Scientific journal
Advances in current natural sciences
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

PREDICTED RESOURCES OF INFORMATION-MEASURING SYSTEMS

Kolesnikov V.A. 1 Jurov V.M. 1
1 Karaganda state university of E.A. Buketov
In work the model, allowing to spend an estimation of resources of information-measuring systems is offered. It is shown, that the greatest resources multichannel information-measuring systems possess. For today is one of widespread kinds of the information-measuring systems possessing the highest reliability, higher speed. Communication between function of the response of information-measuring system with its basic characteristics is received. In the elementary case, as response function it is possible to take the relation of a target signal to entrance and to take advantage of autocorrelation functions of processes on an input and on an exit of system in the form of Wiener-whether or in any other form. The offered model allows to spend qualitative, and sometimes and quantitative, the characteristic of the basic properties of information-measuring systems.
the information-measuring system
predicted resources
thermodynamics

Сейчас уже общепринято (см., например, [1]), что информационные и информационно-измерительные системы относятся к классу коммуникационных систем.

Обобщенное понятие «ресурса» коммуникационной системы впервые было введено Л.И. Розоноэром [2]. В этой работе обмен и распределение ресурса в системе рассматривались как происходящие по законам, аналогичным закону распределения энергии в замкнутой системе механических частиц. Позже понятие «ресурса» коммуникационной системы стали связывать с наличием некоторого множества коммуникаций, соединяющих элементы системы, и с характеристиками этих коммуникаций.

Мы будем называть прогнозными ресурсами ИИС ее «истинное» значение определяющего параметра, в отличие от «ресурсов потребления» или фактических ресурсов, которые сложились при функционировании системы на данный период (или момент) времени. В связи с этим мы введем понятие «концентрации» основной характеристики системы, понимая под этим термином величину этой характеристики в единице «объема» системы. «Объем» системы определяется для конкретной системы (общее количество каналов связи и т.д.).

Если исходить из представлений классической термодинамики, то можно ввести понятие «энергии образования» коммуникационной системы в результате термодинамического цикла (например, цикла Карно), подобно тому, как это сделано в работе Н.И. Сафронова и др. [3].

Тогда формула для определения затрат энергии на термодинамический цикл образования системы будет иметь вид:

Eqn1.wmf (1)

где X = C/C0 (для прямого цикла) и X = C/C0 (для обратного цикла); α – число элементов, вовлеченных в процесс образования системы; R – универсальная газовая постоянная; C0 – начальная и С – конечная концентрации основной характеристики.

Концентрацию основной характеристики сложной системы выразим через равновесную концентрацию Cp. Этот параметр пропорционален к.п.д. цикла, так что полная энергия имеет вид:

Eqn2.wmf (2)

Для прямого и обратного цикла

Eqn3.wmf (3)

где α′, α″ – количество элементов, вовлеченных в процесс образования системы в прямом и обратном циклах, соответственно; Eqn4.wmf – общее число элементов, вовлеченных в образование системы. Очевидно, что в прямом цикле α = α′X и в обратном = α = α″X . Подставляя α и Cp в (2), имеем:

Eqn5.wmf (4)

Не меняя общности рассуждений, положим Eqn6.wmf, тогда получим

Eqn7.wmf (5)

Если дифференцированные ресурсы системы в единице «объема» обозначить через Wx, то

Eqn8.wmf (6)

В работе [4] мы применили методы неравновесной термодинамики к ИИС и получили выражение для функции отклика этой системы на внешнее воздействие с учетом диссипативных процессов. После линеаризации полученного нами выражения, функция отклика Ф системы имеет вид:

Eqn9.wmf (7)

где Е – «емкость» канала связи в системе; Eqn10.wmf – среднее число каналов в системе; ΔG0 – энергия Гиббса термостата (внешней среды); β – некоторая постоянная теории, величина которой вычисляется для каждой конкретной системы.

Для идеальных процессов ΔG0 = ΔFп и, с учетом (4), (5) и (6), получим

Eqn11.wmf (8)

Если «объем» ИИС мы обозначим через V, то полные ресурсы системы будут равны

Eqn12.wmf (9)

Из уравнения (9) видно, что ресурсы ИИС будут возрастать с увеличением числа каналов связи и канальной емкости системы, т.е. в случае многоканальных ИИС. На сегодняшний день – это один из распространенных видов ИИС, обладающих наиболее высокой надежностью, более высоким быстродействием [5]. Однако они имеют повышенные сложность и стоимость.

Если принять, что ресурсы ИИС экспоненциально возрастают со временем, т.е. имеет место закон Мура [6], то можно записать:

Eqn13.wmf (10)

где Т – жизненный цикл ИИС.

Для функции отклика из (10) будем иметь:

Eqn14.wmf (11)

Экспериментально жизненный цикл ИИС можно определять по времени отказа того или иного его структурного элемента, используя большой арсенал имеющихся методов определения надежности электронных систем [7].

В простейшем случае, в качестве функции отклика можно взять отношение выходного сигнала к входному и воспользоваться автокорреляционными функциями процессов на входе и на выходе системы в форме Винера-Ли [8] или в любой другой форме [9].

Заключение

В настоящее время автоматизированное проектирование ИИС представляет собой довольно дорогостоящую процедуру, поэтому весьма полезны простые модели, позволяющие провести качественную, а иногда и количественную, характеристику их основных свойств. Именно это мы и хотели показать в настоящей работе.

Работа выполнена по программе МОН РК 055 «Научная и/или научно-техническая деятельность», подпрограмма 101 «Грантовое финансирование научных исследований». Контракт № 341.