Устройство для моделирования процесса обслуживания заявок Советский патент 1991 года по МПК G06N7/08 

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться для моделирования работы систем массового обслуживания с одним прибором и двумя потоками заявок различных приоритетов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем реализации режима динамического приоритета в обслуживании разноприори- тетных заявок.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит первый вход 1 заявок низкого приоритета, второй вход 2 заявок высокого приоритета, первый, второй элементы 3 и 4 ЗАПРЕТ, третий ключ 5, пятый элемент 6 ЗАПРЕТ, первый, второй элементы И 7, 8, первый, второй реверсивные счетчики 9 и 10, первый, второй элементы ИЛИ 11, 12, третий триггер 13, первый, второй мультиплексоры 14 и 15, третий элемент 16 ЗАПРЕТ, пятый, третий элементы И 17, 18, элемент 19 задержки, элемент 20 РАВНОЗНАЧНОСТЬ, второй триггер 21, четвертый, пятый, третий элементы ИЛИ 22, 23, 24, четвертый элемент 25 ЗАПРЕТ, первый триггер 26, второй, первый ключи 27 и 28, восьмой элемент ИЛИ 29, четвертый элемент И 30, разделительный диод 31, шестой, девятый элементы ИЛИ 32, 33, первый второй генераторы 34 и 35 импульсов со случайным интервалом следования, первый, второй демультиплексоры 36 и 37, седьмой, десятый элементы ИЛИ 38, 39, первый и второй выходы 40 и 41.

Вербальной моделью работы устройства является следующая.

Два случайных потока разноприоритет- ных заявок обслуживаются одним прибором. При занятости обслуживающего прибора заявки каждого из потоков становятся в свою очередь, ограниченную по дли- не. Заявки низкого приоритета принимаются к обслуживанию, если нет очереди заявок высокого приоритета.

При моделировании абсолютного приоритета в дисциплине обслуживания поступившая заявка высокого приоритета прерывает обслуживание заявки низкого приоритета, принимается к обслуживанию, после которого, если нет очереди заявок высокого приоритета, возобновляется обслуживание заявки низкого приоритета.

При моделировании относительного приоритета в дисциплине обслуживания поступившая заявка высокого приоритета принимается к обслуживанию только после освобождения обслуживающего прибора независимо от того, заявка какого приоритета обслуживалась.

При моделировании динамического приоритета в дисциплине обслуживания приоритет на обслуживание получает входящий поток заявок высокого или низкого приоритета в зависимости от того, у какого потока заполнена очередь, причем, если входные очереди заполнены у обоих потоков, то преимуществом пользуется поток заявок высокого приоритета.

0 Потоки заявок на обслуживание на входах 1 и 2 представляют случайные импульсные последовательности, интервалы между которыми распределены по определенным (разным или одним и тем же) законам.

5Моделью обслуживающего прибора являются генераторы 34 и 35. Закон распределения случайных импульсов на их выходах один и тот же, так как они моделируют один и тот же прибор. Временной интервал от

0 момента запуска генераторов до появления импульса на их выходе случаен и распределен по принципу, принятому законом обслуживания.

Блоки 4, 8, 10, 12 и блоки 3, 7, 9, 11

5 моделируют очередь заявок соответственно высокого и низкого приоритетов и ее ограничение по длине.

При разомнутых ключах 5, 27, 28 моделируется режим абсолютного приоритета в

0 обслуживании заявок, при разомкнутом ключе 5 и замкнутых ключах 27 и 28 - режим относительного приоритета, при замкнутом ключе 5 моделируется режим динамического приоритета.

5Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии в реверсивных счетчиках 9 и 10 записан нуль, в результате чего открыты элементы 3,4,6 ЗАПРЕТ. Триг0 геры 21 и 26 установлены в единичное положение, при котором имеются напряжения на соответствующих входах элементов И 17 и 18. При этом элемент 25 ЗАПРЕТ открыт по инверсному входу. Триггер 13 находится

5 в нулевом состоянии, при котором к выходам мультиплексоров 14 и 15 подключены соответственно первый и второй информационные входы, а к входам демультиплексо- ров 36 и 37 - их первые выходы. В

0 дальнейшем работа устройства во всех режимах происходит автоматически.

В режиме абсолютного приоритета (ключи 5, 27, 28 разомкнуты) заявка низкого приоритета с входа 1 через открытый эле5 мент 3 ЗАПРЕТ поступает на суммирующий вход счетчика 9. На входе элемента ИЛИ 11 появляется напряжение. Через мультиплексор,14, открытый элемент 16 ЗАПРЕТ, элемент И 18, элемент 25 ЗАПРЕТ, диод 31 напряжение запускает генератор 34 импульсов. При этом триггер 26 опрокидывается и закрывает элемент И 18.

Заявки низкого приоритета, поступившие в момент занятости обслуживающего прибора, ставятся в очередь, увеличивая содержимое счетчика 9. При заполнении счетчика 9 на выходе элемента И 7 появляется сигнал, закрывающий элемент 3 ЗАПРЕТ, ограничивая длину очереди.

После окончания обслуживания сигнал с выхода генератора 34 проходит через де- мультиплексор 36 и элемент ИЛИ 38 на выход 40 обслуженных заявок низкого приоритета. Одновременно с первого выхода демультиплексора 36 сигнал проходит через элемент ИЛИ 32 и уменьшает длину очереди заявок низкого приоритета на единицу, списывая ее из счетчика 9 по вычитающему входу. Триггер 26 устанавливается в исходное состояние и, если имеется очередь в счетчике 9. то сигналом с выхода элемента ИЛИ 11 вновь запускается генератор 34, и работа устройства повторяется.

Обслуживание заявок высокого приоритета при отсутствии заявок низкого приоритета происходит аналогично с образованием очереди и ее ограничением с помощью блоков 4, 8, 10, 12. Сигнал с элемента ИЛИ 12 через мультиплексор 15, открытый элемент И 17 запускает генератор 35. При этом закрывается элемент 16 ЗАПРЕТ, препятствуя поступлению на обслуживание заявок низкого приоритета до окончания обслуживания всех заявок высокого приоритета из очереди, опрокидывается триггер 21, снимая напряжение с входа элемента И 17 на время обслуживания высокоприоритетной заявки и закрывая элемент 25 ЗАПРЕТ.

Закрытие элементов 16 и 25 ЗАПРЕТ необходимо, так как при отсутствии очереди высокоприоритетных заявок заявка низкого приоритета могла бы пройти на запуск генератора 34, несмотря на то, что заявка высокого приоритета еще обслуживается. Поэтому элемент 16 ЗАПРЕТ закрывается на время существования очереди высокоприоритетных заявок, а элемент 25 ЗАПРЕТ закрывается на время обслуживания высокоприоритетной заявки.

После окончания обслуживания высокоприоритетной заявки сигнал с выхода генератора 35 уменьшает очередь в счетчике 10 и переводит триггер 21 в исходное состояние, открывая элементы И 17 и 25 ЗАПРЕТ. Если имеется очередь в счетчике 10, то сигнал с выхода элемента ИЛИ 12 снова запускает генератор 35, и работа устройства повторяется.

Если очередь высокоприоритетных заявок отсутствует, то на обслуживание поступает заявка низкого приоритета.

Заявка высокого приоритета, поступив- шая в момент обслуживания заявки низкого приоритета, с входа 2 через элемент 4 ЗАПРЕТ, счетчик 10, элемент ИЛИ 12 и элемент И 17 запускает генератор 35, опрокидывает триггер 21, закрывая элемент

И 17 и элемент 25 ЗАПРЕТ на время обслуживания высокоприоритетной заявки, и устанавливает генератор 34 в исходное состояние, имитируя прерывание обслуживания заявки низкого приоритета.

После появления сигнала на выходе генератора 35 содержимое счетчика 10 умень- шается на единицу, триггер 21 устанавливается в исходное состояние, одновременно сигнал с выхода генератора 35

через демультиплексор 37, элемент ИЛИ 33 и открытый по первому входу от триггера 26 элемент И 30 запускает генератор 34, имитируя повторное обслуживание заявки низкого приоритета. Она обслуживается

генератором 34, если нет в очереди заявок высокого приоритета.

После окончания обслуживания всех заявок высокого приоритета и после них заявок низкого приоритета устройство

приходит в исходное состояние.

В режиме относительного приоритета (ключи 27, 28 замкнуты, ключ 5 разомкнут), если первой поступила заявка высокого приоритета, то ее обслуживание ничем не

отличается от обслуживания в предыдущем режиме.

Обслуживание заявок низкого приоритета, если нет заявок высокого приоритета, так же аналогично предыдущему режиму.

Отличием работы устройства в этом режиме от режима абсолютного приоритета является следующее.

При поступлении на обслуживание сначала заявки низкого приоритета, а до окончания ее обслуживания - заявки высокого приоритета. Заявка высокого приоритета к обслуживанию не принимается до окончания обслуживания заявки низкого приоритета. Это обеспечивается тем, что сигнал с

выхода элемента 25 ЗАПРЕТ одновременно через ключ 28 опрокидывает триггер 21, снимая напряжение с входа элемента И 17, препятствуя поступлению заявки высокого приоритета на обслуживающий прибор - генератор 35, до окончания обслуживания заявки низкого приоритета.

После окончания ее обслуживания сигнал с выхода генератора 34 одновременно через демультиплексор 36, элемент ИЛИ 32

и ключ 27 приводит триггер 21 в исходное положение.

В режиме динамического приоритета (ключ 5 замкнут) первоначально триггер 13 находится в нулевом состоянии, при котором к выходам мультиплексоров 14 и 15 подключены соответственно их первый и второй информационные входы, а к входам демультиплексоров 36 и 37 подключены их первые выходы.

Таким образом, устройство работает аналогично указанным случаям в режиме абсолютного или относительного приоритетов (в зависимости от положения ключей 27 и 28).

В случае, если входная очередь высокого приоритета заполнена не до конца, а входная очередь заявок низкого приоритета - до конца, то сигнал с выхода элемента И 7 через ключ 5 и элемент 6 ЗАПРЕТ устанавливает триггер 13 в единичное состояние, тем самым к выходам мультиплексоров 14 и 15 подключены соответственно второй и первый информационные входы, а входы демультиплексоров 36 и 37 подключаются к вторым выходам. В то же время, при переключении триггера 13 сигнал с выхода элемента 20 РАВНОЗНАЧНОСТЬ устанавливает генератор 35 импульсов в исходное состояние, не допуская потери принятой к обслуживанию заявки высокого приоритета, и через элементы ИЛИ 23, 22 устанавливает триггер 21 в состояние, при котором открывается элемент И 17.

Таким образом, приоритет передается заявкам низкого приоритета. По окончании обслуживания заявки низкого приоритета сигнал с второго выхода демультиплексора 37 опрокидывает через элементы ИЛИ 29. 22 триггер 21, открывая элемент И 17, через элемент ИЛИ 38 поступает на выход 40 обслуженных заявок низкого приоритета и через элемент ИЛИ 32 поступает на вычитающий вход счетчика 9, уменьшая на единицу длину очереди заявок низкого приоритета. При заполнении входной очереди высокого приоритета сигналом с элемента И 8 через элемент 6 ЗАПРЕТ триггер 13 устанавливается в нулевое состояние

Схема перекоммутируется, происходит передача приоритета заявкам высокого приоритета.

В отличие от прототипа устройство позволяет также моделировать режим обслуживания заявок с динамическим приоритетом, что расширяет функциональные возможности устройства, так как практически исключает потерю заявок низкою приоритета при заполненной очереди, если

обрабатываются заявки высокого приоритета.

Формула изобретения Устройство для моделирования процесса обслуживания заявок, содержащее первый - четвертый элементы ЗАПРЕТ, прямые входы первого и второго элементов ЗАПРЕТ являются соответственно первым и вторым входами устройства, выходы первого и вто0 рого элементов ЗАПРЕТ соединены с суммирующими входами соответственно первого и второго счетчиков, первые выходы которых соединены с соответствующими входами соответственно первого и второго

5 элементов И, выходы которых соединены с инверсными входами соответственно первого и второго элементов ЗАПРЕТ, вторые выходы первого и второго счетчиков соединены с соответствующими входами соответ0 ственно первого и второго элементов ИЛИ, выход третьего элемента ЗАПРЕТ соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с прямым входом четвертого элемента ЗАПРЕТ, выход кото5 рого соединен с входами первого ключа, разделительного диода и входом установки в О первого триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с вторым входом третьего элемента И и с

0 первым входом четвертого элемента И, выход которого объединен с выходом разделительного диода и подключен к входу Пуск первого генератора импульсов, выход первого ключа соединен с первым входом

5 третьего элемента ИЛИ, четвертый элемент ИЛИ, выход которого и выход третьего элемента ИЛИ соединены соответственно с входом установки в 1 и входом установки в О второго триггера, инверсный и прямой

0 выходы которого соединены соответственно с инверсным входом четвертого элемента ЗАПРЕТ и первым входом пятого элемента И, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, устано5 вочным входом первого генератора импульсов и входом Пуск второго генератора импульсов, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет реализа0 ции режима динамического приоритета в обслуживании разноприоритетных заявок, в него введены пятый элемент ЗАПРЕТ, третий триггер, пятый - десятый элементы ИЛИ, первый, второй мультиплексоры, пер5 вый, второй демультиплексоры, элемент задержки, элемент равнозначности и третий ключ, вход и выход которого подключены соответственно к выходу первого элемента И и прямому входу пятого элемента ЗАПРЕТ, инверсный вход которого объединен

с входом установки в О третьего триггера и подключен к выходу второго элемента И, выход пятого элемента ЗАПРЕТ соединен с входом установки в 1 третьего триггера, прямой выход которого соединен с адрес- ными входами первого, второго мультиплексоров, первого, второго демультиплексоров и первым входом элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, инверсный выход третьего триггера соединен через элемент задержки с вторым входом элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, выход которого соединен с установочным входом второго генератора импульсов и первым входом пятого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом чет- вертого элемента ИЛИ, выходы первого и второго генераторов импульсов соединены с информационными входами соответственно первого и второго демультиплексоров, первый выход первого демультиплексора соединен с первыми входами шестого и седьмого элементов ИЛИ, выход шестого элемента ИЛИ соединен с входом установки в Г первого триггера, вычитающим входом первого счетчика и входом второго ключа, выход которого соединен с первым входом восьмого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, второй выход первого демультиплексора соединен с первыми входами девятого и десятого элементов ИЛИ, выход девятого элемента ИЛИ соединен с вторыми входами четвертого элемента И, пятого элемента ИЛИ и с вычитающим входом второго счетчика, первый выход второго демультиплексора соединен с вторыми входами девятого и десятого элементов ИЛИ, второй выход второго демультиплексора соединен с вторыми входами шестого, седьмого и восьмого элементов ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен с первыми информационными входами первого и второго мультиплексоров выход второго элемента ИЛИ соединен с вторыми информационными входами первого и второго мультиплексоров, выход первого мультиплексора соединен с прямым входом третьего элемента ЗАПРЕТ, выход второго мультиплексора соединен с инверсным входом третьего элемента ЗАПРЕТ и вторым входом пятого элемента И, выходы седьмого и десятого элементов ИЛИ являются соответственно первым и вторым выходами устройства.

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться для моделирования работы систем массового обслуживания с одним прибором и двумя потоками заявок различных приоритетов. В зависимости от положения ключей 5, 27, 28 устройство может работать в режимах с абсолютным, относительным и динамическим /зависящим от заполнения очереди заявок в счетчиках 9 и 10/ приоритетами, что расширяет функциональные возможности устройства. Устройство содержит входы 1 и 2 заявок соответственно низкого и высокого приоритетов, элементы 3, 4, 6, 16, 25 ЗАПРЕТ, элементы И 7, 8, 17, 18, 30, реверсивные счетчики 9, 10, элементы ИЛИ 11, 12, 22, 24, 29, 32, 33, 38, 39, триггеры 13, 21, 26, мультиплексоры 14, 15, элемент 19 задержки, элемент 20 равнозначности, разделительный диод 31, генераторы 34, 35 импульсов со случайным интервалом следования, демультиплексоры 36, 37, выходы 40 и 41 заявок соответственно низкого и высокого приоритетов. 1 ил.