Устройство для моделирования систем человек-машина

На фиг,1 и 2 показана структурная схема устройства.Устройство содержит генератор 1 случайного потока заявок, счетчик 15 2 заявок, первый элемент И 3, первый триггер 4, датчик 5 случайного числа, таймер 6, второй триггер 7, второй элемент И 8, элемент 9 запрета, счетчик 10 времени выполнения операции, третий элемент И 11, первый сумматор 12, счетчик 13 обслуженных заявок, реверсивный счетчик 14 очереди, регистр 15 памяти, первую и вторую схемы сравнения 6 и 17, второй сумматор 18, первый элемент ИЛИ 19 второй элемент ИЛИ 20, элемент НЕ 21, четвертый элемент И 22, дешифратор 23 адреса, группу каналов моделирования, каждый из которых содержит второй элемент И 24, элемент И 25, первый датчик 26 случайного числа, триггер 2, вторую схему 28 сравнения, счетчик 29 числа обращений, второй датчик 30 случайного числа, 35 дешифратор 31, счетчик 32 заявок снятых с обслуживания, регистр 33 числа обращений, первую схему 34 сравнения, первый элемент ИЛИ 35. Устройство также содержит пятый 36, 40 третий 37 и четвертый 38 элементы ИЛИ, коммутационное поле 39.Датчик 5 случайного числа формирует случайные числа, распределенные по нормальному закону, необходимые 45 для определения начальной элементарной операции в модели алгоритма обслуживания заявки. Дешифратор 23 определяет началь ную операцию в модели алгоритма обслуживания заявки.Каналы моделирования представляют собой набор моделей элементарных операций, из которых составляется алгоритм обслуживания заявки.Датчик 26 случайного числа формирует случайные числа, распределенные по нормальному закону, соответствую 5 О 1 131599Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам для моделирования деятельности человека - оператора систем человек - машина (СЧМ) . 5Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет учета вероятностной алгоритмической структуры обслуживаемых заявок.1 О щие времени обслуживания для каждойконкретной элементарной операции.Датчик 30 случайного числа формирует двоичный код случайного числа,распределенного по равномерному закону и необходимого для определенияперехода к выполнению следующей элементарной операции в алгоритме обслуживания заявки.Дешифратор 31 анализирует вероятность перехода к выполнению следующей элементарной операции (число сдатчика 30 случайного числа).Регистр 33 служит для хранениямаксимального числа возможных обращений к конкретной элементарной операции в процессе обслуживания однойзаявки (сохраняет код числа в течение всего времени моделирования)Счетчик 29 считает количество обращений к конкретной элементарнойоперации в процессе обслуживания каждой заявки.Счетчик 32 считает количество снятых с обслуживания заявок из-за превышения обращений к конкретной элементарной операции (несвоевременнообслуженных заявок).Сумматор 12 подсчитывает времяработы канала (оператора) по обслуживанию заявок,Коммутационное поле 39 предназначено для формализации алгоритма обслуживания заявки в соответствии свероятной последовательностью выполнения каждой элементарной операции.Устройство работает следующимобразом.В исходном состоянии счетчики 2,14, 13, 10, 29 и 32, сумматоры 12 и18, триггеры 4, 7 и 27 находятся внулевом состоянии,Предварительно на таймере 6 устанавливается исходное время моделирования. На регистрах 33 устанавливается код числа максимально возможныхобращений к конкретной элементарнойоперации в процессе обслуживания одной заявки. На коммутационном поле39 производится коммутация возможныхсвязей алгоритма в соответствии свероятностями переходов от одной элементарной операции к другой.Датчик 26 случайного числа каждого подканала настраивается на определенное математическое ожидание времени выполнения конкретной элементарной операции, 1315991По сигналу Пуск таймер 6 начинает отсчитывать время моделирования.Метки времени с третьего выхода таймера 6 поступают на вход элементаИ 8, с второго выхода таймера 6 с периодом контроля То поступают на считывающий вход сумматора 18,Сигнал Пуск переводит триггер7 в единичное состоянйе. Высокий потенциал с прямого выхода триггера 7 10открывает четвертый элемент И 22 дляимпульсов генератора 1,Генератор 1 случайного потоказаявок вырабатывает импульсы со случайным периодом повторения по экспо- .15ненциальному закону распределения.Эти импульсы имитируют входной потокзаявок. Заявки фиксируются на счетчике 2, подсчитывающем общее числовходных заявок, и через элемент 9 20запрета поступают на суммирующийвход реверсивного счетчика 14, имитируя занятие заявками мест в очередищСигнал перехода реверсивного счетчика 14 из нулевого состояния в первое проходит через элемент ИЛИ 19и поступает на вход элемента И 3,на второй вход которого подаетсяразрешающий потенциал с инверсноговыхода первого триггера 4.Пройдя через первый элемент И 3,импульс запускает датчик 5 случайного числа, а также переводит триггер4 в единичное состояние. Триггер 4 35находится в единичном состоянии втечение времени обслуживания заявки.Теперь заявки с генератора 1 непроходят через элемент И 3, так какна второй его вход подан запрещающий потенциал с инверсного выходапервого триггера 4,С приходом импульса с первого элемента И 3, датчик 5 случайного 45 числа выдает число, величина которого случайно распределена в интервале от 1 до К, (К - максимальное коли" чество типов элементарных операций в алгоритме обслуживания заявки), 50 на соответствующие входы дешифрато, ра 23Каждый выход дешифратора 23 соединен со входом одного из К подканалов 55 моделирования и с поступлением на его входы кода числа с датчика 5 случайного числа на одном из его выходов появляется сигнал, который поступает на вход элемента ИЛИ 24(входной элементканала моделирования),С выхода элемента ИЛИ 24 сигналпоступает на вход элемента И 25, навторой вход которого с момента начала обслуживания заявки поступаетединичный потенциал с прямого выхода первого триггера 4,Таким образом, на выходе элементаИ 25 появляется сигнал, который поступает на вход датчика 26 случайного числа и запускает его.Одновременно с поступлением навход датчика 26 сигнал с выхода элемента И 25 подается на прямой входтриггера 27 и устанавливает его вединичное состояние, разрешая темсамым сравнение кодов на схеме 28сравнения, на первую группу входовкоторой подает код числа с датчика26, на вторую группу входов - кодчисла с выходов счетчика 10, которыйсчитает метки времени, проходящие через элемент И 8,В момент совпадения кодов на выходе схемы 28 сравнения появляется сигнал, который поступает через элемент ИЛИ 35 на инверсный вход тригге" ра 27, устанавливает его в нулевое состояние, запрещая тем самью дальнейшее сравнение кодов на схеме 28 сравнения. Этот же сигнал через элемент ИЛИ 36 поступает на вход установки "О" счетчика 10, устанавливает его в нулевое состояние, тем:самым готовит к отсчету времени выполнения очередной элементарной операции, а также поступает на управляющий вход дешифратора 31, на первую группу входов которого подается двоичный код случайного равномерно распределенного числа с выходов датчика 30.Импульс с выходов дешифратора 31, который при наличии сигнала на управляющем входе с выхода схемы 28 сравнения преобразует двоичный код в позиционный, через коммурационное поле 39 поступает на вход очередного канала моделирования для имитации выполнения следующей элеметариой операции.Сигнал с выхода элемента И 25 одновременно с поступлением на входы датчика 26 и триггера 27 поступает на счетный вход счетчика 29 данного подканала моделирования.На схеме 34 сравнения коды чисел с выходов счетчика 29 и регистра 33.В случае равенства кода числа насчетчике 29 с кодом числа на регистре 33 сигнал с выхода схемы 34 сравнения поступает на вход счетчика 32соответствующего канала моделирования, увеличивая его состояние на единицу, подсчитывая тем самым количество несвоевременно обслуженных заявок, Этот же сигнал через элементыИЛИ 37 и 38 с выхрда схемы 34 сравне Ония поступает на вход счетчика 29всех каналов, устанавливает их в ну"левое состояние, готовя тем самымк работе по обработке очередной заявки,15Этот же сигнал с выхода элементаИЛИ 38 через элемент ИЛИ 35 поступает на вход установки в ноль триггера27, устанавливает его в нулевое состояние, подтверждая тем самым за Опрет на сравнение кодов на схеме 28сравнения, а через элемент ИЛИ 36поступает на вход установки нулясчетчика 10 и обнуляет его,25Этот же .сигнал с выхода элементаИЛИ 38 поступает на вход счетчика13, увеличивая его состояние на 1 ификсируя тем самым количество обслуженных заявок, и на инверсный входтриггера 4, устанавливая его в нулевое состояние, имитируя окончаниеобслуживания заявки, снимает единицуиз реверсивного счетчика 14, имитируя уменьшение очереди на единицу,и открывает первый элемент И 3.Коммутационное поле имеет К вхогдов и (К+1) выходов,Выходы с второго до К-го подсоединены ко вторым входам соответствующих каналов моделирования обслуживания. Первый выход является выходомокончания обслуживания заявки, Процесс обслуживания заявки проходитциклически до тех пор, пока не появится сигнал на первом выходе, который подсоединен ко входу элементаИЛИ 38, или зафиксировано схемой 34сравнения на счетчике 29 число, превышающее число на регистре 33.5 ОВ дальнейшем при наличии заявокв очереди (ненулевое состояние реверсивного счетчика 14) на первом входепервого элемента И 3 будет разрешающий потенциал, а запуск датчика 5случайного числа осуществляется сигналом перехода из нулевого состоянияв единичное триггера 4, прошедшимчерез первый элемент И 3. В то время, когда заявка находится на обслуживании, на первый входвторого элемента И 8 подается разрешающий потенциал с прямого выходапервого триггера 4. Следовательно, метки времени с таймера 6 через второйвход элемента И 8 поступают помимосчетчика 16 на первый 12 и второй18 сумматоры, подсчитывая время обслуживания заявок.Импульс контроля с второго выходатаймера 6 осуществляет считываниесумматора 18, Код суммарного времениработы канала (оператора) ТР по обслуживанию заявок за период переписывается в регистр 15, где хранится доследующего импульса контроля.Сумматор 18 после обнуления подсчитывает суммарное время работы канала за новый период контроля,Схема 17 сравнения сравнивает величину кодов ТР и Т дсп Тослучае Т Р Ъ Т она выдает сигнал,который через элемент ИЛИ 20, закрывает элемент 9 запрета на период доследующего импульса контроля,Контроль суммарного времени контроля Т обслуживания заявок за периРод между двумя поступлениями импульсов контроля и сравнения с величинойТ обеспечивает поддержание загрузкиоператора на уровне, не превышающемдопустимый за счет прекращения доступа заявок в канал,В случае полного заполнения реверсивного счетчика 14, что означает занятие всех мест в очереди, на выходесхемы сравнения 16 появляется разре -шающий потенциал, который через элемент ИЛИ 20 закрывает элемент 9 запрета.Очередная заявка с генератора 1регистрируется только в счетчике 2 ине проходит на реверсивный счетчик14, что соответствует отказу в обслуживании заявки,По окончании времени моделирования сигнал с первого выхода таймера6 перебрасывает триггер 7 в нулевоесостояние, закрывая элемент И 22 итем самым поток заявок в канал.Высокий потенциал с триггера 7 пос тупает на вход элемента И 11. Послевыбора всех заявок из очереди сигналперехода реверсивного счетчика 14 изединичного состояния в нулевое проходит через элемент НЕ 21, элементИ 11 и поступает на второй вход тай 1315991мера б, фиксируя окончательное времямоделирования, Это время равняетсявремени, предварительно набранномуна таймере, плюс время на дообслуживание заявок, стоящих в очереди, но 5не обсужившихся за установленное время.По ок ончании м оделиров ания. насчетчике 2 оказывается зафиксированным общее число поступивших заявок,на счетчике 13 - число обслуженныхзаявок, на сумматоре 12 - время работы канала (оператора) по обслуживанию заявок Т, на счетчиках 32 -число заявок, получивших отказ в обслуживании по причине отказа оборудования или ошибочных действий оператора,Чрезмерно большое количество обращений к одной и той же элементарной операции (число обращений большедопустимого числа при обслуживаниизаявки) приводит к устареванию информации, потере ее значимости, чтотакже вынуждает к снятию ее с обслуживания.Таким образом, устройство позволяет моделировать вероятностный алгоритм обслуживания заявок,30Формула изобретения Устройство для моделирования систем человек-машина, содержащее таймер, генератор случайного потока зая вок, счетчик заявок, счетчик обслуженных заявок, элемент запрета, реверсивный счетчик очереди, первый, второй, третий и четвертый элементы И, первый и второй триггеры, первый и второй элементы ИЛИ, первую и вторую схемы сравнения, элемент НЕ, первый и второй сумматоры, регистр памяти, вход запуска таймера является входом запуска устройства и соединен ф 5 с единичным входом второго триггера, нулевой вход которого соединен с первым тактовым выходом таймера, а прямой выход подключен к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора случайного потока заявок, выход четвертого элемента И подключен к счетному входу счетчика заявок и к информационному входу элемента запрета, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика очереди, разрядные выходы реверсивного счетчика очереди соединены соответственно с входами первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу первого элемента И и входу элемента НЕ, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом второго триггера, выход третьего элемента И соединен с входом останова таймера, второй тактовый выход которого подключен к входу считывания второго сумматора, выход первого элемента И подключен к единичному входу первого триггера, прямой выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к третьему тактовому выходу таймера, выход второго элемента И соединен с информационными входами первого и второго сумматоров, разрядные выходы второго сумматора соединены соответственно с разрядными входами регистра памяти, разрядные выходы которого подключены соответственно к первой группе входов второй схемы сравнения, вторая группа входов которой является установочным входом устройства, выход Больше" второй схемы сравнения соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, разрядные выходы реверсивного счетчика очереди подключены к соответствующим входам первой схемы сравнения, выход "Равно" которой подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу элемента запрета, инверсный выход первого триггера соединен с вторым входом первого элемента И и вычитаюшим входом реверсивного счетчика очереди, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет учета вероятностной алгоритмической структуры процесса обслуживания заявок, оно дополнительно соедржит дешифратор адреса, третий, четвертый и пятый элементы ИЛИ, счетчик времени выполнения операции, датчик случайного числа, коммутационное поле и группу каналов моделирования обслуживания, каждый из которых содержит два элемента ИЛИ, элемент И, два датчика случайных чисел, две схемы сравнения, триггер, дешифратор, регистр числа обращений, счетчик заявок, снятых с обслуживания, счетчик9 1 З 1 числа обращений, причем в каждом ка" нале моделирования обслуживания разрядные выходы регистра числа обраще-. ний и счетчика числа обращений соеди-. нены соответственно с входами первой и второй групп первой схемы сравнения канала моделирования обслуживания, выход равенства которой подключен к счетному входу счетчика заявок, снятых с обслуживания, и к соответствующему входу третьего элемента ИЛИ устройства, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ устройства, выход которого подключен к счетному входу счетчика обслуженных заявок, второму входу первого триггера устройства, установочным входам всех счетчиков числа обращений, первым входам первых элементов ИЛИ всех каналов моделирования обслуживания и первому входу пятого элемента ИЛИ устройства, выход которого соединен с установочным входом счетчика времени выполнения операции, информационный вход которого подключен к выходу второго элемента И устройства, а разрядные выходы соединены соответственно с входами первой группы вторых схем сравнения всех каналов моделирования обслуживания, выход Первого элемента ИЛИ устройства соединен с входом датчика случайного числа устройства, выходы которого подключены соответственно к входам дешифратора адреса, выходы которого подключены соответственно к первым входам вторых элементов ИЛИ всех каналов моделирования обслуживания,св кажДом канале моделирования обслу.живания выход второго элемента ИЛИ5991 1 О 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 соединен с первым входом элемента И,выход которого подключен к счетномувходу счетчика числа обращений, входу первого датчика случайного числаканалов моделирования обслуживания ипервому входу триггера канала моделирования обслуживания, выход которогоподключен к входу разрешения сравнения второй схемы сравнения, втораягруппа входов которой подключена соответственно к выходам, первого датчика случайного числа канала моделирования обслуживания, а выход "Равно"второй схемы сравнения подключен квторому входу первого элемента ИЛИканала моделирования обслуживания, ксоответствующему входу пятого элемента ИЛИ устройства и входу разрешения работы дешифратора своего каналамоделирования обслуживания, входыкоторого соединены соответственно свыходами второго датчика случайногочисла своего канала моделирования обслуживания, а выходы дешифратороввсе каналов моделирования обслуживания подключены соответственно к входам коммутационного поля, группа вы"ходов которого подключена соответственно к вторым входам вторых элементов ИЛИ всех каналов моделированияобслуживания первый выход коммутационного поля осединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ устройства прямой выход первого триггераустройства подключен к вторым входамэлементов И всех каналов моделирования обслуживания, а в каждом каналемоделирования обслуживания выход первого элемента ИЛИ подключен к второму входу триггера., д. 4/5 твенно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ро 52ВНИИПИ Гпо дел113035,Тираждарствеизобретква, Жного комитет ний и открыт 5, Раушская