Устройство для генерации полумарковских процессов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 9) (111 51)5 К 03 К 3/84 РЕТЕНИ л. Р 11 С,В,Соловьев, ,А,Кулаков 088.8) свидет С 06 Е тво СССР 7/58, 1982, ство СССР7/58, 1986,етел 06 Г ЕИЕРАПИИ ПО к импуль спользоватьс об ых тения - озможно возможнос ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕП(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАРКОВСКИХ ПРОПЕССОВ (57) Изобретение отн ной технике и может в радиотехнике, Пель расширение Функционал тей путем обеспечени генерирования процессов с заданнымйФункциями распределения времен пребывания их в заданных состояниях - ,достигается за счет введения в устройство для генерации полумарковскихпроцессов (И) датчика 2,2-2.Н случайных чисел, группы триггеров 3,1 З,И, триггеров 4 и 5, группы элементов НЕ 6,1-6,И, групп элементов И7,1-7,И, 8.1-8.М и 9,1-9.Н, элементов ИЛИ 13, 5 и 16, блока 17 задания временных интервалов, группысчетчиков 18,1-18.И импульсов, шины20 установки и шины 21 "Пуск", а также за счет образования новых Функциональных связей. Устройство содержиттакже генератор 1 серий импульсов,элементы И 10-12, элемент ИЛИ 14,регистр 19, 1 ил,Изобретение относится к импульснойтехнике и может использоваться в вычислительной технике.Цель изобретения - расширение Функциональных воэможностей за счет обеспечения возможности генерирования фпроцессов с заданными Функциями рас"пределения времен пребывания их в заданных состояниях.На чертеже представлена структурная электрическая схема устройствадля генерации полумарковских процес"сов,Устройство для генерации полумар"ковских ироцессов содержит .генератор1 серий импульсов, группы 2.датчиков21-2.И случайных чисел, группу 3триггеров 3.1-3.И, первый 4 и второй 5 триггеры, группу б элементов НР6,1-6,Ъ, вторую группу 7 элементовИ 7."7.Бпервую группу 8 элементов И 8,1-8.Н, третью группу 9 злемен"тов И 9,"9.Я, первый 10, второй 11и третий 12 элементы И, второй 13,первый 14, третий 15 и четвертый 16.элементы ИЛИ, блок 17 задания временных интервалов, группу 18 счетчиков18.1-18 Л импульсов, регистр 19, шину 20 установки и шину 21 "Пуск", сое диненную с вторым входом первого триг"гера 4 и с первым входом четвертогоэлемента ИЛИ 16, выход которого соединен со счетным входом счетчика 18,1импульсов группы 18 счетчиков импульсов, выход 3-го счетчика 18 которойсоединен с входом 3-го элемента НЕ6. группы 6 элементов НЕ и с входомК-го элемента И 7.К второй группы 7элементов И Ц=2,30-1; К=1,2, 40,И), выходы элементов И 7.17.Мкоторой 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 спервым входом второго триггера 5, выход которого соединен с вторыми входами первого 10 и второго 11 элемен"тов И и с первым входом третьегоэлемента И 12, выход которого соединен с первыми входами элементов И9,1-9.М группы 9 элементов И, выходы элементов И .9,1-9,Н которой соеди 55иены с соответствующими входами управления блока 17 задания временныхинтервалов, группы выходов которого соединены с группами ино.ормационных входов соответствующих счетчиков 18,1-18.И импульсов группы 18счетчиков импульсов, входы установки счетчиков 18,1"18.И импульсов которой соединены с выходом первогоэлемента ИЛИ 14 и с вторыми входа"ми триггеров 3,1-3.М группы 3 триггеров, выходы которых соединены спервыми входами элементов И 8,1-8.Ипервой группы 8 элементов И, выходы1-гоэлемента И 8.1 которой соеди"иены со счетным входом 1-го счетчика 18.1 импульсов группы 18 счетчиков импульсов (1=2,3И), входысинхронизации счетчиков 8,1-18,Мимпульсов которой соединены с первыми входами. триггеров 3,1-3,И группы 3 триггеров и с соответствующимивыходами блока 17 задания временныхинтервалов, соответствующие группывходов которого соединены с выходами датчиков 2,1-2.Б случайных чиселгруппы 2 датчиков случайных чисел,входы датчиков 2.1-2,И случайных чисел которой соединены с выходом первого элемента И 10 и с входом синхронизации регистра 19 вход установкикоторого соединен с шиной 20 установки, с первым входом первого триггера 4, с первым входом третьего элемента И 15 и с вторьм входом первогоэлемента И 14, первый вход которого соединен с выходом второго элемента И 11, первый вход которогосоединен с вторым выходом генератора1 серий импульсов третий выход которого соединен с вторыми входами элементов И 8,1-8,И первой группы 8элементов И, выход элемента И 8,1которой соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ 16,Выход первого триггера 4 соединен с входом генератора 1 серий импульсон, первый четвертый и пятыйвьглоды .которого соединены соответственно с первым входом первого элемента И 10, с вторым входом третьего элемента И 12 и с вторым входомвторого триггера 5, Выход счетчика18,1 импульсов группы 18 счетчиковимпульсов соединен с входом элемента НЕ 6.1 группы 6 элементов НЕ, свходом элемента ИЛИ 13 и с соответствующим информационным входомрегистра 19. Выход счетчика 18.Иимпульсов группы 18 счетчиков импульсов соединен с входом элементаИ 7,11-1 второй группы 7 элементов И.Выход п-го элемента НЕ 6.п группы6 элементов НЕ соединен с входомп-го и всех последующих элементов Ивторой группы 7 элементов И (и=1 р 2 ррИ 1)Блок 17 задания временных интервалов может бить выполнен, например, в виде матрицы ИхИ запоминающих устройств (блоков памяти),выходы которых объединены по схемемонтажного ИЛИ,Устройство работает следующим обраэОмПусть моделируется полумарковский процесс с Н состояниями, В момент времени 1 процесс находитсяв состоянии 11, Этому состоянию соответствует конечное число Кнезависимых неотрицательных случайных величинЦ=1 р 2К) с функциями распределения Р (Т), Число Копределяет число состояний, в которые возможен переходиэ состояния1 1, Далее берется К реализаций случайных величин, имеющих функциираспределения Р (1), По результа.там реализаций происходит .переходиз состояния 1 по одному из направлений(=1,2, ,К) в состояние1 (1 1 ), Направление переходасоответствует наименьшей изполученных реализаций случайных величин , а сама наименьшая величина=минявляется временем.пребывания процесса в состоянии 1Таким образом, в момент 1=процесс переходит из состояния 1в 1,В этом состоянии полумарковский процесс ведет себя точно так: из Креализаций случайных величин(.1==1 р 2 К) с функциями распределения Р;, в результате их сравнения вибирается наименьшая величинаминцВ )1 (й К 1где=(1,2,рК,), и по направлениючерез время , происходитпереход иэ состояния 1, в следующеесостояние процесса,Граф переходов полумарковскогопроцесса моделируется специальнойконструкцией блока 17 задания временных интервалов, который обеспечиваетреализацию случайных величинсфункцйями распределения Р;засчет входящих в его состав запоминающих устройств, образующих матрицу, 5 10 5 20 25 30 3540 4550 представляющих собой дискретные аналоги нелинейных безынерционных преобразователей, с помощью которых равномерно распределенные случайные величины, задаваемые датчиками 2,1- 2.Яслучайных чисел группы 2, преобразуются в случайные влеичины ; с требуемыми законами распределенйя Р;(1)При этом одно запоминающее устройство блока 17 задания временных интервалов реализует один закон распределения,Длительность нахождения процессав состояниях Формируется путем подсчета количества тактов работы генератора 1 серий импульсов .в счетчиках18,1-18.М импульсов группы 18 и сравнения подсчитанного количества с распределенными по заданным законам числами, формируемыми на группах информационных выходов блока 17 заданиявременных интервалов,Регистр 19 обеспечивает хранениеномера состояния, в которое переходит процесс в результате сравнения случайных величин и выбора наименьшего из них.При включении устройства на шину 20 установки поступает сигнал обнуления, устанавливающий в нулевыесостояния первый триггер 4, регистр19, триггеры 3.1-3.И группы 3 и счетчики 18,1-18.И 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 груп. пы 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 состо яние триггер 4 р КОТОРый сигналом ссвоего (единичного) выхода запускает генератор 1 серий импульсов, на .Ъвыходах которого появляются тактирующие импульсы, По импульсу первой се 7 1636994 8рии с выхода элемента И 10 осуществляется парафазный прием позиционного кода номера состояния в регистр19, в также запуск датчиков 2.1-2,0случайных чисел группы 2, В резуль 5тате на выходах этих датчиков появляются равномерно распределенные случайные, числа, поступающие на группыадресных входов блока 1 задания временных интервалов, а код номера состояния с выхода регистра 19 поступает на выход устройства и на вторыевходы элементов И 9.1-9,М группы 9,По импульсу второй серии с выхода.элемента И 11 через элемент ИЛИ 14осуществляется подготовка к приему(обнулению) триггеров 3,1-3,И группы3 и счетчиков 18.1-18,И импульсовгруппы 18,20По импульсу третьей серии с выхода элемента И 12 осуществляется стробирование кода номера состояния наэлементах И 9,1-9,Б группы 9, который далее поступает на входы управления блока 17 задания временных интервалов.В результате на управляющих выходах блока 17 задания временных интервалов вырабатывается код, единичноесостояние ."го разряда в котором определяетвозможность перехода процесса иэ текущего состояния в состояние 1, Этот код записывается втриггеры 3.1-3,И группы 3 и далее по 35ступает на первые входы элементовИ 8.1"8.Б группы 8, разрешая прохождение через соответствующие элементыИ этой группы импульсов пятой сериис третьего выхода генератора 1 серийимпульсов на вычитающие входы счетчиков 18,1-18,И импульсов группы 18.Кроме того, кодом с управляющих выко"дов блока 17 задания временных ин"тервалов осуществляется стробирование приема информации в счетчики 18.118.Б импульсов группы 18, Информациядля записи в эти счетчики импульсовпоступает с групп информационных выходов блока 17 задания временных интер 50валов, на -й группе информационныхвыходов которого вырабатывается кодреализации случайной величины - времени нахождения в текущем состояниидо перехода в состояние 1, В результате запись информации и вычитаниеосуществляются лишь в тех счетчиках 18.1-18,И импульсов группы18, которые соответствуют состояниям процесса, в которые возможенпереход из текущего состояния,По импульсу четвертой серии с пятого выхода генератора 1 серий импульсов триггер 5 устанавливается внулевое состояние, прекращая тем самым прохождение импульсов первой,второй и третьей серий генератора 1через серии импульсов через элементыИ 10-12 соответственно,Импульсы пятой серии с третьеговыхода генератора 1 серии импульсовчерез открытые элементы И 8,1-8,Игруппы 8 поступают на вычитающие входы счетчиков 18,1-18,И импульсовгруппы 18, осуществляя подсчет времени пребывания процесса в текущемсостоянии до перехода в следующеевозможное 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,Игруппы 6 поступаютна входы элементов И 7,1-7,11-1 группы 7, а с них - на информационныевходы регистра 19 и на входы элемента ИЛИ 13. Элементы НВ 6,1-6,Ииэлементы И 7,1-7,Кгрупп 6 и 7представляют собой приоритетную схему. Поскольку сигнал переполнения может появиться одновременно в нескольких счетчиках импульсов группы 18,на выходе этой приоритетной схемыформируется код с уровнем логическойединицы лишь в одном разряде. Этотразряд соответствует номеру состояния, в которое переходит моделируемый процесс.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,И случайных чисел группы 2, обнуления триггеров 3,1-3,М группы 3 и счетчиков 18,1-18,М импульсов группы 18 выработки набора времен пребывания процесса во вновь выбранном состоянии, записи кодов этих времен в счетчики 18,1-18,Ы импульсов группы 18, Далее триггер 5 обнуляется, а каждый импульс пятой серии вычитает по единице из счетчи 9 1636994ков 18,1"18,Б импульсов группы 18 допоявления сигнала переполнения,Блок 17 задания временных интервалов работает следующим образом,Позиционный код с регистра 19 посту 5пает на входы управления блока 17 задания временных интервалов, причемлогическая единица, соответствующая номеру текущего состояния, моделируемого процесса Ц-го) поступаеттолько на 1-й вход управления, Этотсигнал стробирования инициирует счи"тывание 1-й строки запоминающих устройств блока 17 задания временныхинтервалов, на адресные входы которых поступают равномерно распределенные случайные числа, Считанные иззапоминающих устройств коды поступаютна группы инФормационных входов зада- ония временных интервалов блока 17.С входов стробированил считываниязапоминающих устройств сигналы поступают на управляющие выходы задания временных интервалов блока 725В результате на х-м управляющем выходе блока 17 задания временных интервалов вырабатывается единичныйсигнал в том случае, если в составблока входит Ц -е запоминающее устройство, Это свидетельствует о том,что в моделируемом процессе (в грае переходов) есть переход из состояния 1. в состояние 1,: В противномслучае, когда переход из состояния9351 .в состояние 1 невозможен на 1.-м3управляющем выходе присутствует уровень логического нуля,Ф О р м у л а и 3 о б р е т е н и я 40Устройство для генерации полумарковских процессов, содержащее генератор серий импульсов первый и второйвыходы которого соединены с первымивходами 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 первогоэлемента И, датчик случайных чисел,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспеченияювозможности генерирования процессов сзаданными функциями распределения времен пребывания их ц заданных состояниях, в него введены Мдатчик 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 второго триггера, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с входами всех И 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, вторне 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 ИЛИ, 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, вьход 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 которосоединен с шиной "Пуск",,1636994 12 Составитель Р. БурмистровРедактор В,Данко . ТехредЛ.Сердюкова . Корректор Н.Король Тираж 476 Заказ 824 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по.изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5"го элемента И первой группы элементов И соединен со счетным входом.1-го счетчика импульсов (Ь 2,35)группы счетчиков импульсов, выход1-го счетчика импульсов которой соединен с входом -го элемента НЕ группы,элементов НЕ и с входом К-го элемента И второй группы элементов И ( 1==2,3Ь, К=1,2И), выходы 10элементов И которой соединены. с соответствующими информационными входамирегистра и с входами второго элемен,та И, выход которого соединен с вторымвходом третьего элемента ИЛИ, выход первого счетчика импульсов группы, счетчиков импульсов соединен с входом первого элемента НЕ группы элементов НЕ, с входом второго элемента,ИЛИ и с соответствующим информа- .ционным входом регистра, выходы которого соединены с вторыми входамисоответствующих элементов И третьейгруппы элементов И, выход и-го элемента НЕ группы элементов НЕ соединен с входом и-го и всех последующихэлементов И второй группы элементов И(п=1,2. ,И), выход последнегосчетчика импульсов группы счетчиковимпульсов соединен с входом последнего элемента И второй группы элементов И.