Устройство для моделирования систем массового обслуживания Советский патент 1991 года по МПК G06F15/407 

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и предназначено для моделирования работы системы массового обслуживания.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования пакетной передачи информации в сети ЭВМ и задания мак- симального времени доведения пакета информации до получателя.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - вероятностный коммутатор ,

Устройство содержит генератор 1 случайного потока импульсов заявок, генератор 2 тактовых импульсов, первый элемент ИЛИ 3, триггер 4, блок

5случайной временной задержки, уз- лы 6 повторных вызовов, второй элемент ИЛИ 7, счетчик 8 импульсов, третий элемент ШШ 9, причем узел

6моделирования повторных вызовов содержит первый элемент 10 задержки, вероятностный коммутатор 11, триггер

12, элемент И 13, второй элемент 14 задержки, первый элемент ИЛИ 15, генератор 16 импульсов повторных вызовов, тактовый 17 и информационный 18 входы, второй элемент ИЛИ 19.

Вероятностный коммутатор содержит- (фиг. 2) триггер 20, элементы И 21 и

22и элемент 23 задержки. В зависимости от величины задержки в элементе

23изменяется продолжительность нахождения триггера 20 в каждом из состояний по отношению к периоду тактовых импульсов. Поэтому входной сигнал проходит через каждый из элементов

И 21 и 22 с заданной вероятностью. Если при передаче запроса от одного узла 6 к другому узлу 6 необходимо Изменять приоритет самого запроса, то вместо общего генератора 2 в каждом узле 6 надо иметь свой генератор тактовых импульсов, частота импульсов которого соответствует приоритету запроса в данном узле моделирования повторных вызовов.

Генератор 1 имитирует входной поток заявок с требуемым законом распределения . Особенностью работы генератора 1 является то, что при наличии сигнала на его входе запрета от триггера 4 импульсы на его выходе не по- являются, хотя сам он находится в работоспособном состоянии. Такой генератор может быть выполнен в виде обыч

5

Q

5

5

0

5

0

45

50

ного генератора случайных импульсов, выход которого соединен с одним входом элемента И, на второй вход которого подаются стробирующие импульсы (сигналы) от триггера 4.

Генератор 2 вырабатывает последовательность тактовых импульсов, необходимых как для работы вероятностного коммутатора, так и для пересчета счетчиком 8.

Блок 5 имитирует случайную.задержку входного сигнала, равную случайной продолжительности обслуживания заявки.

Узлы 6 предназначены для инициирования повторных вызовов при плохом качестве обслуживания пакета информации.

Счетчик 8 производит подсчет тактовых импульсов генератора 2, что соответствует времени прохождения запроса.

Элемент 10 задержки в каждом узле моделирования повторных вызовов пред назначен для моделирования продолжи- тельности работы (случайной или неслучайной) каждого узла или подсистемы моделируемой системы массового обслуживания, в которых могут возникать повторные вызовы. Вероятностный коммутатор 11 моделирует возникновение повторных вызовов с заданной вероятностью,

Элемент 14 задержки предназначен для обеспечения устойчивого запуска - генератора 16, чтобы он был сначала остановлен, а потом, при необходимости, запущен.

Генератор 16 вырабатывает импульсы повторного вызова, которые могут быть или регулярными, или случайными и распределенными по требуемому закону, в зависимости от конкретного выполнения конструкции генератора.

Вербальную модель работы устройства рассматривают на примере работы сети ЭВМ. Сеть ЭВМ представлена в виде некоторого числа ЭВМ, которые связаны между собой с помощью узлов коммутации (УК). 0§мен информацией между ЭВМ осуществляется с помощью пакетов информации, которые имеют различный приоритет. При передаче пакета информации от одной ЭВМ к другой он проходит ряд коммутаторов, в каждом из которых обслуживается некоторое время. После окончания обслуживания в каждом коммутаторе оценивается качество обслуживания. При его

высоком качестве пакет информации передается в следующий коммутатор, при плохом качестве обслуживается в этом коммутаторе повторно. Таким образом возникают повторные вызовы.Повторные вызовы инициируются только в рамках одного УК и не зависят от других УК. Время доведения пакета информации от одной ЭВМ к другой ограничено определенной величиной, которая задается в процессе моделирования. Если время доведения пакета информации от одной ЭВМ к другой превышает эту величину, то пакет информации снимается с дальнейшей передачи. Это означает, что информация, заключенная в пакете, устарела и должна быть уничтожена. При достижении пакета информации ЭВМ-получателя в течение случайного периода времени происходит его обработка, после чего весь цикл моделирования повторяется снова,

В соответствии с приведенной моделью работа устройства осуществляется следующим образом.

В исходном состоянии все триггеры 12 установлены в нулевое состояние и нулевой сигнал на прямых выходах триггеров 12 закрывают соответствующие элементы И 13. Триггер 4 в исходном состоянии устанавливается в положение, при котором запрещающий сигнал на входе генератора 1 отсутствует. Этот генератор вырабатывает импульс сигнала заявки, который через элемент ИЛИ 19 первого узла 6 поступает на элемент 10 задержки и после элемента задержки1 на вероятностный коммутатор 11. Величина задержки в элементе 10 задержки первого узла 6 выбирается соответственно времени распознавания пакета информации и

0

5

0

5

0

5

0

гер 12 в единичное состояние, и тем самым элемент И 13 открывается для прохождения тактовых импульсов с генератора 2 через элемент ИЛИ 7 на счетный вход счетчика 8. В результате счетчик 8 начинает отсчет суммарного времени передачи пакета информации от ЭВМ-отправителя до ЭВМ-получателя. Этот же сигнал с второго выхода вероятностного коммутатора 11 проходит через элемент ИЛИ 15 и подтверждает нерабочее состояние генератора 16, а через некоторое время переходных процессов сигналом с выхода элемента 14 задержки запускается генератор 16 импульсов и в пределах соответствующего узла устройство переходит в режим повторного вызова. Одновременно с запуском генератора 16 сигналом с выхода элемента 14 задержки через элемент ИЛИ 3 триггер 4 переводится в состояние, при котором сигнал с его выхода запрещает появление на выходе генератора 1 импульсов заявок до окончания режима повторных вызовов. Импульсы с выхода генератора 16 через элементы ИЛИ 19 поступают снова на вход своего узла моделирования вызовов и имитируют работу узла коммутации пакетов информации.

Таким образом, в процессе своей передачи пакет информации последовательно проходит все узлы коммутации и, если время этой передачи не превышает заданной величины, то сигнал с выхода последнего узла моделирования повторных вызовов поступает на вход блока 5 случайной временной задержки, что отождествляется с доставкой пакета информации до ЭВМ-получателя. ЭВМ-получатель обрабатывает приятный пакет информации в течение случайного интервала времени, модели-

его обслуживания В случае качествен- дд РУемого блоком 5 случайной временной

ного обслуживания в первом узле 6 появляется сигнал на первом выходе вероятностного коммутатора 11 первого узла 6 и поступает на вход элемента ИЛИ 19 второго узла 6. В случае низкого качества обслуживания сигнал появляется на втором выходе вероятностного коммутатора 11.

Поскольку работа цепочки из элементов 19, 10-16 во всех узлах одинакова, то ее работу можно рассматривать на примере работы первого узла 6. Сигнал со второго выхода вероятностного коммутатора 11 переводит триг50

55

задержки, освобождает буферную память от принятого пакета и посылает сигнал к ЭВМ-отправителю о готовности принять новый пакет информации для обработки. В устройстве сигнал готовности с выхода блока 5 случайной временной задержки через элемент ИЛИ 9 поступает на вход триггера 4 и переводит его в такое состояние, что он сво им разрешающим потенциалом на входе генератора 1 разрешает прохождение новых импульсов потока заявок. Если время передачи пакета превышает заданную величину, то в этом случае

РУемого блоком 5 случайной временной

задержки, освобождает буферную память от принятого пакета и посылает сигнал к ЭВМ-отправителю о готовности принять новый пакет информации для обработки. В устройстве сигнал готовности с выхода блока 5 случайной временной задержки через элемент ИЛИ 9 поступает на вход триггера 4 и переводит его в такое состояние, что он своим разрешающим потенциалом на входе генератора 1 разрешает прохождение новых импульсов потока заявок. Если время передачи пакета превышает заданную величину, то в этом случае

происходит переполнение счетчика 8, пакет снимается с дальнейшей передачи и в каждом узле происходит сброс первого 10 и второго 14 элементов задержки, сброс триггера 12 и подтверждение нерабочего состояния генератора 16, а через элемент ИЛИ 9 триггер 4 возвращается в состояние, обеспечивающее появление новой заявки на выходе генератора 1,

Таким образом, устройство позволяет моделировать передачу вызова (пакета информации) от одного узла к другому с инициализацией повторных вызовов в пределах определенного узла. Кроме того, устройство позволяет ограничивать время передачи вызова от отправителя до получателя вызова.

Статистические характеристики моделируемой системы могут быть определены известными методами по показаниям счетчиков импульсов, подключенных к выходам различных элементов устройства. Формула изобретения

Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор случайного потока импульсов заявок, триггер, первый и второй элементы ИЛИ, блок случайной временной задержки и К узлов моделирования повторных вызовов, каждый из которых содержит генератор импульсов повторных вызовов, первый и второй элементы задержки, вероятностный коммутатор, первый элемент ИЛИ,причем в каждом узле моделирования повторных вызовов выход первого элемента задержки соединен с входом вероятнос

ного коммутатора, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам первого элемента ИЛИ своего узла моделирования повторных вызовов, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом останова работы генератора импульсов повторных вызовов, второй выход вероятностного коммутатора подключен к входу запуска второго элемента задержки, выход которого соединен с входом запуска генератора импульсов повторных вызовов и соответствующим входом первого элемента ИЛИ устройства, выход которого соединен с единичным входом триггера устройства, прямой выход которого подключен к входу останова работы гене- ратора случайного потока импульсов

0

5

0

5

заявок, первый выход вероятностного коммутатора К-го узла моделирования повторных вызовов соединен с входом блока случайной временной задержки, выход которого является выходом об- служенных заявок устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования пакетной передачи информации в сети ЭВМ и задания .максимального времени доведения пакета информации до получателя, в него введены третий элемент ИЛИ и счетчик импульсов, а в каждый узел моделирования повторных вызовов введены второй элемент ИЛИ,триггер и элемент И причем в каждом узле моделирования повторных вызовов выход генератора импульсов повторных вызовов соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу запуска первого элемента задержки, второй выход вероятностного коммутатора соединен с единичным входом триггера своего узла моделирования повторных вызовов, прямой выход триггера подключен к первому входу элемента И, выходы элементов И узлов моделирования повторных выходов соединены с соответствующими входами второго элемента ИЛИ устройства, выход которого подключен к счетному входу счетчика импульсов, выход переполнения которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ устройства, установочными входами первых и вторых элементов задержки, нулевыми входами триггеров и третьими входами первых элементов ИЛИ всех узлов моделирования повторных вызовов, тактовый вход вероятностного коммутатора соединен с вторым входом элемента И и с тактовым входом узла моделирования повторных вызовов, выход генератора случайного потока импульсов заявок соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ первого узла моделирова- ния повторных вызовов, а первый выход вероятностного коммутатора 1-го узла 0 моделирования повторных вызовов соединен с вторым входом (,K-1) второго элемента ИЛИ (i-H)-ro узла моделирования повторных вызовов, выход блока случайной временнсй задержки под- . ключей к второму входу третьего элемента ИЛИ устройства, выход которого подключен к нулевому входу триггера устройства.

0

35

0

45

55

Фаг. 2