Устройство для моделирования систем массового обслуживания Советский патент 1988 года по МПК G06N1/00 

1368

диспетчеризации в обслуживании заявок. Устройство имеет М каналов моделирования очереди, каждый из которых содержит блок 1 сдвига, реверсивный счетчик 2, генератор 3 импульсов заявок, триггер А, элемент 5 И-НЕ, элементы 6,8,10,20 И, элемент 9 ИЛИ-НЕ, двоичный счетчик 7. Устройство также содержит генератор 1 1 тактовых импульсов, формирователь 12 сигналов разрешения обслуживания, элемент 13 ИЛИ-НЕ, М групп 14 элементов И, блок 15 опроса, элементы 16, 19 ИЛИ, блок 18 приоритетов, блок 21 распределения приоритетов. Устройство реализует групповую дисциплину обслуживания каналов моделирования очереди и позволяет моделировать функционирование замкнутых многоканальных СМО с конечным числом однородных источников заявок, имеющих буферные накопители и обслуживаемых в соответствии с ситуационной дисциплиной групповой диспетчеризации. 5 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для моделирования процессов в системах массового обслуживания (СМО). Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет моделирования дисциплины групповой % (Л От 5мха2 капам I - OmhlMZ канала т

1

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

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет моделирования дисциплины групповой диспетчеризации в обслуживании заявок .

На фиг.1 приведена структурная схема устройства} на фиг.2 - схема формирователя сигналов разрешения обслуживания; на фиг.З - схема блока Xопроса; на фиг.4 - схема блока приоритетов; на фиг.З - схема блока рас- пределения приоритетов.

Устройство содержит М каналов моделирования очереди, каждый из которых состоит из блока 1 сдвига, реверсивного счетчика 2, генератора 3 им- пульсов заявок, триггера 4, элемента И-НЕ 5, первого элемента И 6, двоичного счетчика 7, третьего элемента И 8, элемента ИЛИ-НЕ 9, второго элемента И 10, устройство содержит также генератор 11 тактовых импульсов, формирователь 12 сигналов разрешения обслуживания, элемент ИЛИ-НЕ 13, М групп 14 элементов И, блок 15 опроса первый элемент ИЛИ 16, выход 17 выда чи заявок на обслуживание, блок 18 приоритетов, второй элемент ИЛИ 19, второй элемент И 20, блок 21 распределения приоритетов, третий элемент ИЛИ .., выход 23 отсутствия заявок в очередях, в,1ход 24 превьппения времен

0 5

5

пребывания заявок в очереди, вход 25 запуска и установочный вход 26.

Реверсивный счетчик 2 предназначен для имитации состояний очереди источника. Этот счетчик содержит информацию о количестве заявок, находящихся в системе.

Счетчик 7 предназначен для подсчета заявок, поступающих от каждого источника,в систему (в очередь и на обслуживание), с целью имитации совместно с элементом И-НЕ 5 состояний буферного накопителя этого источника, т.е. он содержит информацию о количестве свободных ячеек в этом буферном накопителе. Разрядность счетчика определяется двоичным числом, равным емкости буферного накопителя источника заявок. Если содержимое счетчика максимальной емкости, то в буферном накопителе источника есть обслуженные заявки, и генератор 3 может вьщавать с определенной частотой заявки в систему. Если содержимое равно максимальному числу, то соответственно, буферный накопитель источника пуст и элемент И-НЕ 5 запрещает работу генератора 3.

Частота вьщачи импульсов заявок генератором 3 настраивается согласно интенсивности обработки заявок источником в реальной системе.

Формирователь 12 сигналов разрешения обслуживания вьшолняет функции запуска блока 15 опроса и блока 21 распределения приоритетов.

Формирователь 2 сигналов разрешения обслуживания (фиг.З) содержит элементы И-НЕ 27, дифференцирующие элементы 28, триггеры 29, схемы расширения импульса до заданной величины 3U и 31 и элемент ИЛИ 32.

Блок 15 опроса предназначен для выполнения опроса состояний разрядов блока 1 сдвига в каждом канале моделирования очереди.

Блок 15 опроса содержит триггер 33, элемент 34 задержки, элемент ИЛИ 35,и регистр 36 задержки. Количество информационных выходов блока 15 опроса выбирается в зависимости о разрядности блоков 1 сдвига.

Блок 18 приоритетов предназначен для выделения одного из выбранных для обслуживания приоритетных каналов моделирования очереди и содержит элементы И 37, элементы ИЛИ 38 и элементы НЕ 39.

Блок 21 распределения приоритетов (фиг.5) служит для назначения ситуационных приоритетов каналам моделирования очереди в зависимости от состояния их очередей и фиксирования проведенного распределения приоритетов в течение времени обслуживания всех заявок из очереди выбранного канала.

Блок 21 состоит из коммутатора 40 и дешифратора 41. Коммутатор 40 содер жит группы 42 элементов И, групггу элементов И 43 по М элементов И в каждой группе и элементы НЕ 44.

Дешифратор 41 содержит элементы ИЛИ-НЕ 45, элементы И 46, группу элементов ИЛИ 47 и группу триггеров 48.

В связи с тем, что структурное построение и принцип работы каналов моделирования очереди идентичен, работу устройства рассмотрим на примере первого канала.

Устройство работает следующим образом.

С выхода генератора 3 импульсов заявок через элемент И 8 на информационный выход блока 1 сдвига поступают импульсы-заявки, нми гирующие входной поток заявок от первого источника. Элемент И-НЕ 5 осуществляет поддержание в системе определенного количества заявок от источника. Таким образом, имитируется входной поток заявок от источников.с ограниченной емкостью буферных накопителей.

По положительному перепаду тактового импульса от генератора 11, поснакопихеля источника, то на элемента И-НЕ 5 будет О , и

тупающему на тактовьш вход блока 1 сдвига, в этом блоке осуществляется режим последовательного занесения ин- с- формации со сдвигом вправо, так как в начальный момент работы устройства в блоке 15 опроса на выходе триггера 33 поддерживается О. В счетчиках 2 и 7 регистрируются поступившие в 0 систему заявки. Если их количество в счетчике 7 равно емкости буферного

выходе

элемент.

И 8 запретит вход заявок в блок 1 5 cдвиf a. Таким образом, имитируется аварийная ситуация простоя источника, когда его буферньпЧ накопитель пуст.

В определенное время на запускаю- 0 Р91Й вход 25 приходит сигнал о разрешении обслуживания. Этот сигнал при наличии тактового импульса входит в формирователь 12 сигналов разрешения обслуживания, проходит цепочку эле- 5 ментов 29,27, 284, 30, 32 (фиг.2) сбрасывает триггер 4 в каждом канале моделирования очереди и запускает блок 15 опроса. В этот же момент времени с установочного входа 26 прихо- 0 дит единичный сигнал и через элемент ИЛИ 22 запускает блок 21 распределения приоритетов. В следующем такте блок 15 опроса выдает логические единицы на входы блоков 1 сдвига во g всех каналах моделирования очереди, ;. а также соответственно на первые входы элементов И всех групп 14 элементов И. При поступлении сигнала в блок 21 первые М элементов И 3 анализиру- 0 ют состояние реверсивных счетчиков 2 и выделяет каналы моделирования очереди с наивысшим ситуационным приоритетом, т.е. каналы, которые имеют все заявки в системе. Если такие каналы 5 отсутствуют, включаются в работу вторые М элементов И 43, которые вьделя- ют каналы с числом заявок, на единицу меньшим, и т.д. В блоке 21 описанный анализ проводится параллельно. Однако 0 дешифратор 41 обеспечивает фильтрацию поступающих с коммутатора 40 сигндлов в соответствии с приведенной последовательностью проверки состояний реверсивных счетчиков 2. Таким образом, 5 на выходах элементов ИЛИ 47 вырабатывается двоичный код из О и 1 (либо из одних нулей, если в систе ме вообще нет заявок), который под- держивается на выходах блока 21 рас

513

пределения приоритетов группой триггеров 48. Данньп двоичный код поступает на входы блока 18 приоритетов. Этот блок позволяет выбрать на обслуживание из нескольких приоритетных каналов только один канал, имеющий наименьший порядковый номер, т.е. на его выходах поддерживается код из нулей и одной единицы (либо из одних нулей) . Этот код поступает на вторые входы элементов И всех групп 14 элементов И, вследствие чего сигналы опроса с информационных выходов блока 15 опроса проходят через ту группу 14 элементов И, на которую подана 1 от блока 18, и на выходах остальных групп 14 элементов И формируются нули. Таким образом опрашивается тот канал моделирования очереди, который имеет наивысший ситуационный приоритет.

При поступлении сигналов опроса на разрядные входы блока 1 сдвига из канала выбирается первая по очереди заявка на обслуживание (логическая 1 подается на соответствующий вход элемента ИЛИ 16 и на вход триггера 4 и исключается из очереди). В блоках сдвига остальных каналов моделирования .очереди информация не изменяется и на соответствующие входы элемента ИЛИ 16 и триггеров 4 подаются нули

По окончании обслуживания заявки на запускающий вход 25 приходит сигнал о разрешении обслуживания, который, как и первоначальный запускающий сигнал

, поступает в формирователь 12, все каналы моделирования

35 Таким образом, опрашивается очередь нового канала.

Также единичный сигнал с элемента ИЛИ-НЕ 9 поступает счетчика 7 и сбрасывает его

40 состояние, т.е. происходит имитация заполнения заявками буферного накопителя обслуженного источника заявок.

Сигналы с выходов блока 18 приоритетов поступают также на соответствую

выхода на вход в нулевое

а также во

очереди.

Он проходит через элемент И 6

только того канала, заявка которого

была обслужена (триггер 4 н выходе

поддерживает единицу)и осуществляет 45 Щие входы элемента ИЛИ-НЕ 13 который

режим вычитания в реверсивном счетчи- в случае отсутствия заявок во всех

ке 2.

Далее в работе устройства могут

возникнуть две возможные ситуации: 1. Реверсивный счетчик 2 после

вьтолнения режима вычитания содержит

ненулевое число, т.е. в системе находится от данного канала несколько

заявок. Тогда элемент ИЛИ-НЕ 9 выдает

55

50

О

на выход логический О и соответственно на выходе элемента И К) также . В результате этого, на входы элемента ИЛИ 19 подаются одни нули (в других каналах элементы И К) фор

в случае отсутствия заявок очередях вьщает 1 в формирователь 12 сигналов разрешения обслуживания. По приходу тактового импульса этот сигнал проходит и запускает блок 15 опроса и через элемент ИЛИ 22 - блок 21 распределения приоритетов, в результате чего происходит повторный опрос блоков 1 сдвига.

По окончании каждого опроса блок 15 выдает логический О на входы- блоков 1 сдвига, в результате чего по приходу тактового импульса в них возобновляется занесение заявок.

0

5

0

мируются на своих выходах только нули, так как их соответствуюпрле триггеры „4 поддерживают на выходах уровень логического нуля). С выхода элемента ИЛИ 19 на второй вход элемента И 20 поступает нулевой сигнал, а на второй - единичный сигнал от формирователя 12 сигналов разрешения обслуживания. В результате этого, на вход блока 21 распределения ситуационных приоритетов поступает нулевой сигнал, и данный блок на выходе имеет тот же двоичный код, что и в предыдущем цикле. Таким образом, блок 15 опроса вновь производит опрос очереди ранее выбранного канала.

5 Таким образом, опрашивается очередь нового канала.

Также единичный сигнал с элемента ИЛИ-НЕ 9 поступает счетчика 7 и сбрасывает его

0 состояние, т.е. происходит имитация заполнения заявками буферного накопителя обслуженного источника заявок.

Сигналы с выходов блока 18 приоритетов поступают также на соответствую5

0

выхода на вход в нулевое

в случае отсутствия заявок во всех

5

0

в случае отсутствия заявок очередях вьщает 1 в формирователь 12 сигналов разрешения обслуживания. По приходу тактового импульса этот сигнал проходит и запускает блок 15 опроса и через элемент ИЛИ 22 - блок 21 распределения приоритетов, в результате чего происходит повторный опрос блоков 1 сдвига.

По окончании каждого опроса блок 15 выдает логический О на входы- блоков 1 сдвига, в результате чего по приходу тактового импульса в них возобновляется занесение заявок.

/1368

Таким образом, устройство реализует групповую дисциплину обслуживания каналов моделирования очереди и позволяет моделировать функционирование замкнутых многоканальных СМО с конеч- НЬ1М числом однородных источников заявок, имеющих буферные накопители и обслуживаемых в соответствии с ситуа

ционной дисциплиной групповой диспет- 10 входы одноименных элементов И всех черизации.

Формула изобретения

Устройство для моделирования систем массового обслуживания,содержащее генератор тактовых импульсов, формирователь сигналов разрешения обслуживания, первый элемент ИЛИ-НЕ, блок опроса, первый элемент ИЛИ, М групп элементов И, где М - число обслутки- ваемых потоков заявок, блок приоритетов, состоящий из (М-1) элементов НЕ, (М-2) элементов ИЛИ и (М-1) элементов И, выход i-ro элемента НЕ (, М-1) соединен с первым входом i-ro элемента И, выход j-ro элемента ИЛИ (, М-2) подключен к входу (j+1)-ro эле- мейта НЕ и первому входу (j + D-ro элемента ИЛИ, блок распределения приоритетов, состоящий из комг утатора и дешифратора, входы которого подключены соответственно к выходам коммутатора, первый выход дешифратора блока распределения приоритетов соединен с входом первого элемента НЕ и первым входом первого элемента ИЛИ блока приоритетов, К-й выход дешифратора блока распределения приоритетов (, М-1) соединен с вторым входом (К-1)-го элемента И и с вторым входом (К-1)-го элемента ИЛИ блока распределения приоритетов, М-й выход дешифратора блока распределения приоритетов подключен к второму входу (М-1)-го элемента И блока приоритетов, М-каналов моделирования очереди, каждый из которых содержит блок сдвига, реверсивный счетчик, генератор имгрупп объединены и соединены соотве ственно с выходами группы блока опр са, второй выход которого подключен к входу разрешения параллельного вв

15 да ийформации блока сдвига всех кан лов моделирования очереди, первый в ход дешифратора блока распределения приоритетов соединен с вторыми вход ми элементов И первой группы, выход

20 i-ro элемента И блока приоритетов подключен к вторым входам элементов И (i+1)-й группы, выход генератора тактовых импульсов соединен с такто вым входом формирователя сигналов

25 разрешения обслуживания, установочн вход которого подключен к выходу пе вого элемента ИЛИ-НЕ,а вход запуска формирователя сигналов разрешения обслуживания соединен с входом уст30 ройства, первый информационный выход формирователя сигналов разрешения обслуживания подключен к входу запу ка блока опроса, выходы реверсивных счетчиков каждого канала моделирования очереди подключены соответственно к информационным входам коммутато ра блока распределения приоритетов, первый выход формирователя сигналов разрешения обслуживания соединен с

40 входом запуска блока опроса, второй и третий выходы формирователя сигналов разрешения обслуживания являются соответственно выходом отсутствия заявок в очередях устройства и выхо45 дом превьш1ения времени пребывания заявок в очереди устройства, а выход первого элемента ИЛИ устройства является выходом выдачи заявок на обслуживание устройства, о т л и ч а35

пульсов заявок, триггер, элемент ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей,, за счет моделирования дисциплины групповой диспетчеризации в обслуживании заявок, оно дополнительно содержит второй и третий элементы ИЛИ, второй элемент И, а каждый канал моделирования очереди дополнительно содержит двоичный счетчик, второй и третий элементы И, элемент ИЛИ-НЕ,

первый элемент И, первый вход которого соединен с прямым выходом триггера, второй вход первого элемента И является входом запуска.устройства, а выход соединен с вычитаюш м входом реверсивного счетчика, суммирующий вход которого подключен к выходу первого разряда блока сдвига, информа- 1;ионный выход которого соединен с

55

единичньгм входом триггера и с соответствующим входом первого элемента ИЛИ устройства, тяктовый вход блока сдвига подключен к соответствующему выходу группы генератора тактолых импульсов, а группа информационных входов подключена к выходам соответствующей группы элементов И, первые

входы одноименных элементов И всех

групп объединены и соединены соответственно с выходами группы блока опроса, второй выход которого подключен к входу разрешения параллельного ввода ийформации блока сдвига всех каналов моделирования очереди, первый выход дешифратора блока распределения приоритетов соединен с вторыми входами элементов И первой группы, выход

i-ro элемента И блока приоритетов подключен к вторым входам элементов И (i+1)-й группы, выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом формирователя сигналов

разрешения обслуживания, установочньпЧ вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ-НЕ,а вход запуска формирователя сигналов разрешения обслуживания соединен с входом устройства, первый информационный выход формирователя сигналов разрешения обслуживания подключен к входу запуска блока опроса, выходы реверсивных счетчиков каждого канала моделирования очереди подключены соответственно к информационным входам коммутатора блока распределения приоритетов, первый выход формирователя сигналов разрешения обслуживания соединен с

входом запуска блока опроса, второй и третий выходы формирователя сигналов разрешения обслуживания являются соответственно выходом отсутствия заявок в очередях устройства и выходом превьш1ения времени пребывания заявок в очереди устройства, а выход первого элемента ИЛИ устройства является выходом выдачи заявок на обслуживание устройства, о т л и ч а

gg

55

причем в каждом канале моделирования очереди разрядные выходы реверсивного счетчика подключены соответственно к входам элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с,первым входом второго элемента И своего канала моделирования очереди и входом сброса двоичного счетчика, разрядные выходы которого подключены соответственно к входам элемента И-НР , выход которого подключен к первому входу третьего элемента И своего канала моделирования очереди, второй вход которого

ИЛИ устройства, выход которого подключен к первому входу второго элемента И устройства, второй вход кос торого подключен к первому выходу формирователя сигналов разрешения обслуживания, выход второго элемента И устройства соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ устрой10 ства, второй вход которого подключрен

вход первого элемента Ш1И-НЕ устройства соединен с первым выходом дешифк второму выходу формирователя сигна лов разрешения обслуживания, а третий вход третьего элемента ИЛИ является входом запуска устройства, вы- подключен к выходу генератора импуль- 15 ход третьего элемента ИЛИ подключен сов заявок, а выход третьего элемен- к управляющему входу коммутатора бло- та И подключен к информационному вхо- ка распределения приоритетов, первый ду блока сдвига, выход первого разряда которого соединен с информационным входом двоичного счетчика, прямой 20 ратора блока распределения приорите- выход триггера в каждом канале моде- тов, а остальные входы первого лирования очереди соединен с вторым мента ИЛИ-НЕ устройства подключены входом второго элемента И своего ка- соответственно к выходам элементов И нала моделирования очереди, выходы блока приоритетов,нулевые входы тригге вторых элементов И всех каналов моде- 25 ров всех каналов моделирования очереди лирования очереди соединены соответ- соединены спервьм выходомформировате ственно с входами второго элемента ля сигнала разрешения обслуживания.

/5

ИЛИ устройства, выход которого подключен к первому входу второго элемента И устройства, второй вход которого подключен к первому выходу формирователя сигналов разрешения обслуживания, выход второго элемента И устройства соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ устройства, второй вход которого подключрен

вход первого элемента Ш1И-НЕ устройства соединен с первым выходом дешифк второму выходу формирователя сигна лов разрешения обслуживания, а треий вход третьего элемента ИЛИ являтся входом запуска устройства, вы- од третьего элемента ИЛИ подключен к управляющему входу коммутатора бло- ка распределения приоритетов, первый ратора блока распределения приорите- тов, а остальные входы первого мента ИЛИ-НЕ устройства подключены соответственно к выходам элементов И блока приоритетов,нулевые входы тригге ров всех каналов моделирования очереди соединены спервьм выходомформировате ля сигнала разрешения обслуживания.

К SAOKOM /

Фи&.3

фиеЛ