Устройство для моделирования систем сбора и передачи данных Советский патент 1990 года по МПК G06N7/08 

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано в системах автоматизированного проектирования при разработке и моделировании систем сбора и передачи данных.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет моделирования систем с повторными вызовами и ограниченным временем ожидания повторных вызовов.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - блок формирования времени ожидания.

Устройство содержит генератор 1 случайного потока импульсов сообщений, модель 2 системы сбора, модель 3 системы передачи, блок 4 формирования времени ожидания. Модель системы сбора содержит первый элемент ИЛИ 5, пятый элемент И 6, второй эле-- мент ИЛИ 7, реверсивный счетчик 8, четвертый элемент И 9, генератор 10 повторных вызовов, генератор 11 случайных импульсов занятости, первый элемент НЕ 12, первый элемент И 13, второй элемент И 14, третий элемент НЕ 15, генератор 16 случайных импульсов потерь повторных вызовов, второй элемент НЕ 17, третий элемент И 18. Модель 3 системы передачи содержит генератор 19 случайного потока импульсоэ помех, элемент НЕ 20, элемент И 21. Устройство содержит также элемент ИЛИ 22 и элемент НЕ 23. Блок 4 формирования времени ожидания содержит первый кольцевой сдвиговый регистр 24, блок 25 формирования имсл

оэ со

00 4ъ СЛ

31569845

ульсов, генератор 26 опорных импульодэл ва ко ни Че ту И па ру ны ме сы эл ме В им пу И Та об вр ра вх по ся эл по сд ре ги по вх 25 ни Вр ср ре оп пу чи гд

сов, элемент ИЛИ 27 второй кольцевой сдвиговый регистр 28, ключевую схему 29, второй генератор 30 опорных импульсов.

Блок 25 формирования импульсов содержит п узлов формирования импульсов (п - длина очереди необслуженных вызовов), каждый из которых содержит триггер 25.1.1, первый элемент И 25.1.2, счетчик 25.1.3, элемент ИЛИ 25.1.4, второй элемент И 25.1.5.

Генератор импульсов 1 предназначе для имитации потока сообщений, посту лающих для обработки в систему сбора и передачи данных. Каждое сообщение моделируется одним импульсам.

С помощью элементов ИЛИ 5 и И 13 моделируется прохождение сообщений в подсистеме сбора данных с очередью и повторными отказами. При этом моделирование очереди и повторных вызовов При сборе информации осуществляется с помощью генератора 10 повторных вызовов, генератора 16 случайных импульсов потока повторных вызовов, реверсивного счетчика 8, элементов И 6, 9, 18 и элементов НЕ 15, 17. Дл моделирования состояния Занято системы сбора данных предназначены генератор 11 и элементы И 14 и НЕ 12.

С помощью генератора 19, элемента НЕ 20 и элемента И 21 моделируется процесс передачи информации с учетом возникающих помех в канале передачи

данных. I

Блок 4 формирования времени ожидания предназначен для моделирования ограниченной длины очереди и ограни- ценного времени ожидания заявок в очереди. Момент окончания времени ожидания определяется при появлении импульса переполнения счетчиков 25. п.З.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы счетчики, триггеры и реверсивный счетчик устанавливаются в О. Генератор 1 генерирует псевдослучайную последовательность импульсов, имитирующих поток данных от датчиков информации. Эти импульсы поступают на вход модели системы сбора данных, т.е. на вход элемента НЕ 15, устанавливая на вход элемента И 6 низкий потенциал, и на вход элемента ИЛИ 5. Пройдя через элемент ИЛИ 5, импульс, имитирующий

0

5

0

j

О

5

5

0

одно сообщение, поступает на вход элемента И 13. Генератор 11 вырабатывает поток импульсов, длительности которых и временные интервалы между ними изменяются случайным образом. Через элемент НЕ 12 эти импульсы поступают на один из входов элемента И 13, на другой, вход которого поступают импульсы от генератора 1, имитирующие поток сообщений. В те временные интервалы, когда на выходе элемента НЕ 12 высокий потенциал, импульсы от генератора 1 проходят через элементы И 13 и ИЛИ 22 на вход элемента И 21 модели 3 системы передачи. В те временные интервалы, когда есть импульсы на выходе генератора 11, импульсы от генератора 1 через элемент И 13 в тракт передачи не проходят. Таким образом, моделируется отказ в обслуживании текущего сообщения. Во время поступления импульсов от генератора 1 и от генератора 11 на оба входа элемента И 14 подаются высокие потенциалы и на его выходе появляются импульсы. Эти импульсы с выхода элемента И 14 модели системы сбора поступают на вход второго кольцевого сдвигового регистра 28 (фиг. 2). Перемещаясь по кольцу в сдвиговом регистре 28, импульсы с его выходов поочередно засыпаются на единичные входы триггеров 25.1.1, 25.2.1,..., 25.п.1, что обеспечивает моделирование ожидания заявками обслуживания. Время ожидания меньше одного цикла срабатывания кольцевого сдвигового регистра 28. Конец времени ожидания определяете 7 моментом появления импульса на выходе переполнения счетчика 25.1.3: Иож ( k-1)T, где k - количество импульсов от генератора 26, переполняющих счетчик;Т - период следования импульсов

от генератора 26. Пока вызов ожидает обслуживания, осуществляется отслеживание состояния канала связи: занят он или свободен. Это достигается с помощью элементов ИЛИ 22, НЕ 23 и ключевой схемы 29. В те моменты времени, когда канал передачи свободен, на управляющий вход (вх.1)) ключевой схемы 29 с выхода элемента ИЛИ 22 от элемента НЕ 23 подается высокий потенциал, разрешающий прохождение импульсов от генератора 30 на в-.-л первого коль5

цевого сдвигового регистра 24. Так как выходы кольцевого сдвигового регистра 24 подсоединены к вторьм входам соответствующих вторых элементов И 25. п.5 узлов формирования импульсов (первые входы элементов И 25. п. 5 подсоединены к выходам триггеров, в которых ожидают передачи вызовы), то в моменты освобождения канала передачи осуществляется считывание ожидающих вызовов, которые с выходов вторых элементов И 25.1.5, 25.2.5, ..., 25.п.5 (вых. 2), минуя узел коммутации, поступают через элемент ИЛИ 22 на вход модели 3 системы передачи, а соответствующие счетчики и триггеры сбрасываются импульсами от элементов ИЛИ узлов формирования в состояние О, освобождая места для ожидания.

Если в течение времени ожидания вызова, например, в триггере 25.1.1 канал передачи будет все время занят то по истечении времени ожидания t0 которое определяется емкостью счетчика 25.1.3, на выходе счетчика появится импульс переполнения, который через элемент ИЛИ 27 (фиг. 2, вых. 1) поступит на второй вход элемента И 18 модели 2 системы сбора информации и далее в реверсивный счетчик 8, став, таким образом, источником повторного вызова. Кроме того, импульс переполнения поступит на элемент ИЛИ 25.1.А и сбросит триггер 25.1.1 и счетчик 25.1.3 в состояние О.

Аналогично работают и другие узлы формирования импульсов, в которых заполнение мест для ожидания осуществляется в порядке поступления вызовов. Количество мест для ожидания п выбирается исходя из интенсивности входного потока и среднего времени обслуживания заявок.

Работа устройства на последующих циклах записи вызовов на ожидание и считывание осуществляется аналогично по описанному алгоритму.

Вызовы, время ожидания которых в блоке 25 истекло, через элемент ИЛИ 27 поступают на второй вход третьего элемента И 18 модели системы сбора. На другой вход элемента И 18 в случайные моменты време л поступают импульсы от генераюра 16 через элемент НЕ 17. Если импульсы на выходе элемента НЕ 17 низкого уровня, то они закрывают элемент И 18 на время,

25

98456

равное длительности импульса. Этим самым обеспечивается моделирование ситуации, когда не каждое сообщение, ожидающее обслуживания в блоке 25 и получившее отказ в обслуживании у канала сьязи, становится источником повторного вызова. Если импульс на выходе элемента НЕ 17 высокого уров- 10 ня, элемент И 18 открыт, и импульсы от блока 25 прохидят на суммирующий вход реверсивного счетчика 8 и становятся источниками повторных вызовов.

15 В случайные моменты времени генератор 10 повторных вызовов вырабатывает импульсы, имитирующие повторные вызовы сообщений, ожидающих повторной передачи в реверсивном счетчике. ™ Если в реверсивном счетчике 8 имеются сообщения, то высокий потенциал с выхода элемента ИЛИ 7 поступает на управляющий вход элемента И 9 и импульс от генератора 10 поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика, уменьшая его содержимое на единицу. Если сообщений нет, то элемент И 9 закрыт, и импульсы от генератора 10 в реверсивный счетчик не поступают. Если в 30 момент поступления повторного вызова от генератора 10 на вход элемента И 6 на входе элемента ИЛИ 5 имеется первичное сообщение, то на выходе элемента НЕ 15, т.е. на другом входе 35 элемента И 6, низкий, потенциал и повторное сообщение не проходит на вход узла коммутации. Этим самым моделируются потери сообщений при повторных вызовах. Если на входе элемента ИЛИ5 40 нет первичного сообщения, то импульс, моделирующий повторный вызов сообщения, через элемент И 6 и элемент ИЛИ 5 поступает на вход, элемента И 13 и далее через элемент ИЛИ 22 на вход 45 элемента И 21 модели 3 системы передачи данных. С помощью генератора 19 случайного потока импульсов помех, элемента НЕ 20 и элемента И 21 моделируется процесс потери сообщений в 50 канале передачи путем запрета прохождения части импульсов, поступающих с выхода элемента ИЛИ 22 через элемент И 21 во время появления импульсов на выходе генератора 19.

Статистические характеристики моделируемой системы сбора и передачи данных с ограниченным временем ожидания вызовов могут быть определены известными методами по показаниям

55

счетчиков, подключаемых к выходам различных элементов- устройства. Устройство позволяет получить следующие характеристики таких систем: коли- чэство вызовов, ставших в очередь для ожидания (вх. 2); количество вызовов, покинувших места для ожидания в связи с освобождением канала связи (вх. 2); количество вызовов, не дож- давшихся обслуживания (вых.1), вероятность вызова, ставшего в очередь для ожидания, быть обслуженным каналом связи; вероятность сообщения стать источником повторного вызова; количество повторных вызовов, получивших отказ в обслуживании у канала связи и др.

Формула изобретения

1. Устройство для моделирования систем сбора и передачи данных, содержащее генератор случайного потока импульсов сообщений, модель системы сбора, содержащую генератор случайных импульсов занятости, генератор случайных импульсов помех, генератор повторных вызовов, пять элементов И, три элемента НЕ и два элемента ИЛИ, реверсивный счетчик и модель системы передачи, состоящую из последовательно соединенных генератора случайного потока импульсов помех, элемента НЕ и элемента И, выход которого является выходом устройства, причем выход генератора случайного потока импульсов сообщений подключен к первому входу первого элемента ИЛИ модели системы сбора, в которой выход первого элемента ИЛИ подключен к первым входам первого и второго элементов И, выход генератора случайных импульсов занятости соединен с входом первого элемента НЕ и вторым вхо- дом второго элемента И, выход третьего элемента И подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, вычитающий вход которого подключен к выходу четвертого элемента И, разряд- ные выходы реверсивного счетчика соединены соответственно.с входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента И и первому входу пятого элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора повторных вызовов и вторым входом четвертого элемента И, третий вход пятого эле

c

0

5 0 г О 5

5

мента И подключен к выходу третьего элемента НЕ, а выход пятого элемента И соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход первого элемента НЕ подключен к второму входу первого элемента И, выход генератора случайных импульсов помех подключен к входу второго элемента НЕ модели системы сбора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет моделирования систем с повторными вызовами и ограниченным временем ожидания вызовов, оно дополнительно содержит блок формирования времени ожидания, элемент НЕ и элемент ИЛИ, причем выход первого элемента И модели системы сбора соединен с первым входом элемента ИЛИ устройства, выход которого соединен с вторым входом элемента И модели системы передачи данных и входом элемента НЕ устройства, выход которого подключен к первому входу блока формирования времени ожидания, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И модели системы сбора, первый выход и группа выходов блока формирования времени ожидания подключены соответственно к второму входу третьего элемента И модели системы сбора и второму входу элемента ИЛИ устройства.

,1

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок формирования времени ожидания содержит два кольцевых сдвиговых регистра, элемент ИЛИ, два генератора опорных импульсов, ключевой элемент и блок формирования импульсов, включающий п узлов формирования импульсов, каждый из которых содержит триггер, два элемента И, элемент ИЛИ и счетчик, при этом первый вход блока формирования времени ожидания соединен с управляющим входом ключевого элемента, выход которого подключен к тактовому входу первого кольцевого сдвигового регистра, выходы которого соединены с вторыми входами вторых элементов И узлов формирования импульсов, второй вход блока формирования времени ожидания соединен с тактовым входом второго кольцевого сдвигового регистра, выходы которого соединены с единичными входами триггеров формирователей импульсов, а в каждом уз тс формирования импульсов выход триггера соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выход первого элемента И в каждом узле формирования импульсов подключен к счетному входу счетчика, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ узла формирования импульсов, второй вход элемента ИЛИ узла формирования импульсов соединен с выходом второго элемента

с входами установки в триггера и счетчика узла формирования импульсов, выход первого гене- pajopa опорных импульсов соединен с

И, а выход - О

вторыми входами первых элементов И всех узлов формирования импульсов, а выход второго генератора опорньх импульсов соединен с информационна входом ключевого элемента, выходы переполнения счетчиков п узлов формирования импульсов соединены с соо г ветствующими входами элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ является выходом блока формирования времени ожидания, а выходы вторых элементов И узлов формирования импульсов являются труп пой выходов блока формирования времени ожидания.

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и предназначено для применения в системах автоматизированного проектирования при разработке и моделировании систем сбора и обработки данных. Цель изобретения заключается в расширении функциональных возможностей устройства за счет моделирования систем с повторными вызовами и ограниченным временем ожидания повторных вызовов. Устройство содержит генератор случайного потока импульсов сообщений, модели систем сбора и обработки, блок формирования времени ожидания, элемент ИЛИ и элемент НЕ. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Выл.

PUt.1

.вых.2 (на 6/1.22}

вх.г1отбл.П)