Устройство для оптимизации структуры сложных систем

 

О П И C А Н И. Е".

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ч) Й469

Союз Советских

Социалистических

Республик (63) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 220477(21) 2486361/18-24 с присоединением заявки Йо(23) Приоритет— (51)М. Кл.2

G 06 F 15/20

Государственный комитет

СССР во делам изобретений и открытий

Опубликовано 050879 Бюллетень Ио 29

Дата опубликования описания 0808 9 (53) УДК 681. 335 (088.8) (72) Авторы

ИЗОбрЕтЕНИЯ Н .А. Травин, A.Â. Кобчиков, и Т. К. Нежметдинов (71) ЗаяВИтЕЛЬ Казанский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. В.И. Ульянова-Ленина (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ СТРУКТУРЫ

СЛОЖНЫХ СИСТЕМ

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для конструирования сложных систем при оптимизации структуры систем, состоящей из и подсистем различного типа, rro критерию минимума суммарной характеристики выбранных вариантов подсистем с учетом связей между ними .

Известны устройства, производящие выборку и суммирование значений параметров (1), однако они решают ограниченный класс задач.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является

I устройство для оптимизации размещения центров радиальной сети по минимуму суммарной стоимости линии связи (2), содержащее блок памяти, сумматор, блок сравнения и блок выдачи.

Недостатком известного устройства является невозможность решения.-зада чи оптимизации систем со сложной структурой.

Целью изобретения является расширение класса решаемых задач.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенное устройство введены коммутатор, блок управления и блок задания вариантов структуры.

Первый вход блока задания вариантов структуры подключен к первому входу блока выдачи результатов и первому входу коммутатора, выход которбго соединен с первым входом сумматора, выход которого подключен к первому входу блока сравнения и ко второму входу блока выдачи резулЬтатов. Выход блока сравнения соединен с третьим входом блока выдачи результата, . выход которого подключен ко второму входу блока сравнения. Первый, второй; третий, четвертый и пятый вы-, ходы блока управления соединены соответственно со входом блока задания вариантбв б йфуктуры; со- вторым входом коммутатора, со вторым входом сумматора, со вторым входом блока сравнения и с четвертым входом блока выдачи результата. Вход блока управления подключен ко второму выходу блока задания вариантов структуры.

Выход блока памяти соединен с третьим входом коммутатора.

Блок задания вариантов структуры содержит регистр, выходы которого через дешифратор соединены с первыми входами элементов И, вторые входы которых объединены и являются входами блока задания вариантов

678489 структуры. Выход одного элемента И » Подключен к первому входу первого узла выбора варианта структуры. ВыdjjbI других элементов И соединены

e =ïåðâûìè входами элементов ИМИ, "вто -

" " рые входй которйх»» пЬД»кл»ю» ч е»йЯ" К пе»р»-" вым выходам соответствующих узлов выбора варианта структуры, кроме по.следнего, первый выход которого объедйнен с выходами дешифратора и является вторым выходом блока задания:вариантов структуры. Выходы элементов ИЛИ подключены к первым вхоДЖГ сто»тветс»тву»ющих» узлов выбора варианта структуры. Вторые входы узлов выбора варианта структуры о бъедийены и являются входом блока зад»аййя- вариантов структуры. Втopke выход»й узлов выбора "варйанта струк* туры объединейы и являются йе»рвйм выходом блока задания вариайтов», структуры.

Узел выбора варианта стр»уктур»ы с»одер»жит- регистр, выходй котоРого

"соединены со входами дешифратора, " вых»бдй к»о»торого "нейос»редстве»нйо"под. " " Ключены к первым входам элементов И первой группы и через элементы НЕ к первым входам элементов И второй группы. Втдрые входы элементов И первой и второй групп подключены к вйход»м=сббтветствующих триггеров," кроме пбследнего, а выход посдеднего

"" трйггера соединен с первым входом " элемента ИЛИ. Второ*й вход" элЕмента

ИЛИ яЖТяе»тся вторым входом узла"выбора варйанта структуры, Сочв»етс»твуЮщие входы элемента ИЛИ подключе "ны к выходам элементов И первой группы. Выходы элементов И второй

*" "МФ7йпй"чер»ез элементы задержки сое -дйн»»е»йы» с первыми входами трйггеров, кроме первого. Вторые входы триггеров объедийены и являются первым входом узла выбора вариайтов-струК -" тури. первый вход первого» ТфйГгера объед»инен со входбм элемен"га задерж к»й и яйл» яется вторым входом»."узл»а вы6opа варианта структуры. Выходя элемента задержки подключен к выходу эле»мейта». ЙЙИ и является первым -выходом -узла выбора вариайта бТруктуPbI

Блбк уг равления содержит первый, второй м третий триггеры, генератор, первый;и второй элементы И, первый, второй, и третий дешифраторы, первый и вторЬй"шифраторы, первый второй и третий "счетчики. Выход первого,триггеРа- подключен к первому входу первого, элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора и с йе»рййй входом второго элемента И, второй вход котo ro.подключен к выходу второго триггера, первый и второй входы Которого соединены соответственно с первым и вторым вхо"З аьй йе»рвого трйггера и с первыми

"" @хода% первого и-второго дешифраторов Выход второго элемента И подключен ко входу первого счетчика, выход которого соединен со входом первого дешифратора, первый выход кбтброго подключен к первому входу третьего триггера и является первым выходом блока управления, Второй и третий выходы первого дешифратора

-"явл»яйтся сбответственно четвертым и пятым выходами блока управления.

Второй вход третьего триггера объединен со входами первого шифратора и является входом блока управления.

Вйход третьего триггера соединен со входом генератора. Входы первого шифгчтора подключены ко входу блока

15 управлеиия. Выход первого шифратора соединен "с первым йходоМ второго счетчика, выход которого подключен ко входу второго дешифратора, со ответствующие выходы которого объеЗр 5I»IIes и являются вторым входом блока управления и соединены со входа" йй второго шифратора, вйход которого, подключен к первому входу третьего счетчика, второй вход которого соединен с вых»одом пеРвого элемейта И и является третьим выходом блока управления . Выход третьего счетчика соединен со входом третьего дешифратора, первый выход которого подклю3р - ен ко в rбРому входу второго счет чика, а соответствующие выходы под""" клюЧены ко второму выходу блока управления. Второй вход- первого триг гера является вторым входом блока управления.

На фиг. 1 дана структурная схема устройства) на фиг. 2 — схема блока з»алания -вариантов структуреу на фиг. 3 †-структурная схема блока, управления; на фиг. 4 — вариант cze"Р мы комйут»а»тор»а. устройство для оптимизации сложййх "систем содержит блок задания вариантоВ структуры 1, коймутатор 2, сумматор 3, блок сравнения 4, блок

45 выдачи" результата 5, блок памяти 6 и блок управления 7.

Блок задания вариантов структуры содержит узлы выбора варианта 8-10, элементы ИЛИ 11-13, триггеры 14-16, элементы И 17-20, элементы задержки

21-23, элементы ЙЕ 24, 25, дешифраторы 26,.27, регистры 28, 29 и элементы И 30-32, шины 33-35.

Блок управления содержит шину

55 Запуск 36, триггеры 37-39У геНератор тактовых импульсов 40, элементы И 41, 42, шину 43„ подключенную к сумматору, шифраторы 44, 45, счетчик-сумматор 46, дешифраторы 47-49, счетчик 50, счетчик 51 с предвари6р тельным занесением, шину 52, подклю-.. ченную к выходу дешифратора 27, шину 53, подключенную к блоку сравнения 4, шину 54, подключенную к блокувыдачи результата 5, шину 55, подключенную ко вхбду элементов И 30-32, 6784 ,шину 56, подключенную к выходу 35 блока задания вариантов 10, Устройство работает следующим образом.

Перед началом оптимизации в регистр числа подсистем 29 записывается количество оптимизируемых подсис-" тем. Например, при t подсистемах, на выходе i = n-t дешифратора 27 появляется Разрешающий сигнал, открывающий элемент И 31 для прохождения через него сигналов сдвига по"шине 33 с выхода 55 дешифратора 49 блока управления на вход соответствующего узла выбора варианта структуры. Сигнал с i-ro выхода дешифратора 27 по шине 34 через шифратор 45 поступает 15 на счетчик с предварительным занесе- нием 51. При этом разрешающий сигнал появляется на i-м выходе дешифратора 48. Этот сигнал поступает на все--вертикальные ряди элементов И комму- 20 татора, имеющие индекс вида у/kE, и на 1-й вход шифратора 44, а с его выхода — в счетчик-сумматор 46, с выхода которого через i-й выход дешифратора 47 разрешающий сигнал поступает на все горизонтальные ряд@ элементов И коммутатора, имеющие индекс rs/1+1,K . таким образом, на входы элемента

И 1,1/i+1, E коммутатора подается разрешающий сигнал с блбка 2 с выхода триггepos (Т; -1) -го триггера

i-го узла и,(Т;+gq -1)-ro триггеров следующего (i+1)-ro узла выбора вариантов, с блока управления (с выходов 1 дешифраторов 47 и 48) . Уп- равляющий вход данного элемента И подключен к выходу Регистра блока памяти 6, содержащего значение характеристики общих элементов первб-" го варианта подсистемы 1 с первым вариантом подсистемы 1+1.. Это значение характеристйкй"общих элементов с выхбда элемента И подается на сумматор 3. Причем в соответствии с функционалом значения характеристи- 45 ки общих элементов различных подсистем поступают со знаком минус, а значение характеристики варианта подсистемы — co знаком плюс .

Сигнал Запуск устанавливает 5Q

,через соответствующие элемент ИЛИ мр элемент задержки (для узла 1-го йыбора вариантов 12 и 23) первые . т.риггеры всех узлов выбора вариан1, т ов в 1, создавая тем самым на выходе блока задания вариантов с.труктуры первую комбинацию вариантс)B подсистем . Одновременно сигнал " Запуск устанавливает триггер 4 в положение ™1 и запускает гене- — ра тор тактовых импульсов 5, а также устанавливает триггер 38 в по- ло жение 1 . После этого импульсы генератора тактовых импульсов

4C) через элемент И 41 начинают прох<здить на вход счетчика-сумматора

89

46 . Первый импульс генератора складывается с числом, подаваемым с шифратора 44, которое до этого устанавливало напряжение-на 1-м выходе дешифратора 47, после чего напряжение появляется на (i+1)-ом выходе этого дешифратора. Это напряжение подается на все гбризонтальные ряды элементов И с индексом rs/1+2,(, благодаря чему открывается элемент .И i,l/i+2, t, и на сумматор поступает для сложения с пРедыдущим значение характеристики общих элементов первого варианта подсистемы i с первым вариантом следующей подсистемы i+2 и т.д. до t-го импульса генератора тактовых импульсов, который открывает последний элемент И данного вертикального ряда. После этого на блок вычисления поступает значение характерйстики первого варианта подсистемы i После следующего импульса генератора сигнал с последнего п+1-го выхода дешифратора 47 поступает на вход счетчика с предварительным занесением 51 и складывается с числом, поступившим через дешифратор 27 от регистра числа подсистем 29. В результате напряжение появляется на следующем (i+1) выходе дешифратора 48 и поступает на (i+1)-й вход шифратора

44. Следующий импульс генератора вызывает появление напряжения на (i+2)-îì выходе дешифратора 47. При этом открываются элементы i+1/i+2,1 коммутатора, и на сумматор поступает значение характеристики общих элементов первого варианта подсистемы (i+1) с первым вариантом подсистем

i+2, и т.д. до суммирования последнего значения характеристики первого варианта последней подсистемы.

После этого на (и+1)-м выходе дешифратора 48 появляется напряжение, устанавливающее триггер 37 в положение 0, а триггер 38 в положение

1Iil!

В результате сигнаЛы генератора тактовых импульсов прекращают проходить через элемент И 41 и начинают проходить через элеМЕнт И 42 на вход счетчика 50. Сигналы с выходов де-. шифратора 49,объединенных кодовыми шинами 52 и 53 используются соответственно для управления блоком сравнения 4 и блоком 5. Значение суммарной характеристики с выхода блока вычисления суммарной.характеристики поступает на вход схемы сравнения, где сравййвается со значением суммарной характеристики предыдущей комбинации вариантов, поступающим из регистра записи суммарной характеристики блока выдачи результата.

ЕСли новое значение боЛьше предидущего, то сигнал на выходе схем сравнения открйвает первый элемент

И блока выдачи результата, через ко7 67 торый в регистр записи комбинации с блока задания вариантов структуры поступает новая комбинация и второй элемент И блока выдачи результата, через который в регистр записи суммарной характеристйки с выхода сумматора поступает новое значение сум-марной характеристики выбранной комбинации вариантов. Если новое значение суммарной характеристики больше старого, в регистрах сохраняются старые значения. После того как счетчик 50 отсчитает число сигналов, необходимое для управления схемой сравнения и блоком управления, следующий сигнал генератора тактовых импульсов вызывает -появление напряжения сдвига на последнем выходе дешифратора 49, которое устанавливает триггер 37 в положение 1, а триг гер 38 в положение 0 . Одновременйо напряжение сдвига по шине 34 через открытый элемент И 31 и элемент ИЛИ 11 поступаЕт на вход первого триггера i-ro узла выбора варианта 9, устанавливая его в состояние 0 . При этом на выходе триггера

14 пбявляется сигнал, который через элемент И 14, открытый при нулевом состоянии 1-ro выхода дешифратбра

26 и элемент задержки устанавливает

I t 1 следующий триггер в состояние 1 открЫвая тем самым элементы И комi мутатора, связанные с регистрами блока памяти, где хранятся данные соответствующие второму вариайту данной подсистемы и т. д. до последнего i-ro варианта установленного на регистре числа вариантов 28. На выходе дешифратора этого регистра йрисутствует разрешающий сигнал, открывающий элемент И 17, через который сигнал запуска, пройдя через элемент ИЛИ,12 и элемент задержки

23, снова устанавливает первый триггер 14 н состояние . 1 . Через элемент ИЛИ 13 сигйал постуйает на вход следующего (1+1)-ro узла выбора варианта и переводит его первый триггер из состояния 1 в состояние 0 . При этом следующий триггер устанавливается в состояние 1, и открываются элементы И коммутатора, связанные с ячейками, соответствующими второму варианту второй подсистемы.

После перебора всех вариантов перв< и .подсистемы сигнал: сдвига вызывает переход к третьему варианту второй подсистемы и т.д. до послед" него записанйого в регистре числа вариантов второй подсистемы. После этого сигнал сдвига переходит на следующий (1+2) -й узел выбора варианта структурй и т.д. до оконча- ния перебора, когда сигнал с выхода и-го узла выбора варианта поступает на второй вход триггера 39 и устан авливает его s состояние 0 н, 8489 8 тем самым „выключает ген ер атор т аковых импульсов 40, После этого уст. ройство работу заканчивает. При этом в регистрах записи комбинации и записи суммарной характеристики блока выдачи результата записаны искомая комбинация и соответствующее ей значение суммарной характеристики, которые выдаются на индикаторы.

Предложенное устройство благодаря наличию новых блоков и связей

10 между ними обеспечивает решение задачи оптимального выбора структуры системы.

Формула изобретения

1. Устройство для оптимизации структуры сложных систем, содержащее блок памяти, сумматор, . блок сравнения и блок выдачи результата, отличающеес я тем; что, с целью расширения класса решаемых . задач, в устройство введены коммутатор блок управления и блок задания вариайтов структуры, причем первый выход блока задания вариантов структуры подключен к первому входу блока выдачи результата и первому входу коммутатора, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход которого подключен к первому входу блока сравнения и ко второму входу блока выдачи результата, выход блока сравнения соединен с третьим входом блока выдачи результата,выход кЪторогб подключен Ко второму входу блока;сравнения, первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы блока ут равпения соединены соответственно со входом блока задания

40 вариантов структуры, со вторым входом коммутатора, со вторым входом сумматора, со вторым входом блока сравнения и с четвертым входом блока выдачи результатов, вход блока уп-

45 равления подключен Ко второму выходу блока задания вариантов структу- ры, выход блока памяти соединен с третьим входом коммутатора.

2. Устройство по п. 1, о т л и

50 ч а ю щ е е с я тем, что блок задания "вариантов структуры содержит регистр, ныходы которого через дешифратор соединены "с йерными вход,ами элементов И, вторые входы котс>55 рых объединены и являются входом, блока задания нариантов структур, выход одного элемента И подключе, н к первому входу первого узла выб ора варианта структуры, выходы вкруги z элементов И соединены с первыми входами элементов ИЛИ, вторые .входь торых подключены к первым выход, м соответстнующих узлов выбора ва,иан та структуры, кроме последнего, пер °

65 вый выход которого объедйнен с в,ыхо

5 дами дешифратора и является втор . ì

67848

20 выходом блока задания варианта структуры, выходы элементов ИЛИ подключены к первым входам соответствующих узлов выбора варианта структуры, в -орые входы всех узлов выбора варианта структуры объединены и являются входом блока задания вариантов структуры, вторые выходы узлов выбора вариантов структуры объединены и являются первым выходом блока задания вариантов структуры.

3. Устройство по пп. 1,2, о т - 10 л и ч а ю щ е е с я тем, что узел выбора вариантов структуры содержит регистр, выходы которого соединены со входами дешифратора, выходы которого непосредственно подключены — 15 к первым входам элементов И первой группы и через элементы НЕ к первым входам элементов И второй группы, вторые входы элементов И первой и второй групп подключены к выходам соответствующих триггеров, кроме последнего, а выход последнего триггера соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход элемента ИЛИ является вторым входом узла выбора варианта структуры, соответствующие входы элемента ИЛИ подключены к выходам элементов И первой группы, выходы элементов И второй группы через элементы задержки соединены с первыми входами триггеров. кроме первого, вторые входы триггеров объединены и являются первым входом узла выбора варианта структуры, первый вход первого триггера объединен со входом элемента задержки и являет-. ся вторым входом узла" выбора варианта структуры, выход элемента задержки подключен к выходу элемента ИЛИ и является первым выходом узла выбора варианта структуры. 40

4. Устройство по и. Е, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок Управления содержит первый, второй и третий триггеры, генератор, первый и второй элементы И, первый, второй 45 и третий дешифраторы, первый и вто- . ,рой шифраторы, первый, второй и третий счетчики, прйчем выход первого триггера подключен к первому входу

f

10 первого элемента И, второй вход fcoторого соединен с выходом генератора и с первым входом второго элемента

И, второй вход которого подключен к выходу второго триггера, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами первого триггера и с первыми выходами первого и второго дешифраторов, выход второго элемента И подключен ко входу первого счетчика, выход которого соединен со входом первого дешифратора, первый выход которого подключен к первому входу третьего триггера и является первым выходом блока управления, второй и третий выходы первого дешифратора являются соответственно четвертым и пятым выходами блока управления, второй вход третьего триггера объединен со входами первого шифратора и является входом блока управления, выход третьего. триггера соединен со входом генератора, выход первого шифратора соединен с первым входом второго счетчика, выход которого подключен ко входу второго дешифратора, соответствующие выходы, которого объединены и являются вторым выходом блока управления и соединены со входами второго шифратора, выход которого подключен к первому входу третьего счетчика, второй вход которого соединен с выходом первого элемента: И и является третьим выходом блока управления, зыход третьего счетчика соединен со входом третьего дешифратора, первый выход которого подключен ко второму входу второго счетчика, а соответствующие выходы подключены ко второму выходу блока управления, второй вход первого триггера является вторым входом блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

Р 337785, МКИ G 06 F 15/36 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 445046, МКИ Q 06 F 15/20, 30.09 . 1974.

678489

+55 фиа2

Составитель A. Колгин

Редактор Л. Утехина Техред Л..Алферова

Корректор A . .Вл асенко

Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по-делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Заказ 4561/38 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4