SU1231509A1 - Устройство дл моделировани графов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычис лительной технике и может быть использовано при стохастическом моде- лирован1ш сложных систем, представл емых веро тностными графами. Цель изобретени  состоит в расширении функ- ционсшьных возможностей за счет выборки , упор дочени  и накоплени  информации о заданных вершинах графа. Устройство содержит блок моделей вершин, узел формировани  топологии, первый счетчик, генератор импульсов, первый блок пам ти, датчик случайных чисел, второй блок пам ти, регистр, третий блок пам ти, второй счетчик. Блок моделей вершин состоит из п моделей . вершин (п - число вершин графа). Блок формировани  топологии содержит пер- вый, второй.и третий блоки пам ти, элемент ИЛИ, коммутатор. Выборка, упор дочение и накопление информации о заданных вершинах графа осуществл в ютс  непосредственно в процессе моделировани  веро тностного графа при ограниченном числе контролируемых вершин графа. 4 ил., 4 табл. I (Л

Description

Изобретение относитс  к вычислиельной технике, в особенности с сто-- астическому моделированию сложных истем, пpeдcтaвл e fЫ x веро тностны- и графами,5

Цель изобретени  состоит в расшиении функциональных возможностей за чет выборки, упор дочени  и накоплеи  информации о заданных вершинах графа.10

На фиг, 1 приведена функциональна  схема устройства; на фиг, 2 схема зла формировани  топологии; на фиг. 3 схема графа, на примере ко торого рассматриваетс  работа уст- tS ройства; на фиг, 4 временна  диаграмма изменени  состо ни  вершины.

Устройство содержит блок 1 моде- лей вершин, узел 2 формировани  то пологий, первый счетчик 3, генератор 20 4 импульсов5 дервый блок 5 пам ти, датчик 6 случайных чисел, второй блок 7 пам ти, регистр 8, третий блок 9 пам ти, второй счетчик 10, Блок 1 состоит из 11 моделей вершин П, , 25

Узел 2 содержит первьй 12, второй 13 и третий 14 блоки пам ти, элемент ЕГШ 15, коммутатор 16,

Блок предназначен дл  имитации 30 времен выполнени  вершин графа. В процессе моделировани  кажр,ой выпол - н емой в данный момент вершины графа назначаетс  определенна  модель 1I, котора  может находитьс  в одном из jj трех состо ний: свободна , зан та мо делированием, заблокирована (процесс имитации в модели закончен,, но инфор наци  об этом еще не выдана на выход), Назначение некоторой модели 1 40 деленной вершине графа производитс  в момент модельного времени, когда должно быть начато выполнение данной вершины. При этом среди всех свободных моделей 1 1 выбираетс  модель с 4 наибольшим номером, тогда, на ее информационном выходе по вл етс  единичный сигнал, а в модель записьгоа- етс  значение f случайного временно го интервала выполнени  вершины гра- .ц. фа. Сама модель I1 переходит в состо ние Зан та,

Моделирование выполнени : вершин графа состоит в уменьшении на едини цу (при выдаче каждого импульса ге- К нератора 4) значелг й случайных врВ менных интервалов S во всех наход щих™ с  в данный момент в состо нии Зан та модел х I1, Модель переходит в состо ние Заблокирована в момент когда при очередном импульсе генератора 4 значение временного интервала о становитс  равным нулю. Это означает , что закончено воспроизведение временного интервала вершины графа, назначенной данной модели 11. В состо ние Свободна модель 11 переходит по сигнал:у на установочном входе и ей может быть назначена нова  вершина .,

Счетчик 3  вл етс  таймером модели и хранит текущее значение модельного времени t,

Блок 9 предназначен дл  накоплени  информации о вершинах и св з х графа в процессе моделировани i Каждой вершине графа ставитс  в соответствие признак, каждой дуге графа, вход щей в i-ю вершину - признак /5, | , где к номер входа в 1-ю вершину. Признаки и /3; устанавливают услови  контрол  состо ни  со ответственно выхода i-й вершины графа и дуги, вход щей в k-й вход 1гй верш:ины. ,Если oi; О или /5, f, О, то информаци  о выходе вершины . или о ее k-м входе в блоке 9 не накапливаетс . При D. 1 в блоке 9 фиксируютс  все моменты модельного времени t, в которые в i-й вершин заканчиваетс  выполнение очередной за вки. При I в блоке 9 -фик- СИРУ10ТС.Я все моменты модельного времени t., в которые на k-й вход i-й вершины поступали за вки на вьтолне- ние, Да1 ные в блоке 9 хран тс  в виде цепочек р причем каждом у установленному в единицу признаку и; и соответствует сво  цепочка. Так, дл  графа5 приведенного на фиг, 3, об, 1

г , Р ., 1 , .2 , о .« s ,г S блоке 9 в процессе моделировани  будет построено 9 цепочек. Кажда  j-   чейка цепочки содержит значение адреса предшествующей  чейки в цепочке, и значение модельного времени t , при этом t, дл  первой  чейки це- гючки С Q, Узел 2 предназначен дл  моделировани  топологии графа, а также дл  з казани  св зей и вершин графа информацию о состо нии которых в процессе моделировани  необходимо сохранить . Дл  этого в блоке 12 каждой вершине графа отводитс   чейка с адресом i, а в блоке 13 - i-  область

 чеек, расположенных последовательно в пор дке возрастани  адресов. Число  чеек в i-й области блока 13 соответствует числу дуг, выход щих из i-й вершины, -   чейка блока 12 содержит адрес А j начала i-й области  чеек в блоке 13, признак о, , устанавливаю щий услови  контрол  состо ни  выхода i-й вершины, и адрес С|;  чейки блока 9,  вл ющейс  конечной в цепочке, со ответствующей признаку оГ; . Еслио ; О, то цепочка не строитс  и 0 Блок 12 при наличии на его адресном входе номера i вершины и единичного сигнала на его входе считывани  работает в режиме чтени  и вьвдает на выходы соответственно с, , С и А;,

При oCj 1 блок 12 переходит в режим записи информации в поле С i-й  чейки, содержимое полей и; , А; которой не измен етс .

В i-й области блока пам ти 13 магазинного типа каждой дуге (i, j), исход щей из вершины i, отводитс  отдельна   чейка, в которую записы- ваетс  номер j вершины, в которую входит дуга (i, j), номер k входа в i-ю вершину дуги (i, j), признак , устанавливающий услови  контрол  состо ни  k-ro входа j-й вершины, и признак г, : , значение которого равно единице дл  последней  чейки i-й области блока 13 и нулю дл  всех остальных  чеек i-й области.

Блок 14 предназначен дл  хранени 

адресов С- конечных  чеек цепочек в

блоке У, соответствующих признакам

1. При О цепочка не строитс  и соответствующий адрес С; 0. При поступлении единичного сигнала, на вход считывани  блока 14 (/3: 1) и адреса (j, k) на адресный вход из блока 14 считываетс  значение Cj. По заднему фронту сигнала на входе считьшани  блока 14 он переключаетс  в режим записи, а в  чейку с адресом (j, k) записьшаетс  новое значение

Яi

ft

Коммутатор I6 при наличии единичного сигнала на первом управл ющем входе передает на выход сигналы с вто второго информационного входа. При единичном сигнале на втором управл ющем входе коммутатор 16 передает на выход сигналы с первого информационного входа.

Генератор 4 вырабатывает импульсы с фиксированным периодом следовани  только при нулевое, сигнале на входе. Датчик 6 формирует случайные времена выполнени  вершин графа. Значени  веро тностей (t)j, настраивающие датчик 6 на формирование случайного времени б; , подчинающегос  фун функции распределени  Fj (t) выполнени  вершины графа с номером i, записываютс  в i-ю страницу блока 5. , Блок 7 содержит п  чеек по числу моделей II. Каждой модели 11 в блоке 7 соответствует определенна   чейка, в которую в процессе моделировани  запиг.ьшаютс  номера вершин, которым назначаетс  данна  модепь II. Блок 7 работает в режиме записи информаг ции, поступающей на его информационный вход, если на вход записи поступает единичный сигнал, при нулевом сигнале он работает в режиме считьюа- ни  информации. Адрес, по которому производитс  обращение к блоку 7, поступает на его адресные входы в унитарном коде.

Счетчик 10  вл ет с  счетчиком адреса блока 9 и увеличивает содержимое на единицу по заднему фронту входного единичного сигнала.

Рассмотрим функционирование устройства на примере моделировани  графа , приведенного на фиг, 3.

Перед началом работы блок 13 загружаетс  информацией о св з х вершин . Дн  дуг, вхождение которых в вершины графа необходимо контролировать , в разр ды признака j,, записываютс  единицы. Признак г,-: равен единице в последней  чейке i-й области блока 13. Структуры загрузки блоков 12 и 13 дл  моделируемого графа представлены в табл, 1 и 2,.В блоке I2 дл  каждой i-й вершины отводитс  i-   чейка, куда помещаетс  адрес AJ начальной  чейки в блоке 13, содержащей информацию о св з х i-й вершины, признак о, дл  контролируемых вершин, равньш единице, и адрес . На. графе контролируемые входы и выходы вершин обозначены точками . Адреса С, в блоках 12, 14 перед началом моделировани  нулевые, В блок 5 занос тс  значени  веро тностей (t) дл  всех вершин. Обнул ютс  блок 9 и счетчик 3, В счетчик 10 записываетс  единица. В п-ю  чейку блока 7 записываетс  единица, а в остальные  чейки - нули.Модель 1 In блока 1 устанавливаетс  в состо ние За блокирована, остальные модели 1I в состо ние Свободна.

На информационном выходе модели вырабатываетс  сигнал, поступа- к щй на соответствующий адресный вход блока 7. Поскольку в блоке I имеетс  п-  модель, готова  к осво бождению, то на выходе выполнени  вершины блока 1 также присутствует единичный сигнал, по KOTopoNry запрв щаетс  работа генератора 4 и начина етс  работа узла 2, Одновременно из п-й  чейки блока 7 считываетс  в регистр 8 номер начальной вершингз. Пусть номер начальной вершины 1 и она св зана дугами с вершинами 2 и 3, а информаци  о св з х, содержаща  номера вершин 2 и 3, номера их входов I п 1, признаки /5 2i I , 0§ признаки г ,j 0, г„ 1, помещена в блоке 13, начина  с гщреса A 1. Тогда номер вершины 1 из регистра 8 i поступает на адресный вход блока 12, из первой  чейки которого считывают с  на выходы признак с, 1 ,, адрес Сд 0, адрес Aj 1, Так как оС., 1, то С° О по разрешающему сигналу на втором управл ющем входе комму татора 16 поступает на выход коммута тора 16, а также выдаетс  признак вершины, В блок 9 в  чейку с адресом равным 1, который поступает на ад- ресный вход блока 9 со счетчика Ю, записываетс  адрес С° О, поступающий на информационный вход цепочки блока 9. Одновременно в ту же  чейку блока 9 записьшаетс  по информацион- Чому входу текущего времени значение t О, Но- заднему фронту сигнала на выходе признака контрол  блока 12 в  чейку по адресу на его адресном входе , равному 1, в поле С записываетс  значение кода счетчика 10, равное 1 (С 1), поступающее на вход записи адреса цепочки блока 12, По заднему фронту сигнала на выходе элемента

ИПИ 15 узла 2 в счетчик. ГО прибавл - етс  единица. При поступлении на. вход блока 13 адреса первой области Ад 1 из  чейки с адресом I вьздают™ с  признак Г|,, О, 21 1 Номер вершины J-2 и номер ее входа k-1, а также сигнал назначени  вершины. Номер вершины J-2 передаетс  на входы блоков 5 и 7, а сигнал назначени 

вершины на соответствующие входы блоков 1, 7, Блок 7 переключаетс  в режим записи,

В блоке 1 выбираетс  свободна  модель 11 ,,, на информационном выходе которой Е1ырабатываетс  сигнал по которому в (  чейку блока 5 записьшаетс  номер вершины . Тем второй вершине назначаетс  модель П „.,, .

Одновременно из второй страницы блока 5 в.датчик 6 считываютс  значени  веро тностей fF(t)j5 по которым датчик 6 формирует случайное врем  t выполнени  второй вершины, которое по присутствующему в насто щий момент сигналу на входе назначени  вершины блока 1 записьшаетс  в модель 11,.,..

В то же врем  по единичному сигналу на номера вершины блока 13 ( ) ВЫХОД блока 14 вьщаетс  адрес С2 0 дл  второй вершины и ее первого входа из  чейки с адресом, поступившим на адресньй вход блока 14. Адрес С вьщаетс  через коммутатор 16 при единичном сигнале на его первом управл ющем входе. По сигналу с выхода элемента 1ШИ 14 в блок 9 в  чейку с адресом, равным 2, который поступает на вход блока 9 со счетчика 10, записьтаетс  адрес С°, О, поступающий на информационный вход цепочки, и значение кода t О, поступающее на информационный вход текущего времени. По заднему фронту сигнала на входе считывани  блока 14 в  чейку с адресом на его адресном входе , равным (2,1), записываетс  значение кода счетчика 10, равное 2 (С 2). По заднему фронту сигнала на выходе элемента ИЛИ 15 в счетчик 10 прибавл етс  единица. Этим заканчиваетс  отработка дуги (1,2), Так как при этом на выходе блока J3 имеетс  . признак r ,j О, то. в блоке 13 считываетс   чейка, равна  2, На выходы блока 13.выдаютс  признак г,, 1, признак (, О, номер третьей вершины и номер ее первого выхода, а также сигнал назначени  вершины. Блок 7 переключаетс  в режим записи.

В блоке 1 выбираетс  ()г-  свободна  модель 11, на (п-2)-м информационном выходе блока 1 вырабатьшаетс  сигнал, по которому в (п-2)-ю  чейку блока 5 записываетс  номер вершины 3, тем самым третьей вершине назначаетс  (п-2)-  модель..

Одновременно из третьей страницы блока 5 в датчик 6 считьгоаютс  значени  веро тностей (FiCt) по которым датчик 6 формирует случайное вре м  выполнени  третьей вершины Z j , Значение 1 по присутствующему в насто щий момент сигналу на входе назначени  вершины блока 1 записываетс  в (п-2)-ю модель 11. Этим закан- чиваетс  отработка дуги (1,3). Так

как считанное значение г

1Э

1 , то

на выходе последней дуги блока 13 возникает сигнал, поступающий в блок 1, по которому п-  модель из состо - НИН Заблокирована переходит в состо ние Свободна. Так как в блоке 1 нет больше ни одной модели в состо нии Заблокирована, то на выходе выполнени  вершины сбрасьшаетс  еди- ничный сигнал, по которому разре:шает CjH работа генератора 4, импульсы которого начинают поступать на входы моделей 11 блока. I, а в узле 2 запрещаетс  работа блока 12, Так как в блоке I только (п-1)-  и (п-2)-  модели наход тс  в состо нии Зан та , то только они воспринимают импульсы генератора 4, по каждому из кот орьгх записанные в модел х вре- менные интервалы t и уменьшаютс  на единицу.

Пусть tj, 5, С э 3, тогда через три такта генератора 4 (п-2)-  модель 11 перейдет в состо ние Забло- кирована. На (п-2)-м выходе блока 1 вырабатываетс  сигнал, по которому из (п-2)-и  чейки блока 7 считьшает- с  в регистр 8 номер вершины 3, поступающий в узел 2. Анапогично пре- дыдущему узел 2 последовательно вырабатывает на выходе номера вершин 1 и 6, дл  каждой из которых блок 1 выдел ет свободную модель 11, соответственно п-ю и (п-З)-ю, а датчик 6 формирует случайные временные интервалы t, и t g .

V

Так как при моделировании дуги (3,0 считываетс  из блока 13 призна (( 1, то аналогично предыдущему в блок 9 по адресу 3, равному состо нию счетчика 10, записываетс  С, О, считрвнньй из блока 14, и значение tjjj 3.. Затем в блок 14 дл  первой вершины и первого ее входа записыва- етс  новый адрес С„ 3, а в счетчик 10 прибавл етс  единица и его состо ние становитс  равным 4.

По сигналу на. выходе последней дз - ги блока 3 в блоке 1 (п-2)-  модель 11 переходит в состо ние Свободна, На выходе вьтолнени  вершины блока 1 сбрасьшаетс  единичный сигнал, разрешаетс  работа генератора 4, импульсы которого поступают в блок 1, и происходит модификаци  временных интервалов в п-й, (п-1)-й и (п-З)-й модел х 1 1. Пусть , 3, fg 3, а в (п-1)-й модели текущее с- 2. В этом случае через 2 такта генератора 4 (п-1)-  модель 1 переходит в состо ние Заблокирована. На ( п-1)-м выходе блока 1 вырабатываетс  сигнал, по которому из (п-1)-й  чейки блока

7считываетс  в регистр 8 номер вершины 2, поступающий в блок 2, и процесс моделировани  графа продолжаетс  .аналогично изложенному.

По окончании моделировани  графа в блоке 9 записана информаци  о процессе моделировани  вершин, у которых признаки oi.; или равны единице.

8пол х С; блока 12 (дл  верпшн, у которых контролируютс  выходы, of.; ) и CjK блока 14 (дл  вершин, у которых контролируютс  входы, 1) в этот момент записаны адреса блока 9, начина  с которых можно дл  каждой контролируемой вершины развернуть временную диаграмму моментов их выполнени 

в сторону уменьшени  модельного времени . Момент окончани  процесса моде  ировани  хранитс  в счетчике 3.

Алгоритм построени  временных диаграмм выполнени  вершин рассмотрим на следующем примере.

Допустим, что содержимое блока 9 на момент окончани  моделировани  графа представлено в табл. 3, адреса С, и CjR дл  контролируемых точекос,, Р 21 J и «2 хранимые в блоках 12 и 14, соответствуют табл. 4, а содержимое таймера 3 равно t 16.

Рассмотрим процесс построени  временной диаграммы изменени  состо ни  вершины I ( «,).

Прочитав из  чейки 1 блока 12 адрес С 13, читаем из  чейки 13 блока 8 врем  последнего срабатывани  первой вершины t 14 и предыдущий адрес С, 9. По этому адресу в блоке 9 хранитс  врем  срабатывани  первой вершины t так далее, пока по адресу С 1 из бло- ка 9 не будет прочитан адрес О

и грем  срабатывани  первой вершины

Дродолжение табл. 2

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  моделировани  гра фов, содержащее блок моделей вершин, 5 генератор импульсов, первый счетчик, датчик случайных чисел,первый и вто рой блоки пам ти и узел формировани  топологии, состо щий из первого и второго блоков пам ти и коммутатора, первьш управл ющий вход которого соединен с выходом признака контрол  второго блока пам ти узла формировани  топологии, в блоке моделей вершин первый и второй управл ющие вхо- ды п-й модели вершины объединены и 11одключены к шине нулевого потенциала , выходы выполнени  вершины и высвобождени  модели вершины каждой i-й (i 2, З,...,п), модели вершины 20 соединены соответственно с первым и вторым управл нлцими входами (1-1)-й одели вершины, а выход выполнени  вершины первой модели вершины подключен к входу запуска генератора им- пульсов и входу считывани  первого блока пам ти узла формировани  топологии- , выход генератора импульсов соединен со счетными входами моделей вершин блока моделей вершин, инфор- 30 ационные выходы которых подключены к соответствующим адресным входам второго блока пам ти, выход которого соединен с информационным входом регистра , выход которого подключен к 35 адресному входу г-грвого блока пам ти узла формировани  топологии, выход омера вершины второго блока пам ти узла формировани  топологии соединен с информационным входом второго бло- 40 ка пам ти и адресным входом первого блока пам ти, выход которого подклю- чей к входу запуска датчика случай™ ых чисел, выход которого соединен с входами задани  времени моделей 45 ершин блока моделей вершин, выход азначени  вершины второго блока па ти узла формировани  топологии подлючен к входу записи второго блока

   пам ти и входам назначени  вершины всех моделей верп., н блока моделей вершин, выход последней дуги второго блока пам ти узла формировани  топологии соединен с установочными входами моделей вершин блока моделей вершин , , отличающеес  тем,

   что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет выборки, упор дочени  и накоплени  информации о заданных вершинах графа, в устройство введены второй счетчик, третий блок пам ти, а в узел формировани  топологии - третий блок пам ти и элемент ИЛИ, причем в узле формировани  топологии первый вход элемента

   ИЛИ соединен с вторым управл ющим входом коммутатора и выходом признак контрол  первого блока пам ти, выход признака контрол  второго блока пам ти подключен к входу считывани  третьего блока пам ти, второму входу элемента ИЛИ и первому управл ющему входу коммутатора, выход текущего адреса цепочки вершин первого блока пам ти соединен с первым информационным входом коммутатора, к второму инфорг мационному входу которого подключен выход третьего блока пам ти, адресный вход которого соединен с выходом номера вершины второго блока пам ти, адресный вход которого подключен к соответствующему выходу первого бло ка пам ти, выход элемента ИЛИ узла формировани  топологии соединен с входом записи третьего блока пам ти и входом второго счетчика, выход кот торого подключен к адресному входу третьего блока пам ти и к входам записи адреса цепочки вершин первого, и третьего блоков пам ти узла формировани  топологии, выход первого счетг чика соединен с информационным входом текущего времени третьего блока пам ти , к информационному входу цепочки вершин которого подключен выход коммутатора узла формировани  топологии .

   Фиг.1

   Фиг,.2

   cti Al

   J5Й/ /5ZU

   tiiiillllllilllllllli ЛТ

   ti tW 1 2

   liiitiiiiiiili 111 i I

   20

   /5 I Ho не ц

   модем pa 8ани 

   Составитель А. Щеренков Редактор М. Келемеш Техред И.Гайдош Корректор Л. Пилипенко

   Заказ 2652/52

   Тираж 671Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж--35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г, Ужгород, ул. Проектна , 4

   Фиг.З

   2

   20

   tM

   Ю

   20

   /5 I Ho не ц