SU1315991A1 - Устройство дл моделировани систем человек-машина - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области вычислительной техники и предназначено дл  моделировани  де тельности человека - оператора в системах -человек - машина. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей за счет учета веро тност юй алгоритмической структуры обслуживаемых за вок. Устройство содержит генератор случайного потока за вок, счетчик за вок, счетчик обслуженных за вок, триггеры, датчики .случайного числа, таймер, элементы И, ИЛИ, НЕ запрета, сумматоры, реверсивный счетчик очереди, регистр пам ти, коммутационное поле, схемы сравнени , де- шнфрато1« 1 и группу каналов моделировани  обслуживани . 2 ил. 00 ел со

Description

113

Изобретение относитс  к вычислительной технике, в частности к устройствам дл  моделировани  де тел кости человека - оператора систем человек - машина (СЧМ).

Цель изобретени  - расширение фун циональных возможностей устройства за счет учета веро тностной алгоритмической структуры обслуживаемых за вок.

На фиг.1 и 2 показана структурна  схема устройства.

Устройство .содержит генератор 1 случайного потока за вок., счетчик 2 за вок, 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 выполнени  операции, третий элемент И 11, первьш сумматор 12, счетчик- 13 обслуженных за вок, реверсивный счетчик 14 очереди, регистр 15 пам ти, первую и вторую схемы сравнени  16 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 моделировани , каждый из которых содержит второй элемент И 24, элемент И 25, первьй датчик 26 случайног о числа, триггер 27, вторую схему 28 сравнени , счетчик 29 числа обращений, второй датчик 30 случайного числа, дешифратор 31, счетчшс 32 за вок,, сн тых с обслуживани , регистр 33 числа обращений, первую схему 34 сравнени , первый элемент ИЛИ 35 Устройство также содержит п тый 36, третий 37 и четвертьй 38 элементы ИЛИ, коммутационное пол;е 39,

Датчик 5 случайного числа формирует случайные числа, распределенные по нормальному закону,, необходимые дл  определени  начальной элементарной операции в алгоритма обслуживани  за вки.

Дешифратор 23 определ ет начахш- ную операцию в модели алгоритма обслуживани  за вки.

Каналы моделировани  представл ют собой набор моделей элементарных операций, из которых составл етс  алгоритм обслуживани  за вки.

Датчик 26 случайного числа формирует случайные числа, распределенные по нормальному закону, соответствую9912

шле времени обслуживани  дл  каждой конкретной элементарной операции.

Датчик 30 случайного числа формирует двоичный код случайного числа, распределенного по равномерному закону и необходимого дл  определени  перехода к выполнению следующей элементарной операции в алгоритме обслуживани  за вки,

О Дешифратор 31 анализирует веро тность перехода к вьтолнению следую-- щей элементарной операции (число с датчика 30 случайного числа),

Регистр 33 служит дл  хранени  максимального числа возможных обращений к конкретной элементарной операции в процессе обслуживани  одной за вки (сохран ет код числа в течение всего времени моделировани ), 0 Счетчик 29 считает количество обращений к конкретной элементарной операции в процессе обслуживани  каждой за вки.

Счетчик 32 считает количество сн тых с обслуживани  за вок из-за превышени  обращений к конкретной элементарной операции (несвоевременно обслуженных за вок).

Сумматор 12 подсчитьшает врем  работы канала (оператора) по обслуживанию за вок.

Коммутационное поле 39 предназначено дл  формализации алгоритма обслуживани  за вки в соответствии с 5 веро тной последовательностью вьтол- нени  каждой элементарной операции.

Устройство работает следующим образом.

Q В исходном состо нии счетчики 2, 14, 13, 10, 29 и 32, сумматоры 12 и 18, триггеры 4, 7 и 27 наход тс  в нулевом состо нии.

Предварительно на таймере 6 устаг нгшливаетс  исходное врем  моделировани . На регистрах 33 устанавливаетс  код числа максимально возможных .обращений к конкретной элементарной операции в дроцессе обслуживани  одg ной за вки, .На коммутационном поле 39 производитс  коммутаци  возможных св зей алгоритма в соответствии с веро тност ми переходов от одной элементарной операции к другой.

Датчик 26 случайного числа каждо5

го подканала настраиваетс  на определенное математическое ожидание времени вьшолнени  конкретной элементарной операции.

По cHi Hajiy Пуск таймер 6 начинает отсчитьшать врем  моделировани . Метки времени с третьего выхода таймера 6 поступают на вход элемента И 8, с второго выхода таймера 6 с пе риодом контрол  TO поступают на счи- тьюающий вход сумматора -IS.

Сигнал Пуск переводит триггер 7 в единичное состо ние. Высокий потенциал с пр мого выхода триггера 7 открьшает четвертый элемент И 22 дл  импульсов генератора 1.

Генератор 1 случайного потока за вок вырабатывает импульсы со слу- чайньи периодом повторени  по экспо- ненциальному закону распределени . Эти импульсы имитируют входной поток за вок. За вки фиксируютс  на счетчике 2, подсчитьшающем общее число входных за вок, и через элемент 9 запрета поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 14, имитиру  зан тие за вками мест в очереДи .

Сигнал перехода реверсивного счетчика 14 из нулевого состо ни  в первое проходит через элемент ИЛИ 19 и поступает на вход элемента ИЗ, на второй вход которого подаетс  разрешающий потенциал с инверсного выхода первого триггера 4,

Пройд  через первый элемент И 3, импульс запускает датчик 5 случайного числа, а также переводит триггер 4 в единичное состо ние. Триггер 4 находитс  в единичном состо нии в течение времени обслуживани  за вки.

Теперь за вки с генератора 1 не проход т через элемент И 3, так как на второй его вход подан запрещаю- щий потенциал с инверсного выхода первого триггера 4

С приходом импульса с первого элемента И 3, датчик 5 случайного числа выдает число, величина которого случайно распределена в интервале от 1 до К, (К - максимальное количество типов элементарных операций в алгоритме обслуживани  за вки), на соответствующие входы дешифрато- , ра 23,

Каждый выход дешифратора 23 соединен со входом одного из К подканалов моделировани  и с поступлением на его входы кода числа с датчика 5 случайного числа на одном из его выходов по вл етс  сигнал, который по

-5 0

5

5 0

5

0

ступает на вход элемента ИЛИ 24 (входной элемент канала моделировани ).

С выхода элемента ИЛИ 24 сигнал поступает на вход элемента И 25, на второй вход которого с момента начала обслуживани  за вки поступает единичный потенциал с пр мого выхода первого триггера 4,

Таким образом, на выходе элемента И 25 по вл етс  сигнал, который поступает на вход датчика 26 случайного числа и запускает его.

Одновременно с поступлением на вход датчика 26 сигнал с выхода элемента И 25 подаетс  на пр мой вход триггера 27 и устанавливает его в единичное состо ние, разреша  тем самым сравнение кодов на схеме 28 сравнени , на первую группу входов которой подает код числа с датчика 26, на вторую группу входов - код числа с выходов счетчика 10, который считает метки времени, проход щие через элемент И 8,

В момент совпадени  кодов на выходе схемы 28 сравнени  по вл етс  сигнал, который поступает через элемент ИЛИ 35 на инверсный вход триггера 27, устанавливает его в нулевое состо ние, запреща  тем самым дальнейшее сравнение кодов на схеме 28 сравнени . Этот же сигнал через элемент ИЛИ 36 поступает на вход установки О счетчика 10, устанавливает его в нулевое состо ние, тем-самьм готовит к отсчету времени вьтолнени  очередной элементарной операции, а также поступает на управл ющий вход дешифратора 31, на первую группу входов которого подаетс  двоичный код случайного равномерно распределенного числа с выходов датчика 30,

Импульс с выходов депшфратора 31, который при наличии сигнала на управл ющем входе с выхода схемы 28 сравнени  прео(5разует двоичный код в позиционный, через комму -ационное поле 39 поступает на вход очередного канала моделировани  дл  имитации вьтолнени  следующей элеметарной 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 моделировани .

На схеме 34 сравнени  коды чисел с выходов счетчика 29 и регистра 33,

513

В случае равенства кода числа на счетчике 29 с кодом числа на регистре 33 сигнал с выхода схемы 34 сравнени  поступает на вход счетчика -32 соответствующего канала моделировани , увеличива  его состо ние на единицу 5 подсчитьша  тем самым количество несвоевременно обслуженных за вок . Этот же сигнал через элементы ИЛИ 37 и 38 с выхрда схемы 34 сравне ни  поступает на вход счетчика 29 всех каналов, устанавливает их в нулевое состо ние, готов  тем самым к работе по обработке очередной за вки .

Этот же сигнал с выхода элемента ИЛИ 38 через элемент ИЛИ 35 поступает на вход установки в ноль триггера 27, устанавливает его в нулевое состо ние , подтвержда  тем самым запрет на сравнение кодов на схеме 28 сравнени , а через-элемент ИЛИ 36 поступает на вход установки нул 

счетчика 10 и обнул ет его. I

Этот же .сигнал с выхода элемента ИЛИ 38 поступает на вход счетчика 13, увеличива  его состо ние на 1 и фиксиру  тем самым количество обслуженных за вок, и на инверсный вход , триггера- 4, устанавлива  его в нулевое состо ние, имитиру  окончание обслуживани  за вки, снимает единицу из реверсивного счетчика 14, имитиру  уменьшение очереди на единицу, и открьшает первый элемент И 3.

Коммутационное поле имеет К входов и (К+1) выходов.

Выходы с второго до К-го подсоединены ко вторым входам соответствующих каналов моделировани  обслуживани . Первьм выход  вл етс  выходом обслуживани  за вки. Процесс обслуживани  за вки проходит циклически до тех пор, пока не по витс  сигнал на первом вькоде, который подсоединен ко входу элемента ИЛИ 38, или зафиксировано схемой 34 сравнени  на счетчике 29 число, превышающее чисдо на регистре 33.

В дальнейшем при наличии за вок в очереди (ненулевое состо ние реверсивного счетчика 14) на первом входе первого элемента И 3 будет разрешающий потенциал, а запуск датчика 5 случайного числа осуществл етс  сигналом перехода из нулевого состо ни  в единичное триггера 4, прошедшим через первьй элемент И 3.

:59916

В то врем , когда за вка находитс  на обслуживании, на первый вход второго элемента И 8 подаетс  разрешающий потенциал с пр мого выхода 5 первого триггера 4. Следовательно, метки времени с таймера 6 через второй вход элемента И 8 поступают помимо счетчика Ю на первый 12 и второй 18 сумматоры, подсчитыва  врем  обfO

5

служивани  за вок.

Импульс контрол  с второго выхода таймера 6 осуществл ет считьшание сумматора 18. Код суммарного времени работы канала (оператора) Тр по обслуживанию за вок за период переписываетс  в регистр 15, где хранитс  до следующего импульса контрол .

Сумматор 18 после обнулени  подсчитывает суммарное врем  работы канала за новый период контрол .

Схема 17 сравнени  сравнивает величину кодов Тр и Тр рАоп о. Б случае Т р 5: Т она выдает сигнал, который через элемент ИЛИ 20, закры-

вает элемент 9 запрета на период до следующего импульса контрол .

Контроль суммарного времени контрол  Тр обслуживани  за вок за период между двум  поступлени ми импульсов контрол  и сравнени  с величиной Т(. обеспечивает поддержание загрузки оператора на уровне., не превьппающем допустимый за счет прекращени  доступа за вок в канал.

U

Б случае полного заполнени  реверсивного счетчика 14, что означает за- н тие всех мест в очереди, на выходе схемы сравнени  16 по вл етс  разре шающий потенциал, который через элемент ИЛИ 20 закрывает элемент 9 запрета .

Очередна  за вка с генератора 1 регистрируетс  только в счетчике 2 и

не проходит на реверсивньй счетчик 14, что соответствует отказу в обслуживании за вки.

По окончании времени моделировани  сигнал с первого выхода таймера

6 перебрасьшает триггер 7 в нулевое состо ние, закрьша  элемент И 22 и тем самым поток за вок в канал.

Высокий потенциал с триггера 7 по- с гупает на вход элемента И 11 . После

выбора всех за вок из очереди сигнал перехода реверсивного счетчика 14 из единичного состо ни  в нулевое проходит через элемент НЕ 21, элемент И 11 и поступает на второй вход таймера 6, фиксиру  окончательное врем  моделировани . Это врем  равн етс  времени, предварительно набранному на таймере, плюс врем  на дообслужи- вание за вок, сто щих в очереди, но не обсужившихс  за установленное врем .

По окончании моделировани , на счетчике 2 оказьшаетс  зафиксированным общее число поступивших за вок, на счетчике 13 - число обслуженных за вок, на сумматоре 12 - врем  работы канала (оператора) по обслуживанию за вок Тр, на счетчиках 32 - число за вок, получивших отказ в об служивании по причине отказа оборудовани  или ошибочных действий оператора .

Чрезмерно большое количество обращений к одной и той же элементар- ной операции (число обращений больше допустимого числа при обслуживании за вки) приводит к устареванию информации , потере ее значимости, что также вынуждает к сн тию ее с обслуживани .

Таким образом, устройство позвол ет моделировать веро тностный алгоритм обслуживани  за вок.

;

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  моделировани  систем человек-машина, содержащее таймер , генератор случайного потока за вок , счетчик за вок, счетчик обслуженных за вок, 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 сравнени , элемент НЕ, первый и второй сумматоры, регистр пам ти , вход запуска таймера  вл етс  входом запуска устройства и соединен с единичным входом второго триггера, нулевой вход которого соединен с первым тактовым выходом таймера, а пр мой выход подключен к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора случайного потока за вок, выход четвертого элемента И подключен к счетному входу счетчика за вок и к информационному входу элемента запрета, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика очереди, разр дные выходы ревер

   5 20 t5

   25

   30

   45

   35 55

   сивного счетчика очереди соединены соответственно с входами первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу первого элемента И и входу элемента НЕ, выход кото- рого 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 считьшани  второго сумматора, выход первого элемента И подключен к единичному входу первого триггера, пр мой 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, разр дные выходы второго сумматора соединены соответственно с разр дными входами регистра пам ти, разр дные выходы которого подключены соответственно к первой группе входов второй схемы сравнени , втора  группа входов которой  вл етс  установочным входом устройства, выход Больше второй схемы сравнени  соединен с первым. входом второго элемента ИЛИ, разр дные выходы реверсивного счетчика очереди подключены к соответствуюш 1м входам первой схемы сравнени , выход Равно которой подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, выход которого подк:ж)чен к управл ющему входу элемента запрета, инверсный выход первого триггера соединен с вторым входом первого элемента И и вычитающим входом реверсивного счетчика очереди , отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей устройства за счет учета веро тностной алгоритмической структуры процесса обслуживани  за вок , оно дополнительно соедржит дешифратор адреса, третий, четвертый и п тый элементы ИЛИ, счетчик времени выполнени  операции, датчик случайного числа, коммутационное поле и группу каналов моделировани  обслуживани , каждый из которых содержит два элемента ИЛИ, элемент И, два датчика случайных чисел, две схемы сравнени , триггер, дешифратор, регистр числа обращений, счетчик за вок , сн тых с обслуживани , счетчик

   913

   числа обращений, причём в каждом канале моделировани  обслзпкивани  разр дные вьжоды регистра числа обращений и счетчика числа обращений соедиг нены соответственно с входами первой и второй групп первой схемы сравнени  канала моделировани  обслуживани , выход равенства которой подключен к счетному входу счетчика за вок сн тых.с обслуживани , и к соответствующему входу третьего элемента ИЛИ устройства, вьтод которого соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ устройства, выход которого подключен к счетному входу счетчика обслуженных за вок, второму входу пер- .вого триггера устройства,, установоч- ным входам всех счетчиков числа обращений , первым входам первых -элементов Или всех Каналов моделировани  обслуживани  и первому входу п того элемента ИЛИ устройства, выход которого соединен с установочным входом счетчика времени выполнени  операции

   ИНфОрМаЦИОННЬЙ вход которого

   чен к выходу второго элемента И устройства , а разр дные выходы соединены соответственно с входами первой группы вторых схем сравнени  всех каналов моделировани  обслуживани ., -выход первого элемента ИЛИ устройст™ на. 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 моделировани  обслуживани , в каждом канале моделировани  обслу- .живани  выход второго элемента ИЛИ

   1 , 10

   соединен с первым входом элемента И, выход которого подключен к счетному входу счетчика числа обращений, входу первого датчика случайного числа

   каналов модетшровани  обслуживани  и первому входу триггера канала моделировани  обслуживани , выход которого подключен к входу разрешени  сравнени  второй схемы сравнени , втора 

   группа входов которой подключена соответственно к выходам.первого датчика случайного числа канала моделировани  обслуживани , а выход Равно второй схемы сравнени  подключен к

   второму входу первого элемента ИЛИ канала моделировани  обслуживани , к соответствующему входу п того элемента ИЛИ устройства и входу разрешени  работы дешифратора своего канала

   модел ировани51 обслуживани , входы которого соетщнены соответственно с выходами второго датчика случайного числа своего канала моделировани  обслуживани , а выходы дешифраторов

   все каналов моделировани  обслуживани  подключены соответственно к входам коммутационного пол , группа выходов которого подключена соответственно к вторым входам вторых элемен-

   тов ИЛИ всех каналов моделировани  обслуживани ,, первьш выход коммутационного пол  осединен с вторьи входом четвертого элемента ИЛИ устройства , пр мой выход первого триггера

   устройства подключен к вторым входам элементов И всех каналов моделировани  обслуживани , а в каждом канале моделировани  обслуживани  выход первого элемента ИЛИ подключен к второму входу . триггера.

   (Ка.г

   Редактор П.Гереши

   Составитель В.Фукалов Техред Н.Глущенко

   2365/52 Тираж 672

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

   Коррек Подпис

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

   Корректор Т.Колб Подписное