Устройство для моделирования систем массового обслуживания Советский патент 1987 года по МПК G06N1/00 

Изобретение относится к вычислительной .технике и может быть использовано для моделирования процессов в системах массового обслуживания (СМО).

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования систем массового обслуживания с дисциплиной одиночной диспетчеризации в порядке

очереди .

На фиг. изображена структурная схема устройства; на фиг.2 - структурная схема блока сдвига; на фиг.З- функциональная схема блока опроса; на фиг.4 - структурная схема блока анализа очередей.

Устройство (фиг.1) содержит М однородных источников 1 заявок, состоя щих из первого элемента И 2, блока 3 сдвига, элемента И-НЕ 4, реверсивного счетчика 5, второго элемента И 6, триггера 7, генератора 8 импульсов заявок. Кроме того, устройство содер жит формирователь 9 сигналов разрешения опроса, М групп 10 элементов И, элемент ИЛИ II, блок 12 опроса, блок 13 анализа очередей, генератор 14 тактовых импульсов. Блоки 3 сдвига каждого источника заявок предназначены для имитации общей очереди системы. Так как поступление заявок от источников в общую очередь разделено во времени, то, в целом, данную очередь можно представить в виде совокупности отдельных очередей, принадлежащих каждому источнику (т.е. блоков 3 сдвига),

Блок 3 сдвига состоит из узлов 15-17 и элемента ИЛИ 18. Узел 15 выполняет функцию гашения логической I в приоритетном разряде регистра сдвига, без изменения состояния остальных разрядов. Этот узел имитирует исключение заявки, поступившей на обслуживание из общей очереди системы.

Узел 16 представляет собой стандартный двунаправленный регистр сдви га с последовательным (если на входе VI по;иерживается логический О, а на V2 - логическая 1) и параллельным (на VI и V2 логическая 1) занесением информации.

Узел 17 предназначен для определения приоритетного разряда стандартного регистра по принципу первый пришел - первый обслужен. Приоритет

ным разрядом считается первый старший, разряд, в котором находится 1. Разрядность регистра дохгана выбираться в зависимости от среднего времени требования заявки в очереди. Такое условие необходимо для того, чтобы заявки, принадлежащие источнику, не терялись из очереди в ре0

0

5

0 5

Q

зультате последовательных сдвигов в регистре. В устройстве разрядность взята равной 8.

Реверсивный счетчик 5 предназначен для подсчета заявок от каждого источника в системе, т.е. в очереди и на обслуживание, с целью имитации состояний буферной памяти этого источника. Разрядность счетчика определяется двоичным числом, равным максимальному количеству заявок, которое может поступить в систему от одного источника. Так как это количество в устройстве равно 3 (буферная память каждого источника взята с емкостью 3 ячейки), а двоичное число будет 11. то разрядность счетчика равна 2. Если содержимое счетчика 5 меньше 3, следовательно, в буферной памяти соответствующего источника есть обслуженные заявки и генератор 8 может с определенной частотой вьщавать заявки в систему. Если содержимое равно 3, то, соответственно, буферная память источника пуста и элементы 2 5 и 4 запрещают работу генератора 8.

Блок 12 опроса (фиг.3) предназначен для выполнения опроса состояний разрядов стандартных регистров блоков 3 сдвига. Блок 12 опроса содер- 0 жит вход 19, триггер 20, элемент 21 задержки, элемент ИЛИ 22 и группу элементов 23 задержки.

Структурная схема блока 13 анализа очередей приведена на фиг.4. Этот 5 блок предназначен для определения одного из регистров блоков 3 сдвига, в котором логическая 1 (заявка) находится в старшем по сравнению с другими регистрами разряде.

Так как импульсы-заявки поступают от источников в очереди в различные моменты времени, то, соответственно, единицы в регистрах находятся в разных разрядах.

Выбором тактовой частоты генератора 14 обеспечивается исключение попадания сигналов генераторов 8 в разных источниках заявок в один и тот же разряд блока сдвига. В резуль5

31

тате последовательных сдвигов в одном из регистров импульс-заявка, поступившая раньше других в очередь, будет, располагаться в более старшем разряде по сравнению с другими заявками.

Таким образом, с помощью М очередей (регистров) источников заявок и блока 13 анализа очередей имитируется общая очередь системы и идентифицируется заявка, вошедшая раньше других в эту очередь и требующая первоочередного обслуживания.

Блок 13 анализа очередей содержит группу элементов И 24, узлы 25 анализа информации, состоящие из элементов ИЛИ 26 и групп элементов И 27, узлы 28 анализа разрядов, состоящих из элемента ИЛИ-НЕ 29 и групп элементов И 30.

Узлы 25 предназначены соответственно для определения регистра, а также разряда в этом регистре (анализ осуществляется с самого старшего восьмого разряда, т.е. с узла 1), в котором находится первая по счету, начиная с восьмого разряда, логическая 1.

Узлы 28 предназначены для блокировки логических 1, появившихся при анализе младших разрядов-регистров, если в каком-то старшем разряде какого-то регистра выявлена 1, т.е данньй узел выдает 1 только на оди из входов и только в один из М элементов ИЛИ.

В состав блоков сдвига входят также элементы 31 задержки, элементы И 32, элементы ИЛИ 33, элементы НЕ 34.

Устройство работает следующим образом.

С выхода генератора 8 импульсов заявок на вход блока 3 сдвига через элемент И 2 поступают импульсы-заявки, имитирующие входной поток заявок (фиг.1) от первого источника (аналогично это происходит и в других источниках) . По положительному перепаду тактового импульса от генератора, поступающему на вход блока 3 сдвига, в нем осуществляется режим последовательного занесения информации со сдвигом вправо, так как в начальный момент работы устройства на входе VI (фиг.2) находится логический О (в блоке 12 опроса на выходе триггера 20 поддерживается О).

Б реверсивном счетчике 5 регистрируются поступившие в систему заявки. Если их количество равно емкости

буферной памяти источника, элементы 4 и 2 запрещают вход заявок в систему. Таким образом, имитируется аварийная ситуация простоя источника, когда его буферная память свободна. Одновременно на запускающий вход приходит сигнал о разрешении опроса (в дальнейшем, сигнал об окончании обслуживания заявки и разрешения следующего опроса). Этот сигнал по при5 ходу тактового импульса проходит формирователь 9 сигналов разрешения оп- - роса и запускает блок 12 опроса и блок 13 анализа очередей. Блок 12 опроса выдает логическую 1

0 на входы VI блоков 3 сдвига

(срабатывает триггер 20) и на первые входы элементов И всех групп 10 элементов И.

При поступлении сигнала о разреше5 НИИ опроса в блок 13 анализа очередей (фиг.4) узлы 25 принимают информацию из разрядов-регистров блоков 3 сдвига в виде последовательностей нулей и единиц. В этих узлах, начиная с первого, производится определение регистра блока 3 сдвига, содержащего единицу в первом старшем разряде. При обнаружении ее в каком- то старшем разряде

0

5

0

5

0

5

какого-то регистра сдвига узлы 28 блокируют все единицы, поступившие из младших (по сравнению с найденным разрядом) разрядов выбранного и всех остальных регистров сдвига. В результате работы блока 13 на одном из выходов сформируется единица, а на остальных - нули, которые поступят на вторые входы элементов И соответствующих групп 10. Таким образом, сигналы опроса с информационных выходов блока 12 опроса пройдут через элементы И. той группы 10, которая подключена к входам блока 3 сдвига, имеющего ранее найденный регистр. На выходах элементов И остальных групп 10 будут сформированы уровни логического нуля.

При поступлении сигналов опроса на входы блока сдвига (фиг.2) содержимое выбранного регистра считывается в узлы 15 и 17, в результате чего - на обслуживание поступает единица из ранее определенного разряда (эта единица подается на элемент ИПИ 1 1 и триггер 7). В этот же момент даннал заявка исключается из очереди (узел 15. производит гашение 1 в выбранном разряде и заносит информацию в параллельном коде через входы Д1 и Д8 в регистр, так как на входе VI поддерживается 1).

Во всех остальных блоках сдвига информация в регистрах не изменяется и на соответствующих входах элемента ИЛИ 11 и триггеров 7 будут логические нули. Таким образом, на обслуживание поступит заявка, раньше всех вошедшая в систему, т.е. обслуживание производится в порядке поступления в общую очередь.

По окончании обслуживания заявки на запускающем входе появится сигнал о разрешении следующего опроса и описанный цикл работы устройства возобновляется. По окончании каждого опроса блок 12 выдает логический нуль на входы блоков 3 сдвига. В результате этого по приходу очередного тактового импульса в них может осуществляться режим последовательного занесения заявок от генераторов 8 в регистры блоков 3 сдвига при условии незаполненности соответствующих реверсивных счетчиков 5,

Триггеры 7 и элементы PI 6, имеющиеся в каждом источнике заявок, предназначены для распознавания принадлежности обслуживаег-1ых заявок этим источником.

Таким образом, устройство позволяет моделировать функционирование замкнутых СМО с конечным числом однородных источников, имеющих буферные памяти и обслуживаемых в соответствииII

с дисциплиной диспетчеризации ,

в порядке очереди Формула изобретения

Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор тактовых импульсов, блок опроса, формирователь сигналов разрешения опроса, М групп элементов И, элемент ИЛИ, М источников заявок, каждый из которых содержит блок сдвига, генератор импульсов заявок, элемент И-НЕ, два элемента И, триггер и реверсивный счетчик, разрядные выходы которого подключены соответственно к входам элемента И- НЕ, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов заявок, а выход первого элемента И соединен с информационным входом блока сдвига, выход первого разряда которого соединен с суммирующим входом реверсивного счет- чиКа, вычитающий вход которого подключен к выходу второго элемента И и

нулевому входу триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом второго элемента И, информационный выход блока сдвига соединен с единичным входом триггера и соответ5 ствующим входом элемента ИЛИ устройства, выход которого является информационным выходом устройства, вторые входы вторых элементов И всех источников заявок объединены, являются

0 входом запуска устройства и соедине- ны с входом запуска формирователя сигнала разрешения опроса, тактовый вход которого подключен к первому выходу генератора тактовых импульсов,

5 а выход - к входу запуска блока опроса, выход которого соединен с входом разрешения параллельной записи информации всех блоков сдвига, тактовые входы которых подключены соответст0 венно к выходам группы генератора так товых импульсов, К-й информационный выход группы -блока опроса (К 1, М) соединен с первыми входами К-х элементов И всех групп элементов И устройства, выходы элементов И К-й группы подключены соответственно к разрядным входам блока сдвига К-го источника заявок, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет моделирования систем массового обслуживания с дисциплиной одиночной диспетчеризации в порядке очереди, оно дополнительно содержит

g блок анализа очередей, состоящий из группы элементов ИЛИ, N узлов анализа информации, где N - число разрядов блока сдвига, и (N - I) узлов анализа разрядов, каждый узел анализа информации содержит М элементов ИЛИ и М групп элементов И по N элементов И в каждой группе, причем первые входы элементов И К-й группы всех узлов анализа информации подключены соответственно к разрядным выходам блока сдвига К-го источника заявок, в каждом узле анализа информации выходы элементов И К-й группы соединены с входами К-го элемента

5

0

О

5

1

ИЛИ этого же узла анализа информаци вторые входы К-х элементов И всех групп элементов И К-го узла анализа информации объединены и подключены к выходу формирователя сигналов разрешения опроса устройства, а выход К-го элемента И в каждой группе элементов И К-го узла анализа информации соединен с вторыми входами эле- ментов И своей группы, i-й узел анализа разрядов (i 1, N - I) содержит элемент ИЛИ-НЕ и (N - i) групп элементов И по М элементов И в каж

дой группе, в каждом узле анализа разрядов выход элемента ИЛИ-НЕ подключен к первым входам всех элементов И всех групп своего узла анализа разрядов, входы элемента ИЛИ-НЕ пер- вого узла анализа разрядов подключе- ны соответственно к выходам элементов ШШ первого узла анализа информации, а входы элемента ИЛИ-НЕ j-ro узла анализа разрядов (j 2, N - 1)

подключены соответственно к выходам элементов И.первой группы (j - 1)-го узла анализа разрядов, вторые входы элементов И i-й группы первого узла анализа разрядов подключены соответственно к выходам элементов ШШ (i + 1)-го узла анализа информации, вторые входы элементов И (j - 1)-и группы j-ro узла анализа разрядов подключены соответственно к выходам элементов И j-й группы (j - 1)-го узла анализа разрядов, выход К-го элемента ИЛИ первого узла анализа информации соединен с первым входом К-го элемента ИЛИ группы блока анализа очередей, выход К-го элемента И первой группы i-ro узла анализа разрядов соединен с (i + 1)-м входом К-го элемента ИЛИ группы блока анализа очередей, а выход К-го элемента ИЛИ группы блока анализа очередей соединен с вторыми входами элементов И К-й группы устройства.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для моделирования замкнутых систем массового обслуживания с конечным числом однородных источников заявок, имеющих буферные памяти. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования систем массового обслуживания с дисциплиной одиночной диспетчеризации в порядке очереди. Устройство содержит источники 1 заявок , каждый из которых состоит из . первого злемента И 2, блока 3 сдвига, элемента ИПИ-НЕ 4, реверсивного счетчика 5, второго элемента И 6, триггера 7, генератора 8 импульсов заявок. В состав устройства также входят формирователь 9 сигналов разрешения обслуживания, М групп 10 элементов И, элемент ИЛИ II, блок 12 опроса, блок 13 анализа очередей, генератор 14 тактовых импульсов. 4 ил. ю (Л

к блоку5 1(6шу7,Н

19

к группам 10

Редактор С.Пекарь

Составитель В.Фукалов

Техред М.Дидык Корректор С.Черни

„Заказ 4825/.50Тираж 672Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Н блокам J

/

w

1я

2/

Сброс