Устройство для моделирования систем массового обслуживания Советский патент 1989 года по МПК G06N1/00 G06N7/08 

1

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 с абсолютными ситуационными приоритетами с одиночной диспетчеризацией.

На фиг.1 приведена структурная схема ycтpoйcтвa на фиг.2 - схема блока приоритетного обслуживания на фиг.З - схема блока приоритетов; на фиг.4 - схема блока определения ситуационных приоритетов.

Устройство содержит М каналов моделирования очереди, каящый из которых включает генератор 1 импульсов .заявок, реверсивный счетчик 2, элемент И-НЁ 3, второй элемент И 4, третий элемент И 5, первый элемент ИЛИ 6, блок 7 сдвига, первьш элемент И 8, триггер 9, второй элемент ИЛИ 10, а также генератор 11 тактовых импульсов, формирователь 12 сигналов разрешения обслуживания, блок 13 приоритетного обслуживания, элемент ИЛИ 14, М групп 15 элементов И, блок 16 опроса, блок 17 приоритетов и блок 18 определения ситуационных приоритетов.

Од О Ч ел

Блок.ГЗ приоритетного обслуживания (фиг.2) имитирует процесс обслуживания заявок с прерываниями. Блок 13 включает группу каналов 19 моделирования обслуживания. Такое количество каналов обусловлено числом возможных типов ситуационных приоритетов источников: первый тип присваивается источникам, у которых все К заявок находятся в системе (буферная память источника пуста), второй, третий и т.д. типы соответственно имеют источ-. НИКИ, сгенерированные в систему (К-1), (К-2)...,1 заявок.

Первый канал моделирования обслуживания имитирует обработку заявок с первым типом ситуационных приоритетов, второй канал - с вторым типом

38 анализа очереди состоят из элементов И 40, элементов НЕ 41 и элементов И 42.

g Информационные входы элементов И 40 соединены соответственно с разрядными выходами реверсивных счетчиков 2 в каждом канале моделирования очереди. 10 Дешифратор 39 содержит элемент

ИЛИ 43, элемент НЕ 44, группу элементов ИЛИ-НЕ 45, группы элементов И 46, группу элементов ИЛИ 47, группу элементов ИЛИ 48, группу триггеров 49 и 15 счетчик 50. Выходы триггеров 49 являются выходами индентификации наивысшего приоритета, а выходы элементов ИЛИ 47 - информационными выходами блока.

и т.д., причем канал с меньшим, пбряд- 20 ковым номером может прервать работу . канала с большим номером.

Блок 13 содержит первый 20, третий 21, второй 22 и четвертьм 23 элементы ИЛИ и генератор 24 случайных 25 импульсов.

Каналы 19 моделирования очереди включают первый 25, третий 26 и второй 27 элементы И, триггеры 28,пер- вьш 29 и второй 30 элементы ИЛИ. ЗО

Блок 17 приоритетов (фиг.З) содержит элемент И 31, элемент ИЛИ 32, группу 33 элементов запрета, группу 34 элементов ИЛИ, группу 35 элементов НЕ, группу 36 элементов H,rpyn-,jg на тактовьш вход блока 7 сдвига, в пу 37 элементов запрета.этом блоке осуществляется режим последовательного занесения информации со сдвигом вправо, так как.в начальный момент работы устройства в бло- 40 ке 16 опроса на выходе поддерживается ноль. В счетчике 2 регистрируются поступившие в систему заявки. Если их количество в счетчике 2 равно емкости буферной памяти источника, 45 то на выходе элемента И-НЕ 3 ноль и элемент И 4 запрещает вход заявок в блок 7 сдвига. Таким образом, имитируется аварийная ситуация простоя источника, когда его буферная 50 память пуста.

Импульс заявки с выхода элемента И 4 поступает через элемент ИЛИ 14 в формирователь 12 сигналов разрешения обслуживания. Этот сигнал при наличии тактового импульса запускает блок 16 опроса и блок 18 определения ситуационных приоритетов. В следующем такте блок 16 опроса выдает логичесВ связи с тем, что структурное построение и принцип работы каналов моделирования очереди идентичны,работу устройства рассмотрим на примере первого канала.

С выхода генератора 1 импульсов заявок через элементы И 4 и ИЛИ 6 на вход сдвига вправо блока 7 сдвига поступают импульсы заявки, имитирующие входной поток заявок от источника. Элемент-И-НЕ 3 осуществляет поддержание в системе определенного количества заявок от источника. По положительному перепаду тактового импульса от генератора 11, поступающему

Блок 18 определения ситуационных приоритетов (фиг.4) предназначен для вьзделения на момент прихода заявки в систему приоритетных источников, т.е. он назначает каналам моделирования очереди в зависимости от заполненности их буферных памятей (или от количества в системе их заявок) ситуационные приоритеты.

Блок 18 формирует сигнал о количестве равноприоритетных каналов и единичный сигнал идентификации наивысшего ситуационного приоритета,которые соответственно поступают в блок 17 приоритетов и в блок 13 приоритетного обслуживания. Сигнал идентификации наивысшего ситуационного приоритета сохраняется на выходе соответствующего триггера 49 до момента прихода следующей заявки в систему.

Блок 18 состоит из узлов 38 анализа очереди и дешифратора 39. Узлы

55

кие единицы на управляющие входы.

на тактовьш вход блока 7 сдвига, в этом блоке осуществляется режим поВ связи с тем, что структурное построение и принцип работы каналов моделирования очереди идентичны,работу устройства рассмотрим на примере первого канала.

С выхода генератора 1 импульсов заявок через элементы И 4 и ИЛИ 6 на вход сдвига вправо блока 7 сдвига поступают импульсы заявки, имитирующие входной поток заявок от источника. Элемент-И-НЕ 3 осуществляет поддержание в системе определенного количества заявок от источника. По положительному перепаду тактового импульса от генератора 11, поступающему

кие единицы на управляющие входы.

514607256

блоков 7 сдвига во всех каналах модели-- канал, имеющий наивысший ситуацион- рования очереди, а также соответствен- ный приоритет (на второй вход эле- но на первые входы элементов И всех мента И 31 также поступает нуль) групп 15 элементов И, В этом же так- 5 этой ситуации единица из бло- те при поступлении сигнала в блок 18 ка 18 проходит по соответствующему первые М элементов И 40 анализируют каналу блока 17 приоритетов и посту- состояние реверсивных счетчиков 2 пает на вторые входы элементов И со- (фиг.А) и выделяют каналы моделирова- ответствующей группы 15 элементов И ния очереди с первым типом ситуацион- 10 (фиг.1).

ных приоритетов, т.е. каналы (источ- 2. Обслуживающий прибор свободен ники), которые имеют все заявки в сие- и в блоке 18 выявлено несколько кана- теме.лов, имеюпщх наивысший ситуационный

Если такие каналы отсутствуют, приоритет (на второй вход элемента включаются в работу вторые М элемен- 15 И 31 поступает единица). В этом тов И 40, которые совместно с элемен- случае блок 17 приоритетов выбирае т тами ИЛИ-НЕ 44 выделяют каналы с вто- канал моделирования очереди с наимень- рым типом ситуационных приоритетов шим порядковым номером. и т.д. В блоке 18 описанный анализ 3. Обслуживающий прибор занят проводится параллельно. Однако да- 20 (на первом входе элемента И 31 нахо- шифратор 39 обеспечивает фильтрацию дится единица) и выбран один канал, поступающих из узлов 38 сигналов в имеющий наивысший ситуационный при- соответствии с рассмотренной после- , оритет. В этой ситуации блок 17 при- довательностью проверки состояний ре- оритетов пропускает единицу по соот- версивных- счетчиков 2. Таким образом ветствующему каналу, а элементы 37 на выходах элементов ИЛИ 47 вьфабаты- запрета обеспечивают фильтрацию,по- вается двоичный код из нуля и еди- зволяющую подавлять единицу, иден- ницы (либо из одних нулей, если тифицирующую источник, который уже в системе нет заявок). На выходах од- находится на обслуживании. Это необ- ного из элементов ИЛИ 48 формируется 30 ходимо производить с целью запреще- сигнал единицы, идентифицирующий . ния опроса обслуживаемого источни- тип выявленного наивысшего ситуацион- ка. Если же единица, проходящая по ного приоритета, который поддерживает- блоку 17 приоритетов, идентифицирует . ся на выходе соответствующего тригге- источник, ожидающий обслуживание,то ра 49. Сигналы с выходов элементов 35 соответствующий элемент 37 запрета ИЛИ 47 поступают в счетчик 50,. кото- пропускает ее на второй вход элемен- рый подсчитывает количество источни- та И соответствующей группы 15 эле- ков, имеющих одинаковый наивысший ментов И (фиг.1).

ситуационный приоритет. Если это ко- 4. Обслуживающий прибор занят и личество равно единице, то на выхо- 40 выбрано несколько каналов, имеющих де элемента ИЛИ 43.формируется нуль наивысший ситуационньй приоритет, если -, нулю и больше одного, то - В данном случае элемент И 31 запреща- единица. Данные сигналы поступают ет вход единиц в блок 17 приори- на управляющий вход блока 17 приори- тетов. Это осуществляется потому, что тетов.45 в числе выявленных блоком 18 равноприПолучённый в блоке 18 двоичный оритетных источников обязательно при- код с информационных вьпсодов посту- сутствует обслуживаемый источник, пает на информационные входы блока 17 опрос нового источника производить приоритетов. На входы сигналов призна- нецелесообразно, ка обслуживания источника этого бло- 50 Таким образом, в первых трех ка от триггеров 9 подаются нули, случаях с информационных выходов бло- так как на обслуживание, не выбран ни ка 17 приоритетов во все группы J5 один источник.элементов И подается код из нулей

В работе блока 17 приоритетов мож- и одной единицы (либо из одних но вьоделить следующие ситуации 55 нулей), в результате чего сигналы (фиг.З :опроса с информационных выходов бло1. Обслуживающий прибор свободен , ка 16 опроса проходят через ту груп- (не первый вход элемента И 31 посту- пу 15, на которую была подана ёдини- пает нуль)и в блоке 18 выбран один ца от блока 17 приоритетов, а на вы71460725.8

ходах остальных групп 15 элементов И элемент ИЛИ 22 поступает на соответ- формируются нули, т.е. опрашивает- ствующий вход элемента ИЛИ 14. ся канал моделирования очереди, имею- Далее цикл работы устройства 1ЦИЙ наивысший ситуационный приори- g повторяется. тет.С выхода элемента ИЛИ 22 блока 13

При поступлении сигнала опроса единичный сигнал также поступает в на разрядные входы блока 7 сдвига из соответствуюи;ий канал моделирования канала выбирается первая по очереди очереди (на вычитающий вход реверсив- заявка на обслуживание (логическая 10 ного счетчика 2) и осуществляет режим единица подается на соответствую- Вычитание. Элементы И 5 и 8 и триг- щий информационный вход блока 13 гер 9 позволяют идентифицировать приоритетного обслуживания, на вход .прерванные и обслуженные заявки,пр- триггера 9, на выходе эта единица ступающие из блока 13 приоритетного будет в следующем такте, и исключа- 15 обслуживания. Сброс триггера 9 осу- ется из очереди). В блоках 7 сдвига ществляется по приходу в канал как остальных каналов моделирования оче- прерванной, так и обслуженной заяв- реди информация не изменяется и на ки.

соответствующие входы блока 13 и. триг- По окончании каждого опроса блок геров 9 подаются нули.20 16 выдает логический ноль на управВ блоке- 13 приоритетного обслужи- ляющие входы блоков 7 сдвига, в ре- вания единичный сигнал в этом же зультате чего по приходу тактового такте поступает в тот канал моделиро- импульса в них осуществляется занесе- вания обслуживания, который открыт ние заявок со сдвигом вправо от ге- элементом И 25 (второй вход элемента 25 нераторов Г импульсов заявок. И 5 управляется .сигналом идентифика- Таким образом, устройство позво- ции наивысшего ситуационного приори- ляет моделировать функционирование тета, поддерживаемого блоком 18). замкнутых многоканальных СМО с конечДалее в работе блока 13 могут воз- ным числом источников заявок, имею- никнуть следующие ситуации: 30 щих буферные памяти и обслуживаемых

Обслуживающий прибор свободен - в соответствии с ситуационными абсо- (ситуации 1-2 работы блока 17). Тогда лютными приоритетами с одиночной сигнал единицы через элемент И 25 диспетчеризацией, поступает на первый вход триггера 28

и взводит его (имитируется занятие Формула изобре.тения прибора). Также этот сигнал через

элемент ИЛИ 23 запускает генератор Устройство для моделирования сис- 24 случайных интервалов, в результате тем массового обслуживания, содержа- чего осуществляется имитация обслужи- щее генератог тактовых импульсов,фор- вания заявки.40 мирователь сигналов разрешения обслуОбслужив ающий прибор занят (слу- живания, М групп элементов И, блок чай соответствует третьей ситуации опроса, первый элемент ИЛИ, блок при- работы блока 17 приоритетов). В этом оритетов, блок определения ситуацией-, случае единичный сигнал, кроме опи- ных приоритетов и М каналов моделиро- санных действий, сбрасывает триггер 45 вания очереди, каждый из которых со- 28 канала, имитирующего моделирова- держит генератор импульсов заявок, ние обслуживания ранее выбранной заяв- блок сдвига, триггер, три элемента И, ки. Прерванная заявка через соответ- элемент И-НЕ и реверсивный счетчик, ствующий .элемент И 26 по.ступает в суммирующий вход которого соединён этом же такте на вход элемента ИЛИ 21,50 с выходом первого разряда блока сдви- а затем в соответствующий блок 7 га, вычитающий вход реверсивного сдвига.,счетчика соединён с выходом первого

По истечении случайного интервала элемента И, а разрядные выходы ревер- времени генератор 24 вьщает на эле- ; сивного счетчика подключены соответ- менты И 27 всех каналов единичный gg ственно к входам элемента И-НЕ, еди- сигнал (окончания обслуживания). Еди- ничный вход триггера соединен с ин- ничный сигнал появляется на выходе формационным выходом блока сдвига, а элемента И 27 только обслуживающего прямой выход триггера подключен к канала, сбрасывает триггер 28 и через первому входу первого элемента И,груп9 . 1460725 па выходов генератора тактовых импульсов соединена соответственно с тактовыми входами блоков сдвига всех каналов моделирования очереди, второй выход генератора тактовьпс импульсов подключен к тактовому входу формирователя сигналов разрешения обслуживания, вход запуска которого связан с выходом первого элемента ИЛИ вы-, ход формирователя сигналов разрешения опроса подключен к входу запуска бло10

10

/ка опроса, группа выходов которого подключена к первым входам соответствующих элементов И в каждой группе элементов И, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами блока приоритетов, выход блока опроса соединен в каждом канале моделирования очереди с управляющим входом блока сдвига, разрядные входы которого подключены к выходам элементов И соответствующей группы элементов И, в каждом канале моделирования очереди выход генератора импульсов заявок соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу элемента И-НЕ, разрядные выходы реверсивного счетчика соединены с информационными входами соответствующей группы блока определения ситуационных приоритетов, группа выходов которого соединена соответственно с информационными входами первой группы блока приоритетов, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет моделирования систем с абсолютными ситуационными приоритетами с одиночной диспетчеризацией,оно дополнительно содержит блок приоритетного обслуживания, состоящий из генератора случайных импульсов, первого, второго, третьего и четвертого элементов ИЛИ, группы каналов моделирования обслуживания, каждый из которых содержит первый и второй элементы И и триггер, i-й канал моделирования обслуживания (,M) содержит дополнительно третий элемент И и первый элемент ИЛИ, а j-й канал моделирования обслуживания (j-3,M), дополнительно содержит второй элемент

ключены соответственно к информацио ным выходам второй группы блока опр деления ситуационных приоритетов, в каждом канале моделирования обслужи вания выход первого элемента И соед нен с единичньп-. входом триггера, пр мой выход которого подключен к первому входу второго элемента И,выход которого соединен с соответствующим входом второго элемента ИЛИ блока пр оритетного обслуживания, входы треть его элемента ИЛИ которого подключены соответственно к выходам третьих эле 15 ментов И каналов моделирования обслу живания, вторые входы вторых элементов И которых объединены и соединены с выходом генератора случайных импульсов, вход запуска которого псд 20 ключен к выходу четвертого элемента ИЛИ блока приоритетного обслуживания, выход второго элемента И первого канала моделирования обслуживания соединен с нулевым входом триггера 25 этого же канала, а выход второго элемента И i-ro канала моделирования обслуживания соединен с первым входом первого элемента ИЛИ своего канала моделирования, выход которого подключен к нулевому входу триггера своего канала моделирования обслуживания, выход первого элемента И первого канала моделирования обслуживания под- ключен к первому входу третьего эле- . 35 мента И и второму входу первого элемента ИЛИ второго канала моделирова- ния обслуживания и первому входу третьего элемента ИЛИ третьего канала моделирования обслуживания, выход 40 второго элемента ИЛИ j-ro канала моделирования обслуживания подключен к первому входу третьего элемента И своего канала моделирования обслуживания и соответствующим входом перво- 45 го элемента ИЛИ всех каналов моделирования обслуживания с номером, большим j, прямой выход триггера i-ro канала моделирования обслуживания подключен к второму входу третьего 50 элемента И своего канала моделирования обслуживания, второй вход второго элемента ИЛИ третьего лсанала моделирования обслуживания подключен к выходу первого элемента И второго канала

30

мш и ;: лемента и второго канала

ИЛИ, в блоке приоритетного обслужива- моделирования обслуживания, входы вто- ния выход первого элемента ИЛИ соеди- рого элемента ИЛИ (J+1)-го канала мо- с первыми входами первых элемен- делирования обслуживания подключены И всех каналов моделирования об- соответственно к выходам первых эле

ментов И всех 1 аналов моделирования

нен тов служивания.

вторые входы которых пор,10

10

ключены соответственно к информационным выходам второй группы блока определения ситуационных приоритетов, в каждом канале моделирования обслуживания выход первого элемента И соединен с единичньп-. входом триггера, прямой выход которого подключен к первому входу второго элемента И,выход которого соединен с соответствующим входом второго элемента ИЛИ блока приоритетного обслуживания, входы третьего элемента ИЛИ которого подключены соответственно к выходам третьих эле- 15 ментов И каналов моделирования обслу- живания, вторые входы вторых элементов И которых объединены и соединены с выходом генератора случайных импульсов, вход запуска которого псд- 20 ключен к выходу четвертого элемента ИЛИ блока приоритетного обслуживания, выход второго элемента И первого канала моделирования обслуживания соединен с нулевым входом триггера 25 этого же канала, а выход второго элемента И i-ro канала моделирования обслуживания соединен с первым входом . первого элемента ИЛИ своего канала моделирования, выход которого подключен к нулевому входу триггера своего канала моделирования обслуживания, выход первого элемента И первого канала моделирования обслуживания под- ключен к первому входу третьего эле- 35 мента И и второму входу первого элемента ИЛИ второго канала моделирова- ния обслуживания и первому входу третьего элемента ИЛИ третьего канала моделирования обслуживания, выход 40 второго элемента ИЛИ j-ro канала моделирования обслуживания подключен к первому входу третьего элемента И своего канала моделирования обслуживания и соответствующим входом перво- 5 го элемента ИЛИ всех каналов моделирования обслуживания с номером, большим j, прямой выход триггера i-ro канала моделирования обслуживания подключен к второму входу третьего 0 элемента И своего канала моделирования обслуживания, второй вход второго элемента ИЛИ третьего лсанала моделирования обслуживания подключен к выходу первого элемента И второго канала

30

и ;: лемента и второго канала

моделирования обслуживания, входы вто- рого элемента ИЛИ (J+1)-го канала мо- делирования обслуживания подключены соответственно к выходам первых эле

обслуживания с номером, меньшим

(J+1), а входы четвертого элемента ИЛИ блока приоритетного обслуживания соединены соответственно с выходом первого элемента И и выходом второго элемента ИЛИ последнего канала моделирования обслуживания, а каждый канал моделирования очереди дополнительно содержит первый и второй элементы ИЛИ, в каждом канале моделирования очереди выход второго элемента И соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и с соответствующим входом элемента ИЛИ устройства, вход сдвига вправо блока сдвига подключен к выходу первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу третьего элемента И и первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход второго элемента ИЛИ подключен к нулевому входу триггера, прямой выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого в каждом канале моделирования очереди соединен с выходом третьего элемента ИЛИ блока при2512

оритетного обслуживания, выход второго элемента ИЛИ которого подключен к вторьп входам первых элементов И всех каналов моделирования очереди и первому входу элемента ИЛИ устройства, выход которого соединен с входом запуска формирователя сигналов разрешения обслуживания, выходы вто- рых элементов И всех каналов моделирования очереди подключены соответственно к входам элемента ИЛИ устройства, информационный выход блока сдвига каждого канала моделирования очеради соединен с соответствующим

входом первого элемента ИЛИ блока приоритетного обслуживания, выход формирователя сигналов разрешения обслуживания подключен к входу запуска бло- ,

ка определения ситуационных приоритетов, выход которого соединен с входом запуска блока приоритетов, выход которого соединен с входом запуска блока приоритетов, а прямые выходы

триггеров всех каналов моделирования очереди соединены соответственно с- управляющими входами группы блока приоритетов.

i,

,lЛOmft. F-If «гжт

{ J |l

L±JLlJ . - f f - Ф

I TOr-WiMSt W

CtiHib Sv- i cE v3wte c:

...m uu oJ--«««waay-atuKiiSi - тггпптгт. amimmLir ir jlижиштг УтитииТ м1И Му

гг щ гщ щ z-yf iff г