Устройство для моделирования систем передачи данных

 

Устройство относится к вычислительной технике и может быть использовано при разработке и исследованиях многоадресных систем. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования многоадресных систем передачи данных с каналом общего пользования и процесса циркулярной передачи сообщений абонентам. Устройство содержит генератор импульсов сообщений, генератор случайного потока помех, первую и вторую группы элементов НЕ, первый и второй дешифраторы, первую и вторую группы элементов И, датчик случайных чисел, первый, второй и третий коммутаторы, регистр памяти, три элемента ИЛИ и элемент задержки. Новым в устройстве, обеспечивающем достижение цели изобретения, является моделирование с помощью введенных элемента НЕ, двух элементов И и группы элементов ИЛИ канала общего пользования и процесса циркулярной передачи сообщений абонентам. Работа устройства основана на анализе дешифраторами входных кодов, генерируемых датчиками случайных чисел, выделение сообщений, адресованных отдельным абонентам по индивидуальным каналам, и сообщений, переданных циркулярно всем абонентам по каналу общего пользования. 1 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при разработке и моделировании многоадресных систем передачи данных.

Известно устройство для моделирования систем передачи данных [1], содержащее генератор импульсов сообщений, генератор случайного потока помех, датчик случайных чисел, два коммутатора, два дешифратора, группы элементов И и НЕ.

Недостатком этого устройства является невозможность моделирования многоадресных систем с адресным переспросом сообщений и с каналом общего пользования.

По технической сущности наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для моделирования систем передачи данных [2], которое содержит генератор импульсов сообщений, генератор случайного потока помех, первую и вторую группы элементов НЕ, первый и второй дешифраторы, первую и вторую группы элементов И, датчик случайных чисел, три коммутатора, регистр памяти, три элемента ИЛИ и элемент задержки, причем выходы генератора случайного потока помех соединены соответственно с входами элементов НЕ первой группы, выходы датчика случайных чисел подключены к информационным входам первого коммутатора, выходы которого соединены с входами первого дешифратора и информационными входами второго коммутатора, управляющие входы которого подключены соответственно к выходам элементов НЕ первой группы, выходы которого соединены с входами второго дешифратора, выходы которого подключены соответственно к первым входам элементов И первой и второй групп, выходы первого дешифратора соединены соответственно с входами элементов НЕ второй группы и вторыми входами элементов И второй группы, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом считывания регистра памяти, а выход второго элемента ИЛИ - с входом сброса регистра памяти и входом элемента задержки, выход третьего элемента ИЛИ соединен с входом запуска генератора импульсов сообщений, выход которого подключен к входу записи регистра памяти, выходы разрядов которого подключены соответственно к информационным входам второго коммутатора и первого дешифратора.

Недостатком устройства являются узкие функциональные возможности: оно не позволяет моделировать канал общего пользования и процесс циркулярной передачи сообщений абонентам по каналу общего пользования.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования многоадресных систем передачи данных с каналом общего пользования и процесса циркулярной передачи сообщений абонентам.

Цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор импульсов сообщений, генератор случайного потока помех, первую и вторую группы абонентов НЕ, первый и второй дешифраторы, первую и вторую группы элементов И, датчик случайных чисел, первый, второй и третий коммутаторы, регистр памяти, три элемента ИЛИ и элемент задержки, причем выходы генератора случайного потока помех соединены соответственно с входами элементов НЕ первой группы, выходы датчика случайных чисел подключены к информационным входам первого коммутатора, выходы первого коммутатора соединены с входами первого дешифратора и информационными входами второго коммутатора, управляющие входы которого подключены соответственно к выходам элементов НЕ первой группы, выходы второго коммутатора соединены с входами второго дешифратора, выходы которого подключены соответственно к первым входам элементов И первой и второй групп, выходы первого дешифратора соединены соответственно с входами элементов НЕ второй группы и вторыми входами элементов И второй группы, выходы элементов НЕ второй группы подключены соответственно к вторым входам элементов И первой группы, выходы элементов И первой группы являются выходами сообщений, ошибочно принятых абонентами, и подключены соответственно к входам первого элемента ИЛИ, N выходов первого дешифратора являются выходами сообщений, переданных каждому абоненту, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом считывания регистра памяти, выходы элементов И второй группы подключены соответственно к входам второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом сброса регистра памяти и входом элемента задержки, выход которого подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого является входом запуска устройства, выход третьего элемента ИЛИ соединен с входом запуска генератора импульсов сообщений, выход которого подключен к входу записи регистра памяти, выходы разрядов которого подключены соответственно к информационным входам второго коммутатора и первого дешифратора, выходы датчика случайных чисел соединены соответственно с информационными входами третьего коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом генератора импульсов сообщений, выходы третьего коммутатора подключены к соответствующим информационным входам регистра памяти, введены элемент НЕ, первый и второй элементы И и группа элементов ИЛИ, при этом (N+1)-й выход первого дешифратора соединен с входом элемента НЕ и с первым входом первого элемента И, (N+1)-й выход второго дешифратора соединен с первым входом второго элемента И и с вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к дополнительному входу второго элемента ИЛИ и к первым входам элементов ИЛИ группы, вторые входы которых соединены с выходами элементов И второй группы, выход элемента НЕ подключен к второму входу второго элемента И, выход которого соединен с дополнительным входом первого элемента ИЛИ и является выходом сообщений, ошибочно принятых каналом общего пользования устройства, (N+1)-й выход первого дешифратора является выходом сообщений, переданных циркулярно всем абонентам, выход первого элемента И является выходом сообщений, правильно принятых каналом общего пользования, выходы элементов ИЛИ группы являются выходами правильно принятых сообщений.

Наличие отличительных признаков обуславливает соответствие заявляемого технического решения критерию "новизна". Положительный эффект устройства заключается в том, что расширяются его функциональные возможности: оно позволяет моделировать широкий класс многоадресных систем с каналом общего пользования, процесс циркулярной передачи сообщений по каналу группе абонентов, получать ряд дополнительных статистических характеристик многоадресных систем передачи данных: количество сообщений, переданных абонентам по каналу общего пользования, количество сообщений, правильно и ошибочно принятых каналом общего пользования, среднее количество сообщений, принятых каждым абонентом за сеанс связи, и ряд других характеристик.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 случайных чисел, первый 2 и второй 3 коммутаторы, первую группу 4 элементов НЕ, генератор 5 импульсов сообщений, первый 6 и второй 7 дешифраторы, вторую группу 8 элементов НЕ, первую 9 и вторую 10 группы элементов И, генератор 11 случайного потока помех, выходы 12-15, регистр 16 памяти, первый 17 и второй 18 элементы ИЛИ, третий коммутатор 19, третий элемент ИЛИ 20, схему 21 задержки, элемент НЕ 22, группу 23 элементов ИЛИ, первый 24 и второй 25 элементы И, выходы 26-28.

Канал общего пользования моделируется в устройстве с помощью (N+1)-x выходов первого 6 и второго 7 дешифраторов, первого 24 и второго 25 элементов И, элемента НЕ 22, группы 23 элементов ИЛИ. Выход 26 - выход сообщений, переданных абонентам по каналу общего пользования, выход 27 - выход сообщений, правильно, а выход 28 - ошибочно принятых каналом общего пользования. Доступ абонентов к каналу общего пользования осуществляется с помощью элементов ИЛИ группы 23.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 случайных чисел генерирует n-разрядные параллельные случайные коды, поступающие на информационные входы первого 2 и третьего 19 коммутаторов. Каждый код моделирует одно сообщение:адресную часть сообщений и сам факт сообщения. Число адресов в устройстве, которым передается информация, равно N+1 и соответствует N+1 выходам дешифраторов 6 и 7, где N - число абонентов. Код сообщения, соответствующий (N+1)-му выходу дешифраторов 6 и 7, т.е. принятый каналом общего пользования, предназначен для всех абонентов сети.

По команде "Пуск" на вход генератора 5 импульсов сообщений, работающего в ждущем режиме, подается запускающий импульс. Генератор 5 генерирует импульс, который поступает на управляющие входы коммутаторов 2 и 19 и на вход "Запись" регистра 16, при этом в регистр 16 записывается код сообщения с выхода коммутатора 19. Каждый импульс от генератора 5 разрешает прохождение одного сообщения через коммутатор 2. С выхода коммутатора 2 код сообщения поступает на вход дешифратора 6 и на информационные входы коммутатора 3.

Генератор 11 случайного потока помех, элементы НЕ 4 и коммутатор 3 предназначены для моделирования искажений сообщений, возникающих в тракте передачи. Генератор 11 генерирует m-разрядный случайный двоичный код. В случайные моменты времени, задаваемые генератором 11, параллельный код с его выходов после инвертирования элементами НЕ 4 считывается на управляющие входы коммутатора 3. При этом, если момент поступления кода сообщения на коммутатор 3 совпадает с моментом поступления кода от генератора 11, часть импульсов сообщения не проходит в тракт передачи, т.е. сообщение искажается. Если моменты поступления кодов не совпадают, то сообщение через коммутатор 3 проходит без искажений. Если на всех управляющих кодах коммутатора 3 оказываются низкие потенциалы, то сообщение через коммутатор 3 не проходит, т.е. в этом случае моделируется ситуация, когда канал передачи выходит из строя и сообщение теряется.

Дешифраторы 6 и 7 предназначены для анализа поступающих на их входы кодов, т.е. для определения адреса абонента, которому передается информация (N выходов дешифраторов), или для определения адреса сообщения, передаваемого циркулярно всем абонентам сети по каналу общего пользования: (N+1)-й выход дешифраторов. Выходы дешифраторов 6 и 7 совместно с элементами И первой 9 и второй 10 групп и элементами НЕ 8 второй группы предназначены для определения абонентов, которым переданы сообщения (выход 12), которые правильно ими приняты (выход 14), и абонентов, которые из-за искажений ошибочно приняли чужие сообщения (выход 13). При совпадении кода сообщения с кодом абонента, условный номер которого присвоен одному из выходов дешифратора 6, на этом выходе дешифратора появляется импульс, который через соответствующий элемент НЕ группы 8 поступает на соответствующий элемент И группы 9 и на второй вход соответствующего элемента И второй группы 10.

Регистр 16 памяти, элементы ИЛИ 17, 18, 20, третий коммутатор 19 и схема 21 задержки предназначены для моделирования процесса переспроса сообщений абонентом или каналом общего пользования в случае ошибочного приема сообщения другим абонентом, а также переспроса сообщения, адресованного всем абонентам по каналу общего пользования, но ошибочно принятого отдельным абонентом. Предположим, что сообщение адресовано третьему абоненту. В этом случае на третьем выходе дешифратора 6 появляется импульс, который поступает на второй вход третьего элемента И 10, а через третий элемент НЕ 8 инвертированный импульс поступает на второй вход третьего элемента И 9. Если при этом код сообщения проходит без искажений через коммутатор 3, то импульс появляется на третьем выходе дешифратора 7 и на выходе третьего элемента И 10, свидетельствуя о том, что сообщение адресовано именно третьему абоненту. На выходах других элементов И 10, на выходах всех элементов И 9 и на (N+1)-м выходе дешифратора 7, т.е. на выходе канала общего пользования, в этом случае импульсы отсутствуют. С выхода третьего элемента И 10 импульс поступает на вход элемента ИЛИ 18, устанавливается регистр 16 в состояние "0", а через некоторое время задержки схемой 21 поступает на второй вход элемента ИЛИ 20 и далее на управляющий вход генератора 5 импульсов сообщений, т.е. устройство возвращается в исходное состояние.

Если сообщение, адресованное третьему абоненту, проходит через коммутатор 3 с искажениями, то оно принимается другим абонентом, т.е. импульс появляется на одном из других выходов дешифратора 7, например на первом. В этом случае на выходах всех элементов И 10 и на выходах элементов И 24 и 25 импульсы отсутствуют (на выходе первого элемента И 10 импульс тоже отсутствует, так как на его другом входе низкий потенциал), а на выходе первого элемента И 9 появляется импульс, так как на другом его входе будет высокий потенциал от первого элемента НЕ 8. На выходах других элементов И 9 импульсы отсутствуют, так как на первых входах у них низкие потенциалы. Наличие импульсов на третьем выходе дешифратора 6 и на выходе первого элемента И 9 (на первом выходе дешифратора 7) свидетельствует о том, что сообщение, адресованное третьему абоненту, ошибочно принято первым абонентом. С выхода первого элемента И 9 импульс поступает на вход элемента ИЛИ 17 и далее на вход "Считывание" регистра 16, при этом код сообщения, адресованного третьему абоненту, ранее записанный в регистр, считывается на вход первого дешифратора 6, а через второй коммутатор 3 на вход второго дешифратора 7. Если сообщение снова проходит через коммутатор 3 с искажениями и принято каналом общего пользования, то на (N+1)-м выходе дешифратора 7 появляется импульс (на выходах всех элементов И 9 и 10 импульсы отсутствуют). С (N+1)-го выхода дешифратора 7 импульс поступает на вход второго элемента И 25. Так как на его другой вход с выхода элемента НЕ 22 поступает инвертированный импульс с (N+1)-го выхода дешифратора 6, то на выходе элемента И 25 появляется импульс, свидетельствуя о том, что сообщение, адресованное третьему абоненту, ошибочно принято каналом общего пользования. С выхода элемента И 25 импульс поступает на вход элемента ИЛИ 17 и далее на вход "Считывание" регистра 16, при этом код сообщения, адресованного третьему абоненту, снова считывается на вход первого дешифратора 6, а через второй коммутатор 3 на вход второго дешифратора 7.

При правильном приеме сообщения третьим абонентом на третьем выходе дешифратора 7 появляется импульс, который поступает на первый вход третьего элемента И второй группы 10. Так как на другой вход этого элемента поступает импульс с третьего выхода дешифратора 6, то на выходе третьего элемента И 10 появляется импульс, который через соответствующий элемент ИЛИ группы 23 проходит на выход 14 устройства. Этот импульс через элемент ИЛИ 18 устанавливает регистр 16 в состояние "0", а затем через схему 21 задержки и элемент ИЛИ 20 поступает на ждущий вход генератора 5 импульсов сообщений, вследствие чего генератор 5 выдает импульс, который поступает на управляющие входы коммутаторов 2 и 19 и на вход "Запись" регистра, т.е. устройство начинает передачу нового сообщения.

Пусть сообщение адресовано всем абонентам сети и имеет код, номер которого присвоен (N+1)-му выходу дешифратора 6, т.е. каналу общего пользования. В этом случае на (N+1)-м выходе дешифратора 6 появляется импульс, который поступает на элемент НЕ 22 и на вход первого элемента И 24. Если код сообщения проходит через коммутатор 3 с искажениями, то сообщение не принимается (N+1)-м выходом дешифратора 7, а одним из его других выходов. При этом на втором входе элемента И 24, подключенного к (N+1)-у выходу дешифратора 7, импульс отсутствует, следовательно, отсутствует импульс и на выходе элемента И 24, что указывает на то, что сообщение, адресованное всем абонентам сети, каналом общего пользования не принято. При этом отсутствуют импульсы и на выходе элемента И 25, и на выходах всех элементов И 10.

Пусть рассматриваемое сообщение принято вторым абонентом, т.е. на втором выходе дешифратора 7 появляется импульс. При этом появляется импульс и на выходе второго элемента И 9, который через элемент ИЛИ 17 поступает на вход "Считывание" регистра 16, и код сообщения, адресованного всем абонентам, снова передается в тракт. Если сообщение, предназначенное для всех абонентов, принято без искажений, то на (N+1)-м выходе дешифратора 7 появляется импульс, который через элементы И 24, элементы ИЛИ группы 23 подается на выходы 14 устройства, что свидетельствует о том, что сообщение, адресованное всем абонентам по каналу общего пользования, абонентами не принято. С выхода элемента И 24 через элемент ИЛИ 18 импульс поступает на вход "Сброс" регистра 16 и через схему 21 задержки и элемент ИЛИ 20 - на вход генератора 5, и устройство передает новое сообщение.

Статистические характеристики моделируемой многоадресной системы с каналом общего пользования могут быть получены на основе показаний счетчиков, подключенных к выходам устройства: количество сообщений, переданных абонентам по каналу общего пользования (выход 26), количество сообщений правильно (выход 27) и ошибочно (выход 28) принятых каналом общего пользования, соотношение между количеством сообщений, принятых абонентом по индивидуальному каналу и каналу общего пользования и т.д. Практическая реализация устройства не вызывает затруднений. Генератор случайных чисел и генератор случайного потока помех могут быть выполнены на регистрах сдвига и сумматорах по модулю два (см., например, кн. Тит У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. - М.: Мир, 1982, с. 357, рис. 20.20). Регистры сдвига, сумматоры по модулю два, элементы И, ИЛИ, НЕ могут быть выполнены на микросхемах серии К155: К155ИР13, К155ЛП2, К155ЛИ1, К155ЛН1, К155 ЛА3.

Таким образом, предлагаемое устройство реализуется на известных узлах вычислительной техники и имеет более широкие функциональные возможности по сравнению с известными устройствами: моделирует многоадресные системы с каналом общего пользования.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ, содержащее генератор импульсов сообщений, генератор случайного потока помех, первую и вторую группы элементов НЕ, первый и второй дешифраторы, первую и вторую группы элементов И, датчик случайных чисел, первый, второй и третий коммутаторы, регистр памяти, три элемента ИЛИ и элемент задержки, причем выходы генератора случайного потока помех соединены соответственно с входами элементов НЕ первой группы, выходы датчика случайных чисел подключены к информационным входам первого коммутатора, выходы первого коммутатора соединены с входами первого дешифратора и информационными входами второго коммутатора, управляющие входы которого подключены соответственно к выходам элементов НЕ первой группы, выходы второго коммутатора соединены с входами второго дешифратора, выходы которого подключены соответственно к первым входам элементов И первой и второй групп, выходы первого дешифратора соединены соответственно с входами элементов НЕ второй группы и вторыми входами элементов И второй группы, выходы элементов НЕ второй группы подключены соответственно к вторым входам элементов И первой группы, выходы элементов И первой группы являются выходами сообщений, ошибочно принятых абонентами, устройства и подключены соответственно к входам первого элемента ИЛИ, N выходов первого дешифратора являются выходами сообщений, переданных каждому абоненту, устройства, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом считывания регистра памяти, выходы элементов И второй группы подключены соответственно к входам второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом сброса регистра памяти и входом элемента задержки, выход которого подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого является входом запуска устройства, выход третьего элемента ИЛИ соединен с входом запуска генератора импульсов сообщений, выход которого подключен к входу записи регистра памяти, выходы разрядов которого подключены соответственно к информационным входам второго коммутатора и первого дешифратора, выходы датчика случайных чисел соединены соответственно с информационными входами третьего коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом генератора импульсов сообщений, выходы третьего коммутатора подключены к соответствующим информационным входам регистра памяти, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет моделирования многоадресных систем передачи данных с каналом общего пользования и процесса циркулярной передачи сообщений абонентам, оно содержит элемент НЕ, первый и второй элементы И и группу элементов ИЛИ, при этом (N+1)-й выход первого дешифратора соединен с входом элемента НЕ и с первым входом первого элемента И, (N+1)-й выход второго дешифратора соединен с первым входом второго элемента И и с вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к дополнительному входу второго элемента ИЛИ и к первым входам элементов ИЛИ группы, вторые входы которых соединены с выходами элементов И второй группы, выход элемента НЕ подключен к второму входу второго элемента И, выход которого соединен с дополнительным входом первого элемента ИЛИ и является выходом сообщений, ошибочно принятых каналом общего пользования устройства, (N+1)-й выход первого дешифратора является выходом сообщений, переданных циркулярно всем абонентам, устройства, выход первого элемента И является выходом сообщений, правильно принятых каналом общего пользования, устройства, выходы элементов ИЛИ группы являются выходами правильно принятых сообщений устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1