа

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСЙУЬЛИК С 06 а 7/ ГОСУДАРСТВЕННЬ 9 КОМИТЕТ ОСПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТК ЗОБРЕТЕН(Я, ЕЛЬСТВУ(56) 1. Авторское свидетельство СССРМ 80731, кл, 6. Об Р 7/52,. 197 В(5)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕРОЯТНОСТНОГО: ГРАФА, содержащее первый генератор случайных сигналов, первый выход которого соедн"нен. с первым входом блока индикации,а второй - с инФормационным входомключа,.управляющий вход которогоподключен к единичному выходу перво"го триггера, выход ключа соединен свходом счетчика, выход которого соединен.с входом первого элемента ИЛИи нулевым входом первого триггера,единичный вход. которого является входом устройстве, генератор импульсов,выход которого подключен к первомувходу первого элемента И и через. элемент НЕ к первому входу второгоэлемента И, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с вторым и третьим. входами блока индикации и образуют выходы устройства, второй и третий генераторыслучайных сигналов, выходы которыхподключень соответственно к нулевому и единичному входам второго вход четвертн с выходомвыходы третьентов И соедио элементаодключен к го элемента И соедивторого элемента йго и четвертого эленевы с входами втоИЛИ, выход которого ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СЕИД триггера, единичный выход которого соединен с.запрещающим входом элемен.та запрета, а нулевой выход - с четвертым входом блокаиндикации, инор" мационный вход элемента запрета сое-. динен с выходом первого элементе ИЛИ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расайрения Функциональных возможностей устройства за счет моделирования поведения сложной системы путем учета вероятности появления оаибок 1 ирода при определении .Факта окончания процесса выполнения случайного объема работ, в него введены второй влемент ЙЕ, четвертый и пятый генераторы случайных сигналов третий и четвертый триггеры, третий и четвертый элементы И и второй элемент ИЛИ, вход второго элемента НЕ соединен с выходом элемента запрета, пятым входом блока индикации и вто" рым входом третьего элемента И, еыЙ ход четвертого генератора случайныхсигналов соединен с мулевым входомтретьего триггера и еестым входом бло фка индикации, выход пятого гене. ратора случайных сигналов соеди-ф 4 нен с нулевым входом четвертого триггера, третьим входом четверто- файфго элемента И и седьмым входомМай блока индикации, единичные выходытретьего и четвертого триггеровподключены соответственно к первым входам третьего и четвертого элементов И и третьему входу .третьего элемента И, второй о 1027741вторым входам первого и второго эле" го и четвертого триггеров соедийеныментов И, а единичные входы третье- с шиной установки.1Изобретение относится к вычислительной технике и может йайти применение при проектировании автоматизированных систем управления. 5Существует класс сложных систем,моделируемых с помощью вероятностных графов, вершины которых отображают работоспособное состояние илисостояние отказа элементов системы, 10а длины дуг "соответствуют случайнымобъемам работ, причем при определении факта окончания процесса выпол"нения случайного объема работы возмож"но появления ошибок 1 и И рода. Ошиб"15ка 1 рода означает, что работа Фактически выполнена, но не произошлафиксация факта окончания процессавыполнения данной работы, а ошибкаИ рода соответствует случаю, когда0произошла фиксация факта окончанияпроцесса выполнения данной работы,. но Фактически процесс выполненияработы не завершился, К подобнымсложным системам относятся, в частности, комплексы управляющих алгоритмов и программ поведение которыхимеет алгоритмическое описание соструктурной интерпретацией Функциональных операторов и логических условий,Известно устройство для моделирования вероятностного графа, содержащее регулируемый. генератор случайных сигналов ключ, счетчик, триггер,элемент И%1, деа элемента И, первыевходы которых подключены к выходуэлемента ИЛИ, и генератор импульсов,выход которого соединен с вторым входом первого элемента И непосредст 40венно, а со вторым входом второгоэлемента И - через элемент НЕ. Устройство позволяет моделировать поведение сложной системы, представляемой взвешенным направленным ациклическим вероятностным граФом 145Однако устройство не позволяетисследовать поведение сложной системыучетом процессов отказов и восста 2новлений при выполнении случайных. объемов работ,Наиболее близким техническим ре" шением к предлагаемому является устройство, содержащее первый генератор случайных сигналов, первый выход которого соединен с первым входом блока индикации, а второй - с информационным входом ключа, управляющийвход которого подключен к выходупервого триггера, выход ключа соединен с входом счетчика, выход которого соединен с входом элемента ИЛИ и одним из входов первого триггера,второй вход которого является входом устройства, генератор импульсое, выход которого подключен к первомувходу первого элемента И и через элемент НЕ - к первому входу второго элемента И, выходы элементов И соединены соответственно с вторым и третьим входами блока индикации, а также элемент запрета, второй триггер, второй и третий генераторы случайных сигналов, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам второго триггера, первый и второй выходы которого соединены соответственно с четвертым входом блока индикации и первым входом элемента запрета, второй вход кото 1,рого подключен к выходу элемента ИЛИ,а выход соединен с вторыми входамиэлементов И,Это устройство позволяет моделировать поведение сложной системы с учетом процессов отказов и восстановлений при.выполнении случайных объемов работ, ассоциируемых с вершинами графа 2 1.. Однако известное устройство не дает возможности исследовать поведение сложной системы, у которой при определении Факта окончания. процесса выполнения случайного объема работы вероятно появление ошибок 1 и П рода.10277 4 30 3Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства при моделировании поведения сложной системы путем учета вероятности появления ошибок 1 и П рода при оп 5 ределении факта оконцания процесса выполнения случайного объема работы.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первый генератор случайных сигналов, первый 1 О вЫход которого соединен с первым входом блока индикации, а второй - с информационным входом ключа, управляющий вход которого подключен к единичному выходу первого триггера, выход ключа соединен с входом счетчика, выход которого соединен с входом первого элемента ИЛИ и нулевым входом первого триггера, единичный вход которого является входом устройства, генератор импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И и церез первый элемент НЕ к первому входу второго элемента И, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с вторым и третьим входами блока индикации и образуют выходы устройства, второй и третий генераторы случайных сигналов, выходы которых подключены соответственно к нулевому и единичному входам второго триггера, единичный выход которого соединен с запрещающим входом элемента запрета, а нулевой выход - с четвертым входом блока индикации, информационный вход элемента запрета соединен с выходом первого элемента ИЛИ, введены второй элемент НЕ, третий и цетвертый триггеры, четвертый и пятый генераторы случайных сигналов, третий и четвертый элементы И и второй элемент ИЛИ, вход второго элемента НЕ соединен с выходом элемента запрета, пятым входом блока индикации и вторым вхо дом третьего элемента И, выход четвертого генератора случайных сигналов соединен с нулевым входом третьего триггера и шестым входом блока индикации, выход пятого генератора случайных сигналов соединен с нулевым входом четвертого триггера, тре-. тьим входом цетвертого элемента И и седьмым входом блока индикации, единичные выходы третьего и четвертого 55 триггеров подключены соответственно к первым входам третьего и четвертого элементов И и третьему входу 4третьего элемента И, второй вход цет. вертого элемента И соединен с выхо" дом второго элемента НЕ, выходы"тре" тьего и четвертого элементов И соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к вторым входам первого и второго элементов И, а единичные входы третьего и четвертого триггеров соединены с шиной установки.На чертеже представлена блок-схема устройства для моделирования вероятностного графа.Устройство содержит генератор 1 случайных сигналов, ключ 2, счетчик 3, первый триггер 4, первый элемент ИЛИ 5, элемент 6 запрета, второй триггер 7, второй, третий и четвертый генераторы 8-10 слуцайных сигналов, элемент НЕ 11, первый и второй элементы И 12 и 13, блок индикации, четвертый генератор 15 слуцайных сигналов, третий триггер 16, элемент НЕ 17, третий и четвертый элементы И 18 и 19, четвертый триггер 20, пятый генератор 21, случайных сигналов, элемент ИЛИ 22.Устройство работает следующим образомВ момент подачи на вход устройст" ва сигнала запуска триггеры 4, 7,16 и 20 устанавливаются в единичное состояние, что приводит в состояние готовности элементы И 18 и 12,элемент 6 запрета и ключ 2, Импульсы от генератора 1 начинают поступатьчерез ключ 2 на вход сцетцика 3, Через случайное время после отсчетачисла импульсов, соответствующего длине дуги взвешенного графа, счетчик 3 переполняется и выдает импульс, который перебрасывает триггер 4 внулевое состояние, закрывая ключ 2, и одновременно через элемент ИЛИ 5 поступает на вход элемента 6 запре"та. При единичном состоянии триггеров 7, 16 и 20 импульс с выхода элемента 6 поступает через элемент И 18и элемент ИЛИ 22 на первые входы элементов И 12 и 13. На второй вход элемента И 12 поступают импульсы с гене"ратора 10 непосредственно, а на второй вход элемента И 13 - через элемент НЕ 11, Изменение частоты и скваж" ности импульсов генератора. 10 устанавливается вероятность Р, соответствующая выходу А. При.моделировании в случае единичного состояния триггеров 7, 16 и 20 сигнал, соответству.5 1 Оющий, Факту завершения процесса.выпол. нения случайного объема работы, с вероятностью Р проходит на выход А, а свероятностью о=1-р - на выход В.Процесс отказов и восстановленийпри выполнении случайного объема работы иоделируется сиеной состоянийтриггера 7, который в момент запускаустройства устанавливается в единичное состояние. При поступлении на нулевой вход. триггера 7 сигнала от генератора 8, моделирующего отказы впроцессе выполнения случайного объема работ, ассоциируемых с данной вершиной графа, триггер 7 переходит внулевое состояние, которое сохраняется до тех пор пока на единичныйвход триггера не поступит сигнал отгенератора 9, моделирующего процессвосстановления,Отсутствие сигнала на.выходе. элемента б запрета означает, что либоне произошло переполнение счетчика 3,либо триггер 7 установился в нулевоесостояние, Оба эти события показыва"ют, что процесс выполнения случайногообъема работ, ассоциируемого с даннойвершиной графа, фактически не окончен. При этом на первом входе элемента И 19 имеется разрешающий сигналот триггера 6, установленного в единичное состояние при запуске устройства, а на в"ором входе элементаИ 19 присутствует разрешающий сигнал с выхода элеиента НЕ 17, входкоторого соединен с выходом элементаб запрета. Указанное сочетание разрешающих сигналов на первом и второмвходах элемента И 19 приводит к тому,что при поступлении на третийвход импульса от генератора 21случайных сигналов, имитирующихпоявление ошибок П рода, этот импульс через элемент ИЛИ 22 поступает на первые входы элементов И 12и 13. На второй вход элемента И 12поступают иипульсы с генератора 1 Онепосредственно, а на второй входэлемента И 13 - через элемент НЕПоэтому сигнал, соответствующийошибке П рода с вероятностью Р,проходит на выход А, а с вероятностью ц=1-р - на выход В. Импульсот генератора 21 случайных сигналоводновременно с поступлением на третий вход элемента И 19 подается навход триггера 20, перебрасывая 1 этоттриггер в нулевое состояние. Приэтои на третьем входе элемента И 18 277 М бпоявляется запрещающий сигнал с выхода триггера 20 и сигнал с выхода эле"мента 6 запрета, соответствующийФактическому выполнению случайногообъема работ, ассоциируемого с данной вершиной графа, с учетом процессов отказов и восстановлений в процессе выполнения этого объема работ,не поступает через элемент И 181 О на один из входов элемента ИЛИ 22.Поэтому на выходах А и В не фиксируется Факт окончания процесса выполнения случайного объема работ, ассоциируемых с данной вершиной граба, а регистрируется с вероятностьюр и ц=1"р соответственно появлениеошибки П рода,Процесс Формирования ошибки 1рода моделируется с помощью генера 20тора 5 случайных сигналов и триггера 16, Эта часть схемы работает следующим образом. Импульс от генератора 15 случайных сигналов, имитирующих появление ошибок 1 рода, поступает на вход триггера 16 и перебрасывает его в нулевое состояние. Нулевое состояние триггера 16 приводит к тому, что на первые входы элементов И 18 и 19 подается запрещающий сигнал, При этом элемент И 18не пропускает на вход. элементаИЛИ 22 сигнал с выхода элеиента бзапрета о Фактическом окончании процесса выполнения случайного объемаработ, ассоциируемого с данной верЗ 5 виной графа, а элемент И 19 не пропускает сигнал ошибки П рода. Такимобразом, на первых входах элементовИ 12 и 13 при нулевом состояниитриггера 16 имеются запрещающие сиг 40 налы, что приводит к невозможностирегистрации на выходах А и В устройства Факта окончания процесса выполнения данной работы.При этомблок чиндикации, предназначенный для накоп 45 ления статическихданных обисследуемои графе, фиксирует ошибку рода.Предлагаемое устройство иожет использоваться для надежного проектирования сложных систем, в частности50 для исследования надежности комплексов алгоритмов и программ.Положительный эффект заключаетсяв расширении функциональных возможностей устройства при моделировании за55 счет сложных систем обеспечения учета появления ошибок 1 иП рода при определении факта окончания процесса выполнения случайного объема работы."Патент",Тираж 706 . Подписударственного комитета СССРм изобретений, и открытийква, Ж, Рауаская наб., д. В жгород, ул. Проектная, 4