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

САЭ 00 СО СО 00 IND

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в. экспериментальных исследованиях надежности в процессе проектирования, производства и эксплуатации вычислительной техники.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования ограничения времени пребывания заявки в системе.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2- функциональная схема блока моделирования очереди.

Устройство содержит генераторы 1 заявок, наборное поле 2, группу каналов 3 моделирования обслуживания, каждый из которых содержит генератор 4 обслуженных заявок, реверсивный счетчик 5, блок 6 моделирования очереди, первый 7 и второй 8 элементы И и элемент ИЛИ 9.

Устройство содержит также группу коммутаторов 10, группу элементов И 11, счетчики 12 и 13.

Каждый блок 6 моделирования очереди содержит группу элементов 14 задержки, первую 15 и вторую 16 группы элементов И, первый 17 и второй 18 кольцевые регистры сдвига, первый 19 и второй 20 элементы ИЛИ, элемент И 21, группу триггеров 22.

Устройство работает следующим образом.

Для создания в моделируемой системе очередей из заявок, количество которых не превышает заданное число заявок Д1, и с ограниченным временем ожидания их в очереди, в каждом канале или фазе обслуживания используют соответствующие блоки 6 очередей и задержки.

С помощью наборного поля 2 организуется структура м оделируемой СМО, устанавливается необходимое число обслуживающих каналов и последовательных обслуживающих фаз в каждом канале, необходимая же система приоритетов задается одновременно с расположением обслуживающих каналов и фаз на соответствующих уровнях иерархии сверху вниз приоритетов в устройстве, т. е. канал или фаза с наивыс- щим, первым приоритетом, расположена на самом верхнем уровне, с вторым приоритетом - на втором уровне и т. д.

Пусть, например, необходимо смоделировать двухканальную СМО, причем заявки в первом канале проходят одну фазу, а во втором - две. Пусть также задана следующая система приоритетов. Заявки, nocTynaip- щие на обслуживание в первый канал, обладают более высоким приоритетом, чем заявки второго канала, обслуживающиеся на первой фазе, и обладают более низким приоритетом, чем заявки второго канала, обслуживающиеся на второй фазе.

Модель СМО, отвечающая заданным требованиям, набирается следующим образом.

С помощью наборного поля 2 выход первого генератора 1 заявок подключается к входу второго канала элемента И 8, выход второго генератора I заявок - к входу элемента И 8 третьего канала, а выход третьего генератора 1 - к входу элемента И 8 первого канала. Таким образом в первом обслуживающем канале заявка проходит одну обслуживающую фазу, а во втором - две последовательные фазы обслуживания.

Перед началом работы регистры 17 и 18 устанавливаются в начальное положение, при котором сигналы с выходов кольцевых регистров 17 и 18 поступают, соответственно, на управляющие входы первых элементов

И 15 и управляющие входы первых элементов И 16. На остальных управляющих входах элементов И 15 и 16 сигнал отсутствует. Если моделируется СМО, у которой все каналы или фазы обслуживания обладают различными приоритетами, то коммутато0 ры 10 находятся в замкнутом состоянии и сигналы с выходов реверсивных счетчиков 5 поступают на соответствующие одноименные инверсные входы элементов И 11. В случае, когда в моделируемой СМО есть каналы или

5 фазы обслуживания, обладающие одним и тем же приоритетом, коммутаторы 10, включенные в эти цепи, между выходами реверсивных счетчиков 6 и соответствующих им одноименным инверсным входам элементов И 11 находятся в разомкнутом состоянии

0 (сигналы не проходят).

Порядок работы генератора обслуженных заявок.

При подаче сигнала на вход генератора он начинает моделировать процесс обслуживания заявки в соответствии с заданным

5 законом распределения времени обслуживания. По окончании обслуживания на его выходе появляется импульс. Если же заявка не успела обслужиться, а на входе генератора отсутствует сигнал, то обслуживание прекращается, на выходе генератора им- пульс не появляется. При подаче на вход генератора сигнала обслуживание продолжается. Если на управляющий вход генератора обслуженных заявок поступит и.мпульс, то генератор при наличии входного сигнала

5 начинает моделировать процесс обслуживания заявки сначала.

Пусть на вход первой фазы обслуживания второго канала (прямой вход его элемента И 8) поступает заявка от второго генератора 1 входных заявок. При этом сигнал,

0 пройдя элемент И 8, поступает на вход блока 6 моделирования очереди, где он, пройдя первый элемент И 15, устанавливает первый триггер 22 в единичное состояние, включает первый элемент 14 задержки и поступает на первый вход элемента И 21, а кольцевой

5 регистр 7 устанавливается в следующее положение, при котором его выходной сигнал поступает только на управляющий вход второго элемента И 15, на остальных управляющих входах элементов И 15 сигнал отсутствует. Помимо блока 6 очередей и задержки заявка поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 5, в котором записывается единица и на его выходе появляется сигнал, который поступает на импульсный вход элемента И 7 и на прямой вход соответствующего элемента И 11.

Так как на инверсных входах этого элемента И 11 сигналов нет, то сигнал от реверсивного счетчика 5 проходит элемент И 11 и поступает на управляющий вход элемента И 7, который срабатывает и включает генератор 4 обслуженных заявок, на выходе которого появляется импульс в соответствии с законом распределения времени обслуживания заявки на первой фазе второго канала. Этот импульс поступает на второй вход блока 6, где он через элементы ИЛИ 20 и И 16 обнуляет первый элемент 14 задержки и первый триггер 22, потенциал с первого входа элемента И 21 снимается; переводит кольцевой регистр 18 в следующее положение (сигнал с выхода кольцевого регистра 18 поступает на управляющий вход второго элемента И 16, на остальных управляющих входах элементов И 16 сигнал равен нулю).

Одновременно импульс с выхода генератора 4 поступает на вход счетчика 13, где регистрируются обслуженные заявки на первой фазе второго канала, через элемент ИЛИ 9 на вход вычитания реверсивного счетчика 5, уменьщая его содержание на единицу, и через наборное поле 2 поступает на вход второй фазы - элемент И 8, на вход сложения реверсивного счетчика 5 и на первый вход блока 6 очередей и задержки, где он проходит путь, аналогичный описанному в блоке моделирования очереди первой фазы обслуживания.

В реверсивный счетчик 5 записывается единица и на его выходе появляется сигнал, который, пройдя элемент И 7, включает генератор 4 обслуженных заявок, на выходе которого появляется импульс в соответствии с законом распределения времени обслуживания заявки во второй фазе второго канала. Этот импульс поступает на второй вход блока 6 очередей и заявок, где он проходит путь, аналогичный описанному, а также на вход счетчика 13, где регистрируются обслуженные заявки во второй фазе второго канала, через элемент ИЛИ 9 на вход вычитаний счетчика 13, уменьшая его содержание на единицу. В результате сигнал с выхода счетчика 13 снимается.

На этом моделирование процесса обслуживания во второй фазе второго канала заканчивается.

Рассмотрим случай, когда во время обслуживания заявки на первой фазе второго канала поступает заявка на первый канал. В этом случае сигнал через второй элемент И 8 поступает на первый вход второго блока 6, где он включает аналогично описанному элемент 14 задержки, а также на счетчик 5, в котором записывается единица и на выходе появляется сигнал, который поступает на вход второго элемента И 7, а также на прямой вход первого элемента И 11 и коммутаторы 10.

За счет того, что с выхода второго коммутатора 10 сигнал поступает на инверсный вход второго элемета И 11, а на его основном

0 входе уже есть сигнал от счетчика 3 первой фазы, сигнал на управляющий вход элемента И 7 первой фазы не поступает, генератор 4 обслуженных заявок первой фазы отключается, а в счетчике 5 первой фазы за5 поминается единица. С выхода первого элемента И 11 сигнал поступает на управляющий вход элемента И 7 первого канала, который срабатывает и включает генератор 4 обслуженных заявок первого канала, на выходе которого появляется импульс в соответ0 ствии с законом распределения времени обслуживания заявки в первом канале. Этот импульс поступает на второй вход блока 6, где он, аналогично описанному, обнуляет первый элемент 14 задержки, и триггер 22

5 переводит кольцевой регистр 18 в следующее положение, а потециал с первого входа элемента И 21 снимается. Одновременно им.- пульс с выхода второго генератора 4 поступает через элемент ИЛИ 9, на вход вычитания счетчика 5 и на вход соответствующего

0 счетчика 13, где регистрируются обслуженные заявки первого канала. Сигнал с выхода второго реверсивного счетчика 5 снимается, что ведет к снятию сигнала с прямого входа первого элемента И 11 и со всех инверсных входов последующих элементов И 11 и появ5 лению сигнала на выходе второго элемента И 11, так как на его прямой вход продолжает поступать сигнал с реверсивного счетчика 13.

0

5

0

5

Устройство вновь переходит к моделированию обслуживания заявки на первой фазе второго канала:

Однако может произойти такая ситуация, при которой время, затраченное на обслуживание заявки, поступившей на первый канал, превышает время ожидания, заданное в элементах 14 задержки блока 6. В этом случае на выходе первого элемента 14 задержки появляется сигнал, который через элемент ИЛИ 19 поступает:

на вход счетчика 12, где регистрируются не обслуженные заявки, поступающие на первую фазу второго канала;

через элемент ИЛИ 9 на второй (вычитающий) вход реверсивного счетчика 5 (при этом сигнал с его выхода и выхода элемента И 11 снимается);

на управляющий вход генератора 4 обслуженных заявок, тем самым обнуляя генератор и создавая возможность при наличии новых заявок начать обслуживание сначала;

через элемент ИЛИ 20 на импульсные входы элементов И 16 и на кольцевой регистр 18.

С выхода первого элемента И 16 сигнал поступает на обнуляющие входы первого элемента 14 задержки и триггера 22, устанавливая их в исходное состояние. После обнуления триггера 22 сигнал с первого входа элемента И 21 снимается, а кольцевой регистр 18 устанавливается в следующее положение, в результате заявка, поступившая на второй канал, осталась необслуженной, а сигнал на вход второй фазы обслуживания не поступает.

20

25

Рассмотрим случай, когда во время обслуживания заявки на второй фазе второго 15 канала поступает заявка на первый канал. В этом случае работает первый генератор 4 обслуженных заявок. Поступающий через второй элемент И 8 на вход сложения второго счетчика 5 сигнал записывает в него единицу и вызывает появление сигнала на выходе реверсивного счетчика. Одновременно входной сигнал через второй элемент И 8 поступает на вход второго блока 6 очередей и задержки, где он, пройдя первый элемент И 15, устанавливает первый триггер 22 в единичное состояние, включает первый элемент 14 задержки и поступает на вход элемента И 21, а кольцевой регистр 17 устанавливается в следующее положение. Однако никаких изменений в схеме устройства не происходит, так как помимо прямого входа первого элемента И 11 (на который поступает сигнал от первого реверсивного счетчика 5), задействован и его инверсный вход (на который через первый коммутатор 10 поступает сигнал от первого реверсивного счетчика 5). Поэтому с выхода первого элемента И 11 нет сигнала для включения второго генератора 4 и до окончания обслуживания заявки на второй фазе второго канала, обладающей высщим приоритетом. Заявки, поступающие на другие каналы с низшими приоритетами, не обслуживаются.

По окончании моделирования процесса обслуживания заявки на второй фазе второго канала, если счетчик 5 очищен, а время, затраченное на обслуживание заявки, поступившей на вторую фазу второго канала, 45 не превышает заданное, устройство переходит к моделированию процессов обслуживания заявки во втором канале.

Если, например, необходимо, чтобы во время обслуживания заявки на второй фазе

10 время. В результате. За время, не превы шающее времени, заданного в элементах задержки блока очередей и задержки рас сматриваемого канала, может образоваться очередь из необслуженных заявок. Если все элементы 14 задержки заполнены и не успели сработать, одновременно подаются потенциалы от триггеров 22 на входы элемента И 21, с выхода которого поступает сигнал на инверсный вход соответствующего элемента И 8. В результате до тех пор, пока не обнулится первый триггер 22 и не снимется сигнал с первого входа элемента И 21, новые заявки не будут ставиться в очередь для обслуживания, так как элемент И 8 не пропустит сигнал от соответствующего генератора входных заявок на другие блоки и элементы устройства.

Необходимо отметить, что время ожидания во всех элементах 14 задержки конкретного блока 6 одинаково и может быть другим лищь в другом блоке 6. Поэтому входные заявки могут заполняться, обслуживаться

30 и обнуляться в очереди последовательно, что исключает рассогласование содержимого блока 6 и соответствующего реверсивного счетчика 5.

Таким образом, изменяя коммутацию на наборном поле 2, коммутацию в группе коммутаторов 10, количество элементов в блоке очередей и задержек и длительность времени задержки, можно получить системы массового обслуживания различной структуры с разнообразными приоритетами как

40 между каналами, так и фазами обслуживания, а также ограничить длину очереди и время ожидания заявок в очереди.

35

Формула изобретения

Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генераторы заявок, выходы которых подключены соответственно к входам первой группы наборного поля, группу элементов И и группу

второго канала происходило обслуживание каналов моделирования обслуживания, кажзаявок, поступающих на первую фазу второго канала, следует с помощью наборного поля 2 подключить второй генератор 1 заявок к входам первого и третьего элементов И 8, с помощью второго коммутатора 10 разорвать цепь, идущую с выхода третьего реверсивного счетчика 5 на первый инверсный вход второго элемента И II.

55

дыи из которых состоит из реверсивного счетчика, первого элемента И и генератора обслуженных заявок, вход запуска которого соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого подключен к информационному выходу реверсивного счетчика, выходы генераторов обслуженных заявок всех каналов моделирования обслуживания

0

5

5

5

В результате сигналы с выходов реверсивных счетчиков, пройдя соответствующие элементы, одновременно поступают на входы первого и третьего генераторов 4 обслуживающих заявок, что означает присвоение

этим фазам одинаковых приоритетов.

Возможны и такие ситуации, когда на какой.-нибудь канал поступают заявки с более низким приоритетом, чем заявки, которые обслуживаются устройством в данное

0 время. В результате. За время, не превышающее времени, заданного в элементах задержки блока очередей и задержки рассматриваемого канала, может образоваться очередь из необслуженных заявок. Если все элементы 14 задержки заполнены и не успели сработать, одновременно подаются потенциалы от триггеров 22 на входы элемента И 21, с выхода которого поступает сигнал на инверсный вход соответствующего элемента И 8. В результате до тех пор, пока не обнулится первый триггер 22 и не снимется сигнал с первого входа элемента И 21, новые заявки не будут ставиться в очередь для обслуживания, так как элемент И 8 не пропустит сигнал от соответствующего генератора входных заявок на другие блоки и элементы устройства.

Необходимо отметить, что время ожидания во всех элементах 14 задержки конкретного блока 6 одинаково и может быть другим лищь в другом блоке 6. Поэтому входные заявки могут заполняться, обслуживаться

0 и обнуляться в очереди последовательно, что исключает рассогласование содержимого блока 6 и соответствующего реверсивного счетчика 5.

Таким образом, изменяя коммутацию на наборном поле 2, коммутацию в группе коммутаторов 10, количество элементов в блоке очередей и задержек и длительность времени задержки, можно получить системы массового обслуживания различной структуры с разнообразными приоритетами как

0 между каналами, так и фазами обслуживания, а также ограничить длину очереди и время ожидания заявок в очереди.

5

Формула изобретения

Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генераторы заявок, выходы которых подключены соответственно к входам первой группы наборного поля, группу элементов И и группу

каналов моделирования обслуживания, каж55

дыи из которых состоит из реверсивного счетчика, первого элемента И и генератора обслуженных заявок, вход запуска которого соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого подключен к информационному выходу реверсивного счетчика, выходы генераторов обслуженных заявок всех каналов моделирования обслуживания

группы подключены соответственно к входам второй группы наборного поля, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования ограничения времени пребывания заявки в системе, оно дополнительно содержит группу коммутаторов, а каждый канал моделирования обслуживания группы дополнительно содержит второй элемент И, элемент ИЛИ и блок моделирования очереди, состоящий из первого и второго кольцевых регистров сдвига, элемента И, первой и второй групп элементов И, первого и второго элементов ИЛИ, группы триггеров и группы элементов задержки, причем в блоке моделирования очереди разрядные выходы первого кольцевого регистра сдвига соединены соответственно с первыми входами элементов И первой группы, выходы которых подключены соответственно к единичным входам триггеров группы, разрядные выходы второго кольцевого регистра группы соединены соответственно с первыми входами элементов И второй группы, выходы которых подключены соответственно к нулевым входам триггеров группы и входам сброса элементов задержки группы, прямые выходы триггеров группы соединены соответственно с информационными входами элементов задержки группы и входами элемента И блока моделирования очереди, выходы элементов задержки группы соединены соответственно с входами первого элемента ИЛИ блока моделирования очереди, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ блока моделирования очереди, выход которого соединен с тактовым входом второго кольцевого регистра сдвига и вторыми входами элементов И второй группы, в каждом канале моде0

5

0

5

0

лирования обслуживания выход генератора обслуженных заявок подключен к первому входу элемента ИЛИ своего канала моделирования обслуживания и второму входу второго элемента ИЛИ блока моделирования очереди, выход первого элемента ИЛИ которого соединен с входом останова генератора обслуженных заявок и вторым входом элемента ИЛИ своего канала моделирования обслуживания, выход которого подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика, суммирующий вход которого подключен к выходу второго элемента И своего канала моделирования обслуживания, тактовому входу первого кольцевого регистра сдвига и вторым входам элементов И первой группы блока моделирования очереди, выход элемента И которого соединен с инверсным входом второго элемента И канала моделирования обслуживания, прямой вход которого подключен к соответствующему выходу наборного поля, выход /-го элемента И группы устройства (, п-1) соединен с вторым входом первого элемента И (/+1)-го канала моделирования обслуживания, информационный выход реверсивного счетчика первого канала моделирования обслуживания подключен к второму входу первого элемента И своего канала моделирования обслуживания и первым входам всех коммутаторов группы, информационный выход реверсивного счетчика ( канала моделирования обслуживания соединен с прямым входом /-ГО элемента И группы устройства и с (г+1)-м входом коммутаторов группы, имеющих номер с {/+1)-го по (п-1)-й, вьгходы г -го коммутатора группы соединены соответственно с инверсными входами /-го элемента И группы устройства.

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в экспериментальных исследованиях надежности в процессе проектирования, производства и эксплуатации вычислительной техники. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования ограничения времени пребывания заявки в системе. Устройство содержит генераторы заявок, наборное поле и группу каналов моделирования обслуживания. Каждый канал моделирования обслуживания включает генератор обслуженных заявок, реверсивный счетчик, блок моделирования очереди, элементы И, элемент ИЛИ. Каждый блок моделирования очереди содержит группу элементов задержки, две группы элементов И, два кольцевых регистра сдвига, элементы ИЛИ, элемент И, группу триггеров. Устройство содержит также группу коммутаторов, группу элементов И, счетчики. Изменяя коммутацию на наборном поле, коммутации в группе коммутаторов, количество элементов в блоке очередей и задержек и длительность времени задержки, можно получить системы массового обслуживания различной структуры с разнообразными приоритетами как между каналами, так и фазами обслуживания, а также ограничивать длину очереди и время ожидания заявок в очереди. 2 ил. i сл

Otn От 8 к S

Фиг.1