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

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для моделирования процессов в системах массового обслуживания (СМО) Целью изобретения является расшир ние класса моделируемых СМО.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2 - структурная схема генератора заявок.

Устройство содержит К генераторов 1 заявок, второй элемент ИЛИ 2, элемент НЕ 3, второй элемент 4 задержки, второй элемент И 5, генератор 6 тактовых импульсов, формирователь 7 сигналов разрешения обслужи- вания, первый элемент ИЛИ 8, реверсивный счетчик 9, первый элемент 10 задержки, блок 11 управления опросом, элемент И-НЕ 12, первьй эле- мент И 13, запускаюпцай вход 14 уст-, ройства.

Генераторы 1 заявок предназначены для моделирования работы К независимых источников заявок и в замкнутых СМО.

Генератор 1 заявок (фиг.2) содержит третий элемент И 15, первый элемент 16 задержки, генератор 17 случайных чисел, второй элемент 18 задержки, первый триггер 19, первьА элемент И 20, вычитающий счетчик 21, элемент ИЛИ-НЕ 22, второй триггер 23, второй элемент И 24, третий триггер 25,

Генератор 17 случайных чисел пред назначен для задания закона распределения времени активного состояния источника.

Устройство позволяет моделировать I функционирование замкнутых СМО с циклической дисциплиной приема заявок от группы однородных источни- ков с динамически распределяемой :буферной памятью и блокировкой обслуживания заявок,

В общем случае, устройство позволяет моделировать функцонирование замкнутых СМО с любыми динамически распределяемыми ресурсами, если дисциплина их использования аналогична приведенной выше дисциплине исполь- зования ресурса буферной памяти, например-общие данные.

Поэтому работу устройства рассматривают на примере ресурса буферной памяти.

Блокировка в устройстве интерпре- тируется как задержка импульсов опроса и сигнализации о моментах окон

0

5

;

35

40 45

50

55

30

чания обслуживания заявок с выходов формирователя сигналов разрешения обслуживания на время, пока не освободится занятый буфер. Это приводит к тому, что текущий обслуженный запрос до освобождения какого-либо буфера не поступает на терминал пользователя (на генератор 1 заявок),обслуживающий прибор останется занят (хотя и не занят собственно обслуживанием) , обслухшвание очередного запроса не может быть начато.

На выходах генератора 17 в моменты времени, тактированные импульсами с выхода элемента И 15, будет двоичное число В, значение которого равно времени активного состояния источника.

Вычитающий счетчик 21 работает в качестве таймера. Он физически задает время активного состояния источника путем считывания тактовыми импульсами двоичного числа В.

Когда содержимое счетчика равно нулю, фаза активного состояния заканчивается и импульс-заявка с выхода элемента ШТИ-НЕ 22 становится в очередь на обслуживание. Счетчик 21 работает в режиме обратного счета и в режиме параллельного занесения (запись информации осуществляется по импульсу на выходе С).

Элемент 16 задержки служит для задержки импульса с выхода элемента И 15 на время срабатывания генератора 17 случайных чисел. Элемент 18 задержки синхронизирует момент начала поступления тактовых импульсов от генератора 6 устройства с моментом окончания записи в счетчик 21 двоичного числа В.

Триггер 23 запоминае т импульс явки, моделируя тем.самым очередь

на обслуживание. .

I

Триггер 25 и элемент И 15 служат дпя определения принадлежности обслуженной заявки данному источнику заявок.

Элемент ИЛИ 2 устройства служит для подачи заявок от генераторов 1 заявок на обслуживание.

Элементы 3-5 служат для подачи на формирователь 7 импульсов разрешения опроса сигнала об отсутствии заявок в очер1еди на обслуживание с целью повторения опроса. Элемент 4 задерживает импульс опроса с выхода элемента 10 на время срабатывания эле5151347

ментов И 24 генератора 1 заявок (фиг.2) и элементов ИЛИ 2 и НЕ 3 устройства (фиг.1).

Группа элементов 8, 9, 12 и 13 служит для моделирования режима блокировки обслуживания заявок при отсутствии свободного буфера в общем буферном пуле в момент окончания обслуживания очередной заявки. Ре- верси1зный счетчик 9 предназначен для подсчета количества занятых буферов. Поскольку буфер занимается после об10

служивания заявки, а освобождается в момент генерации заявки источником, вход счетчика 9 соединен с выходом сигнализации о моментах окончания обслуживания заявок формирователя 7, а вычитающий - через элемент ИЛИ 8 с выходами заявок,поставленных в очередь на обслуживание каждого из генераторов заявок.

Размер общего буферного пула определяет разрядность счетчика 9. Есл содержимое счетчика 9 равно нулю (свободных буферов нет), элемент И 13 закрыт, та;ктовые импульсы с ге нератора 6 не проходят на тактовый вход формирователя 7, Обслуживание текущей заявки блокируется на время, пока не освободится буфер.

Элемент 10 задержки служит для синхронизации поступления на генератор 1 заявок импульса с выхода элемента.10 задержки и импульса управления опросом с выхода блока 11 управления опросом.

Перед началом работы устройства в реверсивный счетчик 9 записьгеается

число в

MiaRc

- 1, где В,

- максимальное двоичное число, которое может быть записано в счетчик (размер общего буферного пула).

Триггеры 19 и 23 каждого из К генераторов заявок (фиг.2) устанавливаются в нулевые состояния, а триггер 25 - в единичное состояние.

Функционирование устройства начинается с того, что на запускающий вход 14 устройства (фиг.1) приходит сигнал, имитирующий окончание обслуживания ОДНОЙ заявки и возможност начала обслуживания следующей. Этот сигнал запоминается в формирователе 7 импульсов разрешения опроса (фиг.З). По положительному перепаду тактового импульса с генератора 6 (он имитирует текущее время) по- ступивщий сигнал в формирователь 7 подается через первьй выход на каж

дый из к генераторов 1 заявок, а через третий выход - на суммирующий вход реверсивного счетчика 9 (фиг.1). Содержимое счетчика увеличивается на единицу и становится равным (размеру общего буферного пула). Таким образом, моделируется состояние системы в начальный момент времени, когда заявки источниками еще не сгенерированы, они находятся в активном состоянии и все буферы из общего буферного пула заняты.

Пока содержимое счетчика 9 равно

В

макс

(все буферы заняты) система

находится в состоянии блокировки, так как элемент И 13 закрыт и тактовые импульсы с генератора 6 не проходят на формирователь 7. Это приводит к тому, что импульсы опроса и сигнализации о моментах окончания обслуживания заявок с в гходов формирователя 7 задержаны на время блокировки и обсл уживание очередной заявки не может быть начато. Сигнал, поступающий на выходы формирователя 7 одновременно с вто- рого выхода, поступает на элемент 10 задержки и запускает блок 11 управления опросом. На выходах послед- него опросом вьфабатывается двойной код 000...01, которьй поступает на входы управления опросом каждого из К генераторов заявок. Таким образом, в соответствии с циклической

ДИСЦИПЛИНОЙ опроса единичньи импульс сначала подается на первьй генератор 1 заявок, а на остальные - уровень логического О.

Одновременно с импульсом управления опросом на входы опроса каждого из К генераторов 1 заявок с выхода .элемента 10 задержки подается импульс опроса.

Импульс с первого выхода сигнализации о моментах окончания обслуживания заявок формирователя 7, поступающий на вход запуска каждого из генераторов 1 заявок, имитирует,

в общем случае, поступление обслуженной заявки в источник, а в данном случае (в начальный момент времени системы) имитируется возможность начала работы источников (генерации

или первой заявки).

В общем случае, любой генератор заявок (источник заявок) на момент поступления импульса сигнализации может быть в активном или в пассивнрм состоянии. Если источник нахо- в активном состоянии (состоя- нИи генерации очередной заявки), т.е. в KOTopbDi поступила обслуженная заявка и выделен буфер опера т|ивной памяти,триггер 25 (фиг.2) находится в нулевом состоянии, элемент И 15 закрыт. В этом случае им- иулъс сигнализации о моментах окон- ания обслуживания, имитирующий об- пуженную заявку, не проходит на енератор 17 случайных чисел, так как эта заявка была сгенерирована другим источником.

Если источник находится в пассив состоянии (состоянии ожидания твета системы на посланную заявку) его заявка - на обслуживании,трис ер 25 устанавливается в единич- ом состоянии, элемент И 15 закрыт. Импульс сигнализации о моментах кончания обслуживания, имитирую- ций обслуженную заявку, подается через элемент И 15 на вход генера- ора 17 случайных чисел, и источник аявок переходит в активное состоя- :ие (генерации очередной заявки), аким образом имитируется поступле- 1ие обслуженной заявки в свой ге- iepaTop 1 заявок.

Условно считаем, что в начальный 4омент времени системы все источник axoдятcя в пассивном состоянии ожидания сигнала возможности нача- па работы). Таким образом, импульс сигнализации о моментах окончания обслуживания имитирует сигнал возможности начала работы и запускает каждый генератор 1 заявок, так как перед началом работы триггеры 25 |(фиг.2) были установлены в единич- ное состояние.

При поступлении импульса с выход ; элемента И 15 на вход генератора 17 случайных чисел он запускается и на его выходах будет двоичное число В, имеющее смысл времени активного состояния источника (времени генерации заявок).

Импульс с выхода элемента И 15, задержанньш элементом 16 на время срабатывания генератора 17, подаетс на вход С синхронизации счетчика 21 и по его входам осуществляется запись числа В в счетчик.

Элемент 18 задержки выбран так, что сразу после записи числа В в счетчике начинается процесс считыв

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ния содержимого счетчика тактовыми импульсами с выхода элемента И 20.

Поскольку генератор 6 тактовых импульсов моделирует текущее время, то через В единиц модельного времени содерл имое счетчика равно нулю, а импульс с выхода элемента РШИ-НЕ 22,имитирующий сгенерированную источником заявку, запоминается триггером 23, который имитирует очередь на обслуживание.

Кроме того, импульс-заявка с выхода элемента ИЛИ-НЕ 22, пройдя через элемент ИЛИ 8 устройства (фиг.1), уменьшает содержимое счетчика 9, которое соответствует количеству занятых буферов в общем буферном пуле, на единицу.

Таким образом, заявка, сгенерированная источником через время Б после прихода, в источник ранее обслу-г женной заявки, ставится в очередь на обслуживание и источник переходит из активного в пассивное состояние, сопровождающееся освобождение буфе ра оперативной памяти.

При поступлении от элемента 10 задержки импульса опроса, а от блока 11 - импульса управления опросом элемент И 24 открывается и импульс- заявка через элемент ИЛИ 2 устройства подается на обслуживание и одновременно устанавливает триггер 25 в генераторе 1 в единичное состояние. Элемент И 15 открыт и после обслуживания заявка будет идентифицирована системой как принадлежащая этому источнику.

Если в очереди на обслуживание не будет ни одной заявки (все триггеры 23 будут в нулевом состоянии), после очередного опроса на выходе элемента ИЛИ 2 устанавливается логический О.

На выходе элемента НЕ 3 - 1, элемент И 5 открыт и импульс опроса, задержанный на время срабатывания элемейта И 24, поступит на вход сигнализации об отсутствии заявок в очереди на обслуживание формирователя 7 импульсов разрешения опроса с целью повторения опроса. Если есть свободные буферы в общем буферном пуле (элемент И 13 открыт), то при наличии положительного перепада тактового импульса этот сигнал подается на входы элемента 10 задержки

и блока 11 управления опросом. Опрос повторяется.

Таким образом, устройство позволяет моделировать функционирование замкнутых СМО с циклической дисциплиной приема заявок от группы однородных источников с динамически распределяемой буферной памятью (или другими динамически распределяемыми ресурсами с такой же дисциплиной использов ания) и блокировкой обслуживания заявок.

Формула

и

эобретения

Устройство для моделирования сис- ,тем массового обслуживания, содержащее формирователь сигналов .разрешения обслуживания, блок управления опросом, генератор тактовых импульсов, два элемента ИЛИ, два элемента И и К генераторов заявок, каждый из которых содержит генератор случайного числа, вычитающий счетчик, эле- ;мент ИЛИ-НЕ, первый триггер, три элемента И, в каждом генераторе за- ЯВОК информационные выходы вычитаю- |Щего счетчика соединены соответственно с входами элемента Ш1И-НЕ, пря мой выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента И, выход которого подключен к вычитающему входу вычитающего счетчика, вхо запуска формирователя сигналов разрешения обслуживания является входом запуска устройства, выходы блока управления опросом соединены соответственно .с первыми входами вторых эле .ментов И генераторов заявок, отличающееся тем, что, с целью расширения класса моделируемых систем, оно дополнительно содержит реверсивный счетчик, элемент И-НЕ,элемент НЕ, два элемента задержки, а

го элемента задержки которого подключен к единичному входу первого триггера, прямой выход которого со единен с первым входом первого эле мента И своего генератора заявок, вторые входы первых элементов И вс генераторов заявок подключены к пе вому выходу генератора тактовых им пульсов устройства, второй выход к торого соединен с первым входом пе вого элемента И устройства, в кажд генераторе заявок выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с нулевым входом п вого триггера и единичным входом в рого триггера, прямой выход которо го соединен с вторым входом второг элемента И своего генератора заяво выход которого подключен к нулевом входу второго триггера и единичном входу третьего триггера, прямой вы ход которого соединен с первым вхо дом третьего элемента И своего генератора заявок, вторые входы третьих элементов И всех генераторов заявок объединены и соединены с вы ходом окончания обслуживания заяво формирователя сигналов разрешения обслуживания и суммирующим входом версивного счетчика, разрядные вых ды которого соединены соответствен но с входами элемента ИЛИ-НЕ, выхо которого подключен к второму входу первого элемента И устройства, выход которого соединен с тактовым в дом формирователя сигналов разреше ния обслуживания, вькод опроса кот рого подключен к входу блока управ ления опросом и входу первого элемента задержки устройства, выход к торого соединен с третьими входами вторых элементов И всех генераторо заявок и входом второго элемента за держки устройства, выход которого подключен к первому входу второго

каждый генераторо заявок дополнитель- 45 элемента И устройства, второй вход но содержит второй и третий триггеры

которого соединен с выходом элемента НЕ, а выход - с входом сигна лизации об отсутствии заявок.формир вателя сигналов разрешения обслу- 50 живания, выходы элементов ИЛИ-НЕ и вторых элементов И генераторов заяв подключены к входам соответственно первого и второго элементов ИЛИ уст ройства, выход первого элемента ИЛИ которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика устройств выход второго элемента ИЛИ которого подключен к входу элемента НЕ и является выходом устройства.

и два элемента задержки, причем в каждом генераторе заявок выход третьего элемента И соединен с нулевым входом первого триггера и входами первого и второго элементов задержки своего генератора заявок и входом запуска генератора случайного числа, информационные выходы которого подключены соответственно к информаци- онным входам вычитающего счетчика, вход записи которого соединен с выходом первого элемента задержки своего генератора заявок, выход второ

0

0

5

0 0

5

го элемента задержки которого подключен к единичному входу первого триггера, прямой выход которого соединен с первым входом первого элемента И своего генератора заявок, вторые входы первых элементов И всех генераторов заявок подключены к первому выходу генератора тактовых импульсов устройства, второй выход которого соединен с первым входом первого элемента И устройства, в каждом генераторе заявок выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с нулевым входом первого триггера и единичным входом второго триггера, прямой выход которого соединен с вторым входом второго элемента И своего генератора заявок, выход которого подключен к нулевому входу второго триггера и единичному входу третьего триггера, прямой выход которого соединен с первым входом третьего элемента И своего генератора заявок, вторые входы третьих элементов И всех генераторов заявок объединены и соединены с выходом окончания обслуживания заявок формирователя сигналов разрешения обслуживания и суммирующим входом реверсивного счетчика, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к второму входу первого элемента И устройства, выход которого соединен с тактовым входом формирователя сигналов разрешения обслуживания, вькод опроса которого подключен к входу блока управления опросом и входу первого элемента задержки устройства, выход которого соединен с третьими входами вторых элементов И всех генераторов заявок и входом второго элемента за- держки устройства, выход которого подключен к первому входу второго

5 элемента И устройства, второй вход

элемента И устройства, второй вход

которого соединен с выходом элемента НЕ, а выход - с входом сигна- лизации об отсутствии заявок.формирователя сигналов разрешения обслу- живания, выходы элементов ИЛИ-НЕ и вторых элементов И генераторов заявок подключены к входам соответственно первого и второго элементов ИЛИ устройства, выход первого элемента ИЛИ которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика устройства, выход второго элемента ИЛИ которого подключен к входу элемента НЕ и является выходом устройства.

Изобретение относится к области вычислительной техники. Цель изобретения - расширение класса моделируемых систем массового обслуживания (СМО). Устройство позволяет моделировать функционирование замкнутых СМО с циклической дисциплиной приема заявок от группы однородных источников с общей динамически распределяемой буферной памятью и блокировкой обслуживания заявок. Устройство содержит K генераторов 1 заявок, элементы ИЛИ 2, 8, элемент НЕ 3, элементы 4, 10 задержки, элементы И 5, 13, генератор 6 тактовых импульсов, формирователь 7 импульсов разрешения опроса, реверсивный счетчик 9, блок 11 управления опросом, элемент И-НЕ 12. Функционирование устройства начинается с того, что на запускающий вход 14 устройства приходит сигнал, имитирующий возможность начала обслуживания очередной заявки. Этот сигнал поступает на формирователь 7. Формирователь 7 запускает блок 11 управления опросом и K генераторов 1 заявок, которые по определенному закону генерируют заявки. Блок 11 осуществляет циклический опрос генераторов 1. Заявки из очереди поступают на обслуживание. После обслуживания заявки поступает на "свой" генератор 1 и он переходит в активное состояние. Счетчик 9 регистрирует количество занятых буферов в общем буферном пуле. Если все буферы заняты, то устройство находится в состоянии блокировки. В этом случае обслуживающий прибор остается занятым, опрос генераторов 1 заявок прекращается, очередная заявка не может быть обслужена. 2 ил.

flLZ.Z