Устройство для моделирования систем массового обслуживания Советский патент 1984 года по МПК G06N1/00 

ся группой входов блока, выход k-ro элемента .И группы (, п) соединен с входом (k-l)-ro элемента задержки группы, выход элемента ИЛИ является

выходом блока, а входы элемента ИЛИ соединены соответственно с выходом первого элемента И группы и с выходом первого элемента задержки группы.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ, содержащее группы генераторов входного потока заявок, выходы которых соединены с суммирующими входами соответствующих реверсивных счетчиков первой группы, элемент ИЛИ,блок сдвига, группу блоков.задержки, группу элементов ИЛИ, п групп элементов И по m элементов И в каждой группе, модель обслуживающего прибора, выполненную в виде элемента задержки, п элементов И, вторую группу реверсивных счетчиков, группу моделей обслуживающего прибора, выполненных в виде элементов задержки, блок измерения временных интервалов, выходы реверсивных счетчиков первой группы соединены с первыми входами элементов И соответствующей группы и с соответствующими входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу блока сдвига, первый выход которого подключен к входу модели обслуживающего прибора, а k-й выход группы выходов блока сдвига (, п) соединен.с вторыми входают k-x элементов И всех групп, выходы элементов И каждой группы подключены соответственно к входам соответствующего блока задержки группы и элемента ИЛИ группы, выходы которых соединены с соответствующим входом П арвой группы блока измерения временных интервалов, выход каждого из элементов И подключен к вычитающему входу -соответствующего реверсивного .счетчика первой группы и су1Л ирующему входу соответствующего реверсивного счетчика второй группы, выход которого соединен с входом соответствующей модели обслуживающего прибора группы, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения анализа систем с многофакторным планированием эксперимента, оно дополнительно содержит первый коммутатор, группу коммутаторов и группу блоков компенсации задержки обслуживания, причем вход первого коммутатора соединен с выходом первой модели обслуживающего прибора, первый § выход первого коммутатора подключен (Л ко второму входу блока сдвига и первым входам элементов И, а группа вы1ходов первого коммутатора соединена с соответствующими входами блоков компенсации задержки обслуживания группы, первые входы которых подключены к выходу соответствующего блока задержки группы, выходы блоков компенсации задержки обслуживания группы соединены с вторыми входами соответствующего элемента И, входы коммутаторов группы подклюСП чены к выходам соответствующей модеел ли обслуживающего прибора группы, а со выходы коммутаторов группы соединены с вычитающими входами соответствующих реверсивных счетчикОв второй группы и cбoтвeтcтвyюIl и м входаьи второй группы блока измерения временный интервалов. 2. Устройство по П.1, о т .л и чающееся тем, что блок компенсации задержки обслуживания содержит группу элементов И, группу последовательно соединенных элементов задержки и элемент ИЛИ, причем .первые входы элементов И группы объединен и являются первым входом блока,вторые входы элементов И труппы явлйют

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для моделирования многопроцессорных вычислительных систем, работающих в режиме реального масштаба времени. Известно устрЬйство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генераторы случайного потока импульсов, счетчик, реверсивные счетчики, многоканальные линии задержки, сумматор и блок синхронизации С11. Известно также устройство, содержащее - модель обслуживающего прибора с регулируемым законом распределения времени обслуживания заявок, генератор входного потока заявок с регулиру емым законом распределения временных интервалов между моментами появления соседних заявок и регистр сдвига С23 Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, обеспечивающее моделирование многоканальных многоузловых систем массового обслуживания без потерь заявок и содержащее генераторы входного потока заявок с регулируемым законом распределения временны интервалов между моментами появления соседних заявок, реверсивные счетчики блок регистрации и сдвига очереди, блоки элементов задержки, модели обслуживающих приборов и блок измерения временных интервалов, группу элементов ИЛИ, элемент ИЛИ Сз. Однако известные устройства позво ляют производить исследования систем массового обслуживания только с учетом измерения одного (выбранного) фактора и не обеспечивают одновремен ного варьирования несколькими факторами, влияющими на качественные хара ктеристики исследуемой системы в совокупности. Таким выбранным фактором является регулируемый закон распреде ления временных интервалов между моментами появления соседних заявок из генераторов входного потока заявок. Существует много сложных систем, исследование которых требует постановки многофакторного эксперимента с целью всесторонней оценки влияния большого числа факторов на выход ной показатель качества исследуемойсистемы. К таким системгм можно отнести многопроцессорные вычислительные комплексы, содержащие разветвленную иерархическую структуру памяти, характеристики которой существенно влияют на производительность комплекса в целом. Совместное рассмотрение влияния этих характеристик позволяет более рационально с экономической точки зрения организовать структуру системы и добиться их максимального быстродействия в мультипрограммных режимах работы. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения анализа систем с многофакторным планированием эксперимента. Поставленная цель достигается тем, что устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее группу генераторов входного потока заявок, выходы которых соединены с суммирующими входами соответствующих реверсивных счетчиков первой группы, элемент ИЛИ, блок сдвига, группу блоков задержки, группу элементов ИЛИ, п, групп элементов И по га элементов И в каждой группе, модель обслуживающего.прибора, выполненную в виде элемента задержки, п элементовИ, вторую группу реверсивных счетчиков, группу моделей обслуживающего прибора, выполненных ввиде элементов задержки, блок измерения временных интервалов, выходы реверсивных счетчиков первой группы соединены с первыми входами элементов И срответствующей группы и с соответствующими входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу блока сдвига, первый выход которого подключен к входу модели обслуживающего прибора, а k-й выход группы выходов блока сдвига (, п) соединен с вторыми входами k-x элер ентов И всех групп, выходы элементов И каждой группы подключены соответственно к входам соответствующего блока задержки группы и элемента ИЛИ группы, выходы которых соединены с соответствующим входом первой группы блока измерения временных интервалов, выход каждого-из элементов И подключен к вычитающему входу соответствующего; реверсивного счет,чика первой группы и суммирующему входу соответствующего реверсивного счетчика второй группы, выход которо го соединен с входом соответствующей модели обслуживающего прибора группы, дополнительно содержит первы коммутатор, группа коммутаторов и группа блоков компенсации задержки обслуживания, причем вход первого коммутатора соединен с выходом первой модели обслуживающего прибора, первый выход первого коммутатора подключен к второму входу блока сдвига и первым входам элементов И, а группа выходов первого коммутатора соединена с соответствующими входами блоков компенсации задержки обслуживания группы, первые входы которых подключены к выходу соответствующего блока задержки группы, выходы блоков компенсации задержки обслуживания соединены с вторыми входами соответствующего злемента И входы коммутаторов группы подключены к выходам соответствующей модели обслуживающего прибора группы, а выходы коммутаторов группы соединены с вычитающими входами соответствующих реверсивных счетчиков второй группы и соответствующими входами второй группы блока измерения временных интервалов. Блок компенсации задержки обслуживания содержит группу элементов И группу последовательно соединенных элементов задержки и элемент ИЛИ, причем первые входы элементов И гру пы объединены и являются первым вхо дом блока, вторые входы элементов И группы являются группой входов блок выход k-ro элемента И группы (,n .соединены с входом (k-l)-ro элемента задержки группы, выход элемента ИЛИ является выходом блока, а вхо ды элемента ИЛИ соединены соответст.венно с выходом первого элемента И группы и с выходом первого элемента задержки группы. На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг, 2 -.схема блока сдвига; на фиг. 3 - схема первого коммутатора; на фиг. 4 - схема блока компенсации задержки. Устройство содержит группу генераторов 1 входного потока заявок, выходы которых соединены с суммирующими входами соответствующих реверсивных счетчиков 2 -2 , первой группы. Выход реверсивных счетчиков 2 соединен с первыми входами всех m элементов соответствующей группы элементов И и с соответствующими входами элемента ИЛИ 4, выход которого соединен с первым входом блока 5 сдвига. Блок сдвига предста ляет, собой узел, позволяющий осуществить прием, хранение, сдвиг и выдачу поступающих на его вход заявок Первый его выход соединен с входом первой модели 6 обслуживающего прибора , которая может быть реализована, например, в виде элемента задержки. Устройство содержит также группу элементов ИЛИ 7. Выход блока б соединен с входом первого коммутатора 8 .(фиг. 3). Выходы всех m элементов И каждой из групп 3 соединены с соответствующими входами группы блоков 9 задержки, выходы которых соединены с входами соответствуквдих блоков 10 компенсации задержки группы, группа вторых входов которых соединена с группой выходов первого коммутатора 8. Выход блока 10 соединен с первым входом соответствующего элемента И 11 (п-ь1)-й группы, вторые входы которых соединены с первым выходом первого коммутатора 7 и с вторым входом блока 5 сдвиг а. Выходы элементов И 11 соединены с вычитающими входами соответствующих реверсивных счетчиков 2 первой группы и с суммирующими входами соответствующих реверсивных счетчиков 12 второй группы, выходы которых соединены с входами выполненных аналогично моделям б соответствующих моделей 13 обслуживающих приборов группы, выходы .которых соединены с входами соответствующих коммутаторов 14 группы. Указанные коммутаторы выполнены аналогично коммутатору 8 с тем отличием, что не имеют группы выходов, а выходы их соединены с вычитающими входами соответствующих счетчиков 12 второй группы и с вторыми входами соответствукдащх измерителей времени блока 15 измерения временных интервалов, первые входы измерителей времени которых соединены с выходами , соответствующих элементов ИЛИ 7. Блок 15 может выполняться на различных типах измерителей, например на измерителе типа частотомер 43-34. Блок 5 (фиг. 2) содержит группу триггеров 16, включенных по схеме сдвигающего регистра, а также группу элементов И 17 и группу (п-1 элементов ИЛИ 18, обеспечивающих соблюдение очереди первый вошел - первый вышел. Черед первый вход блока осуществляется прием поступающих в него заявок, а второй вход обеспечивает сдвиг и гашение одновременно в очереди обслуженных заявок. Группа выходов предназначена для передачи информации об очередности заявок на все i-e элемЪнты И каждой групп 3 () С целью выбора в дальнейшем нужной задержки. Коммутатор В имеет вход, выход, группу выходов и содержит п ключей (например тумблеров) 19.. (п-1) элементов 20 задержки и элемент ИЛИ 21. Блок 10 (фиг. 4} содержит группу элементов И 22, группу элементов 23 задержкии элемент 24 ИЛИ. Устройство работает следующим образом. Генераторы 1 входных потоков заявок в соответствии с заданным законо генерируют заявки, которые поступают на суммирующие входы соответствующих реверсивных счетчиков 2, где становятся в очередь на обслуживание по своему каналу. При отсутствии очереди в данном блоке заявка проходит на галход счетчика. При поступлении очередной заявки на суммирующий вход осуще.ствляется простое суммирование заявок и хранение. Гашение заявки производится с приходом сигнала на вычитающий вход счетчика, а с его выхода очередная заявка передается на первые входы всех m элементов И соответствующей группы элементов 3 и через элемент ИЛИ 4 на блок 5 сдви га общей очереди. Если в блоке 5 отсутствует очередь заявок, то первая из поступающих заявок передается на выходной триггер 1б„ (фиг. 2) с выхода которого поступает на обслу живание в блок 6 и одновременно с т-го выхода группы выходов блока 5 на вторые входы всех т-х элементов ИЗ,выходы которых соединены со всеми входами многовходовых элементов ИЛИ 7 - „ . Если в блоке 5 имеется очередь, то поступившая туда заявка становит ся в нее, т.е. регистрируется в J-M регистре блока, где обеспечивается соблюдение очереди первый всвиел - первый вышел. Наряду с ожиданием в очереди заявка с j-ro выхода группы выходов блока 5 передается на вторые входы всех j-x эле ментов И из группы 3-3. На входе j-ro элемента И по i-му каналу происходит совпадение сигналов, в результате чего с его выхода снимается сигнал, который поступает на. соответствующий элемент ИЛИ группы . После обслуживания в блоке б заявка поступает в блок коммутатора 8, предназначенного Для варьир вания временем прохождения заявки, находящейся на обслуживании в модели обслуживагадего прибора, и обеспечивающего выдачу обслуженной заяв без задержки через ключ 19 управлеиия или с различньш временем задерж ки в зависимости от включения ключа Варьирование временем задержки обес чивается выбором того или иного эле мента, имеющего индивидуально фикси рованное время задержки. Время нахождения заявок в очереди блока 5 и время обслуживания и в блоке б сопоставляются с временем .их прохождения в блоке 9. Время про хождения заявки через первый элемент И 3f и конечный элемент задержки блока 9 выбирается равным времени обслуживания заявки блоком 6 при отсутствии в блоке 5 очереди заявок. При поступлении заявки в очередь на i-й триггер блока 5 с его выхода сигнал, воздействуя на i-й элемент совпадения И 3-,, выбирает тем самым ;1-ое фиксированное время задерж ки в блоке 9, которое соответствует сумме времени нахождения заявки в общей очереди блока 5 времени обслуживания заявки в блоке 6. Так как в устройстве предусмотрено варьирование временем обслуживания заявок на выходе блока 6 за счет подсоединения коммутатора 8, то необходимо дополнительное согласование времени прохождения заявок по каждому каналу. Поэтому с выхода блоков 9 сигнал поступает в соответствующий блок 10, где и обеспечивается указанное согласование. Если в блоке коммутатора 8 включен ключ 19, то дополнительная задержка не подключается. Тогда с первого ключа сигнал передается на соответствующий вход буферного блока, за счет которого также без задержки на выход проходит сигнал, пришедший из блока9 -9. Если в коммутаторе 8 включен один из ключей 19, то за счет этого определяется некоторая задержка и сигнал, выданный с i-ro ключа коммутатора, обеспечивает прохождение заявки в блоке 10,-10 с аналогичной задержкой. Таким образом обеспечивается совпадение сигналов заявок с первого выхода коммутатора 8 и с выхода буферного блока 10 соответствующего канала. Так как обслуживание заявки перг вым обслуживающим прибором закончено, то с выхода блока 10 сигнал поступает на вычитающий вход блока 2 и далее на суммирующий вхор реверсивного счетчика 12, где становится в очередь на обслуживание к второму обслуживающему прибору. С выхода счетчика 12 заявка поступает на входы обслуживающего.прибора 13 и коммутатора 14, которые полностью идентичны по своей структуре блокам 6 и 8 соответственно. Варьирование временными характеристиками на втором этапе обслуживания производится так же, как на первой модели. После окончания обслуживания заявки с выхода блока 14 снимается сигнал, который подается на вычитающий вход соответствующего реверсивного счетчика 12 и одновременно на соответствуниций второй вход блока 15 измерения временных интервалов, на.соответствующий первый вход которого с началом обслуживания в модели первого обслуживающего прибора посту пает сигнал с выхода соответствующего элемента ИЛИ 7. В блоке 15 формируется интервал времени, начало которого совпадает с моментом прихода сигнала на первый вход,а конец - с моментом прихода его на второй вход соответствующего измерителя времени блока 15. Полученные временные интервалы являются исходными данными для расчета коэффициента загрузки системы и определения ее производительности. Таким образом, устройство позволяет исследовать многоканальные мно узловые системы массового обслуживания без потерь заявок с многофакторным планированием эксперимента, в том числе системы массового обслуживания, содержащие разветвленную иерархическую структуру отдельных устройств (например, память вычислительной системы). Учет взаимосвязанной работы обсяуживающцх приборов блоков 6,8 и 13,14 позволяет произвести оценку структурной организации исследуемой системы -с точки зрения выбора оптимгшьных характеристик как устройств в целом, так и внутри отмеченной иерархической структуры, что особенно важно при моделировании систем массового обслуживания с характеристиками перспективных или разрабатываемых систем.

о т Ил. if

Группа fujfoffef fPut.g

гзп-1

22,

KBff. (Риг. 3

KS/i.ff