Устройство для моделирования многоканальных систем массового обслуживания Советский патент 1991 года по МПК G06N7/08 

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники/ а именно к устройствам для моделирования систем, которые могут быть представлены в виде многоканальных систем массового обслуживания.

Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет распределения заявок по наименее загруженным каналам обслуживания.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит каналы 1 обслуживания заявок, каждый из которых состоит из триггера 2, первого 3 и второго 4 элементов И, элемента задержки 5, третьего элемента И 6, элемента ИЛИ 7, формирователя импульсов 8, блок управления временем обслуживания 9, состоящий из генератора случайного потока импульсов 10 и элементов 11 задержки, генератор 12 входного потока заявок, первый 13 и второй 14 элементы И, первый 15 и второй 16 элементы ИЛИ, первый 17 и второй 18 триггеры, входы 19, 20 задания режима работы, каждый канал 1 обслуживания заявок содержит четвертый элемент И 21 р счетчик 22 времени занятости, а устройство содержит группу мультиплексоров 23, первый 24 и второй 25 регистры памяти, схему 26 сравнения, генератор 27 тактовых импульсов, третий элемент И 28, счетчик 29 адреса, первый дешифратор 30, первый регистр адреса 31, четвертый элемент И 32, группу элементов И 33, третий элемент ИЛИ 34, формирователь 35 импульсов, первый элемент 36 заО

со

со о

00

держки, четвертый элемент ИЛИ 37, второй 38 и третий 39 элементы задержки, пятый 40 и шестой 41 элементы И, пятый 42 и шестой 43 элементы ИЛИ, четвертый элемент задержки 44, первый элемент НЕ 45, седьмой 46 и девятый 47 элементы И, третий триггер 48, счетчик 49 потерянных заявок, счетчик 50 обслуженных заявок, второй 51 и третий 52 регистры адреса, второй дешифратор 53, четвертый триггер 54, десятый элементы И 55, счетчик времени цикла 56, генератор 57 импульсов времени, вход 58запуска, второй элемент НЕ 59, восьмой элемент И 60, пятый элемент задержки 61, седьмой элемент ИЛИ 62.

Формирователь импульсов 8 каждого из каналов обслуживания заявок 1 и формирователь 35 импульсов представляют собой схемы, предназначенные для формирования на своих выходах импульсов положительной (разрешающей) полярности в случаях, когда на их входах появляются перепады сигналов из низкого в высокий уровень.

Устройство работает следующим образом

Перед началом моделирования все триггеры 2 каналов 1 обслуживания заявок установлены в единичные состояния (все каналы свободны). Триггеры 17, 48, 54 устройства, а также регистры 24, 25, счетчик адреса 29. регистры адресов 31,51, 52, счетчик потерянных 49 и счетчик обслуженных 50 заявок, счетчик времени цикла 57, счетчики времени занятости 22 всех каналов обслуживания заявок 1 установлены в нулевые состояния. Состояние триггера 18 безразлично,

Обслуживание заявок в каналах обслуживания заявок 1 может происходить в двух режимах: режим с детерминированным временем обслуживания, равным времени задержки в элементах задержки 5, режим со случайным временем обслуживания, определяемым блоком 9. Задание режима обслу- живания осуществляет триггер 18, установка которого в одно или другое состояние осуществляется сигналами, поступающими по соответствующим входам 19 и 20.

Процесс обслуживания заявки в каком- либо канале 1 обслуживания заявок происходит следующим образом. При совпадении на входах элемента И 3 канала обслуживания трех разрешающих сигналов: с выхода единичного состояния триггера 2 своего канала, с соответствующего выхода дешифратора 53 и с выхода единичного состояния триггера 17 устройства - заявка считается принятой на обслуживание, При этом в канале сигнал с выхода элемента И 3 устанавливает в нулевое состояние триггер 2 и поступает на вход элемента 5 задержки. Сигнал с инверсного выхода триггера 2 открывает элемент И 21 для прохождения

сигналов с генератора импульсов времени 57 на вход счетчика времени занятости 22 канала. Сигнал о выходе элемента И 3 поступает также на вход формирователя 8, с выхода которого импульс, являющийся

признаком того, что заявка принята на обслуживание каналом 1, поступает на вход элемента ИЛИ 15 устройства. С выхода элемента ИЛИ 15 импульс поступает на установку регистра адреса 52 в нулевое состояние ( сбрасывает адрес канала, принявшего заявку на обслуживание) и уставнавливает триггер 17 в г /левое состояние.

При нулевом состоянии триггера 18 разрешающим сигналом с инверсного выхода открывается элемент И 4 и обслуживание заявок происходит с постоянным временем обслуживания. Через время задержки на элементе 5 сигнал заявки через элементы И

4 и ИЛИ 7 поступает на вход триггера 2 переводя триггер 2 в единичное состояние, что имитирует окончание обслуживания заявки. При этом закрывается элемент И 21 канала для прохождения сигналов с генератора импульсов времени 57 на счетчик времени занятости 22 канала.

При единичном состоянии триггера 18, когда с его выхода на вход элемента И 6

канала 1 поступает разрешающий сигнал, с соответствующего данному каналу 1 выхода элемента задержки группы элементов задержки 11 блока 9 сигнал поступает на вход элемента И 6 канала 1 и далее через элемент

ИЛИ 7 на установку триггера 2 в единичное состояние, имитируя окончание обслуживания заявки в канале.

Процесс моделирования начинается с подачи по входу 58 сигнала начала моделирования, который устанавливает триггер 54 в единичное состояние. Разрешающий сигнал с прямого выхода триггера 54 открывает элементы И 13 и 55. В результате импульсы с генератора 57 через элемент И 55 поступают на вход счетчика 56, в котором осуществляется подсчет времени, прошедшего с начала моделирования. В то же время импульсы входного потока заявок поступают от генератора 12 через элемент И 13 на

входы элементов И 14 и 46. Так, если хотя бы один из каналов обслуживания заявок 1 свободен, то на выходе элемента ИЛИ 16 существует разрешающий сигнал, который открывает элемент И .14 для прохождения очередного импульса входного потока заявок с генератора 12.

Далее осуществляется процесс поиска свободного канала обслуживания заявок 1 с наименьшим адресом и минимальной загрузкой.

В этом случае очередной импульс вход- ного потока заявок с выхода элемента И 14 устанавливает в нулевое состояние счетчик адреса 29 и в единичные состояния триггеры 17 и 48 и поступает на вход счетчика 50, увеличивая значение его кода на единицу, а пройдя ИЛИ 37, устанавливает в нулевые состояние регистр 24. регистр адреса 31, а также, пройдя элемент ИЛИ 43, устанавливает в нулевые состояния регистр 25 и регистр адреса 51. Разрешающий сигнал с выхода единичного состояния триггера 17 открывает эпемент И 28 для прохождения импульсов с генератора тактовых импульсов 27 на вход счетчика адреса 29. На выходах счетчика адреса 29 формируются двоичные коды адресов каналов обслуживания заявок 1, которые дешифрируются дешифратором 30, При совпадении разрешающих сигналов с выхода единичного состояния триггера 2 первого (наимень- шего) по адресу свободного канала обслуживания заявок 1 и с соответствующего ему выхода дешифратора 30 на выходе соответствующего данному каналу обслуживания заявок 1 элемента И 33 появляется сигнал, который поступает на соответствующий вход элемента ИЛИ 34. Этот сигнал с выхода элемента ИЛИ 34, пройдя формирователь импульсов 35 и элемент ИЛИ 370 осуществляет начальную установку регист- ра 24 и регистра адреса 31, а лройдя элемент задержки 36, осуществляет запись кода адресов свободного канала обслуживания заявок 1 со счетчика адреса 29 в регистр адреса 31, и далее, с задержкой на элемент 38, этот же сигнал осуществляет запись кода времени занятости канала обслуживания заявок 1, адрес которого установлен в данный момент на регистре адреса 31, со счетчика времени занятости 22 этого канала 1 через мультиплексоры группы 23 в регистр 24. Таким образом, в регистре 24 записывается код времени занятости первого (наименьшего) по адресу свободного канала 1. Далее сигнал с выхода элемента задержки 38, пройдя элемент задержки 39, поступает на элементы И 40 и 41. Так как в регистре 24 в этот момент находится код времени занятости первого (наименьшего) по адресу свободного канала 1 среди кана- лов обслуживания заявок, а регистр 25 находится в нулевом состоянии, то с выхода схемы сравнения 26 на вход элемента И 40 поступает запрещающий (низкого уровня) сигнал. Однако, так как среди каналов обслуживания заявок 1 найден только лишь первый свободный канал, то с прямого выхода триггера 48 на второй вход элемента И 41 поступает разрешающий сигнал. Таким образом, сигнал с выхода элемента И 41 проходит элемент ИЛИ 42, устанавливает триггер 48 в нулевое состояниеДзакрывая тем самым элемент И 41) и, пройдя элемент ИЛИ 43, осуществляет начальную установку (обнуление) регистра 25 и регистра адреса 51. С выхода элемента ИЛИ 42 сигнал с задержкой на элементе 44 осуществляет запись кода времени занятости первого (наименьшего) по адресу свободного канала 1 обслуживания заявок из регистра 24 в регистр 25, а кода адреса этого канала - из регистра адреса 31 в регистр 51 адреса.

В случае, если есть свободные каналы обслуживания заявок 1, адреса которых больше, чем адрес канала, код которого записан в регистр адреса 51, то при появлении на соответствующем адресе следующего свободного канала 1 выходе первого дешифратора 30 разрешающего сигнала на выходе соответствующего элемента И группы элементов И 33 появляется разрешающий сигнал, который, пройдя элемент ИЛИ 34, формируется в импульс на элементе 35, с выхода которого, пройдя элемент ИЛИ 37, обнуляет регистр адреса 31 и регистр 24. Этот же импульс с задержкой на элементе 36 производит запись кода адреса следующего свободного канала 1 со счетчика адреса 29 на регистр адреса 31 и далее, с задержкой на элементе 38, производит запись содержимого счетчика времени занятости 22 канала 1, код адреса которого установлен на первом регистре адреса 31, в регистр 24.

Если значение кода времени занятости (то есть загрузка) первого свободного канала 1, хранящегося в регистре 25, равно или меньше значения кода времени занятости следующего свободного канала 1, хранящегося в регистре 24. то на выходе схемы сравнения 26 существует запрещающий сигнал; в противном случае; если загрузка следующего свободного канала меньше загрузки первого свободного канала, то на выходе схемы сравнения 26 существует разрешающий сигнал. Тогда импульс с выхода элемента задержки 38 с задержкой на элементе 39 поступает на первые входы элементов И 40 и 41 и, при наличии разрешающего сигнала с выхода схемы сравнения 26. проходит элемент И 40, элемент ИЛИ 42 и с выхода элемента ИЛИ 43 обнуляет содержимое регистра 25 и регистра адреса 51, а с задержкой на элементе 44 осуществляет запись кода времени занятости следующего свобедного канала 1 с регистра 24 в регистр 25 и адреса этого канала - с регистра адреса 31 в регистр адреса 51.

В случае, если есть еще свободные каналы обслуживания заявок 1, адреса которых больше адреса канала, код которого записан в регистр 51 адреса, то процесс определения свободного канала с наименьшей загрузкой повторяется, как только на соответствующем очередному свободному каналу 1 выходе дешифратора 30 появится разрешающий уровень сигнала.

При появлении на всех выходах единичных состояний разрядов счетчика адреса 29 высоких уровней сигнала (код III...I), что соответствует появлению разрешающего сигнала на последнем выходе дешифратора 30, на выходе элемента И 32.появляется разрешающий уровень сигнала. Если последний по адресу канал обслуживания заявок свободен (на соответствующем входе элемента ИЛИ 16 разрешающий сигнал), то по окончании вышеописанного процесса проверки времени занятости (загрузки) этого канала на минимальное значение по сравнению с временами занятости (загрузки) свободных каналов 1, имеющих меньшие адреса, сигнал с выхода элемента задержки 44 поступает на вход элемента И 60. Атак как на двух других входах элемента И 60 присутствуют разрешающие сигналы, то с выхода этого элемента сигнал с задержкой на элементе 61 поступает на элемент ИЛИ 62. Если же последний канал обслуживания заявок занят (на входе элемента НЕ 59 нулевой сигнал), то при появлении на выходе элемента И 32 разрешающего сигнала на выходе элемента И 47 формируется также разрешающий сигнал, который поступает на элемент ИЛИ 62. В обоих случаях с выхода элемента ИЛИ 62 формируется сигнал, который осуществляет запись кода адреса канала с наименьшим временем занятости, который хранится в регистре адреса 51, в регистр адреса 52. В результате на одном из выходов дешифратора 53 формируется разрешающий сигнал, по которому на выходе элемента И 3 выбранного канала обслуживания заявок 1 формируется сигнал высокого уровня, (признак приема заявок на обслуживание каналом 1), который, сформировавшись на формирователе импульсов 8 и пройдя элемент ИЛИ 15, устанавливает в нулевые состояния регистр адреса 52 и триггер 17. На этом процесс поиска свободного канала обслуживания заявок 1 с минимальной загрузкой для назначения в него очередной заявки заканчивается.

Устройство готово к обслуживанию следующей заявки, если хотя бы один из каналов 1 свободен, ьсли же все каналы обслуживания заявок 1 заняты, то на выходе элемента ИЛИ 16 существует запрещающий сигнал, который, пройдя элемент НЕ 45, открывает элемент И 46 для прохождения очередного импульса входного потока заявок с генератора 12 на вход счетчика потерянных заявок 49. В результате значение кода на счетчике 49 увеличивается на единицу. В

0 конце цикла моделирования значение кода на счетчике 49 показывает число необслуженных заявок входного потока за заданный цикл,

Окончание моделирования происходит

5 по истечении времени цикла моделирования (Тц), когда наступает переполнение сметчика 56. В этом случае сигнал с выхода счегчика времени цикла 56 устанавливает триггер 54 в нулевое состояние, закрывая

0 тем самым элементы И 13 и 55. На счетчиках 49 и 50 хранятся коды, соответствующие числу потерянных и обслуженных заявок соответственно за цикл моделирования.

Статические характеристики работы

5 многоканальной СМО вычисляются известными методами на основе показаний счетчиков.

Формула изобретения Устройство для моделирования много0 канальных систем массового обслуживания, содержащее каналы обслуживания заявок, каждый из которых состоит из триггера, первого, второго элементов И, элемента задержки, третьего элемента И, элемента ИЛИ,

5 формирователя импульсов, блок управления временем обслуживания, генератор входного потока заявок, первый и второй элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй триггеры, в к-аждом

0 канале обслуживания заявок прямой выход триггера соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с нулевым входом триггера, входом формирователя импульсов и входом элемента задер5 жки, выход элемента задержки соединен с первым входом второго элемента J/I, выход третьего элемента И подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И,

0 выход элемента ИЛИ соединен с единичным входом триггера, выход генератора входного потока зая вок устройства соединен с первым входом первого элемента И устройства, выход которого подключен к первому входу

5 второго элемента И устройства, выход формирователя импульсов каждого канала обслуживания заявок соединен с соответствующим входом первого элемента ИЛИ устройства, прямой выход триггера каждого канала обслуживания, заявок соединен с соответствующим входом второго элемента ИЛИ устройства, выход которого подключен к второму входу второго элемента И устройства, единичный и нулевой входы первого триггера устройства соединены соответственно с выходом второго элемента И устройства и с выходом первого элемента ИЛИ устройства, прямой выход первого триггера устройства подключен к вторым входам первых элементов И всех каналов обслуживания заявок, прямой выход второго триггера устройства соединен с первыми входами третьих элементов И всех каналов обслуживания заявок, вторые входы которых подключены соответственно к выходам блока управления временем обслуживания, нулевой выход второго триггера устройства соединен с вторым входами вторых элементов И всех каналов обслуживания заявок, единичный и нулевой входы второго триггера устройства являются входами выбора режима работы устройства, о т- личающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет распределения заявок по наименее за- груженным каналам обслуживания, каждый канал обслуживания заявок дополнительно содержит четвертый элемент И и счетчик времени занятости, а устройство дополнительно содержит группу мультиплексоров, первый и второй регистры памяти, схему сравнения, генератор тактовых импульсов, с третьего по десятый элементы И, счетчик адреса, два дешифратора, три регистра адреса, группу элементов И с третьего по седьмой элементы ИЛИ формирователь импульсов, пять элементов задержки, два элемента НЕ, третий и четвертый триггеры, счетчик потерянных заявок, счетчик обслуженных заявок, счетчик времени цикла, re- нератор импульсов времени, причем в каждом канале обслуживания заявок инверсный выход триггера соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика времени занятости, одноименные адресные выходы счетчиков времени занятости всех каналов обслуживания заявок соединены соответственно с информационными входами соответствующего мультиплексора труп- пы, выходы которых подключены соответствен но к разрядным входам первого регистра памяти устройства, разрядные выходы первого и второго регистров памяти соединены соответственно с информацией- ными входами первой и второй групп схемы сравнения, разрядные выходы первого регистра памяти соединены также с соответствующими разрядными входами второго регистра памяти, выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом третьего элемента И устройства, второй вход которого подключен к прямому выходу первого триггера устройства, выход третьего элемента И устройства соединен со счетным входом счетчика адреса, разрядные выходы которого соединены соответственно с информационными входами первого дешифратора, разрядными входами первого регистра адреса и с входами четвертого элемента И устройства, выходы первого дешифратора подключены соответственно к первым входам элементов И группы, вторые входы которых соединены соответственно с прямыми выходами триггеров каналов обслуживания заявок, выходы элементов И группы соединены с соответствующими входами третьего элемента ИЛИ устройства, выход которого подключен ко йходу формирователя импульсов устройства, выход которого подключен к входу первого элемента задержки и к первому входу четвертого элемента ИЛИ устройства, выход первого элемента задержки устройства соединен с входом записи первого регистра адреса и с входом второго элемента задержки устройства, выход которого подключен к входу записи первого регистра памяти и к входу третьего элемента задержки устройства, выход которого соединен с первыми входами пятого и шестого элементов И устройства, выход четвертого элемента ИЛИ устройства соединен с входами начальной установки первого регистра памяти и первого регистра адреса, выходы пятого и шестого элементов И устройства подключены соответственно к первому и второму входам пятого элемента ИЛИ устройства, выход которого соединен с первым входом шестого элемента ИЛИ устройства и входом четвертого элемента задержки устройства выход второго элемента ИЛИ устройства подключен к входу первого элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом седьмого элемента И устройства, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И устройства, выход четвертого элемента И устройства подключен к первым входам восьмого и девятого элементов И устройства, единичный вход третьего триггера устройства соединен с выходом второго элемента И устройства, а нулевой вход третьего триггера устройства соединен с выходом пятого элемента ИЛИ устройства, второй вход шестого элемента И устройства подключен к прямому выходу третьего триггера устройства, второй вход пятого элемента И устройства соединен с выходом больше схемы сравнения, выход седьмого элемента И устройства соединен со счетным

входом счетчика потерянных заявок, выход второго элемента И устройства подключен к входу начальной установки счетчика адреса, вторым входом четвертого и шестого элементов ИЛИ устройства, счетному входу счетчика обслуженных заявок, разрядные выходы первого регистра адреса соединены соответственно с разрядными входами второго регистра адреса и адресными входами мультиплексоров группы, выход шестого элемента ИЛИ устройства подключен к входам начальной установки второго регистра памяти и второго регистра адреса, входы записи которых соединены с выходом четвертого элемента задержки устройства и вторым входом восьмого элемента И, разрядные выходы второго регистра адреса подключены соответственно к разрядным входам третьего регистра адреса, разрядные выходы которого соединены с соответствующими информационным входами второго дешифратора, выходы которого подключены соответственно к третьим входам первых элементов И каналов обслуживания заявок, единичный вход четвертого триггера является входом, запуска устройства, а прямой выход четвертого триггера уст- ройства соединен с первым входом

десятого элемента И устройства и с вторым входом первого элемента И устройства, вы: ход десятого элемента И устройства подключен к счетному входу счетчика времени

цикла и вторым входам четвертых элементов И всех каналов обслуживания заявок, выход переполнения счетчика времени цикла соединен с нулевым входом четвертого триггера устройства, а выход генератора им,пульсов времени подключен к второму входу десятого элемента И устройства, выхрд первого элемента ИЛИ устройства соединен с входом начальной установки третьего регистра адреса, прямой выход триггера последнего канала обслуживания заявок соединен с входом второго элемента НЕ и с третьим вхс ом восьмого элемента И устройства, второй вход девятого элемента И устройства соединен с выходом второго элемента

НЕ, а выход восьмого элемента И устройства подключен к входу пятого элемента задержки устройства, выход которого и выход девятого элемента И устройства соединены соответственное первым и вторым входами

седьмого элемента ИЛИ устройства, выход которого подключен к входу записи третьего регистра адреса.

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано для целей исследования функционирования специализированных вычислительных машин динамической архитектуры. Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет распределения заявок по наименее загруженным каналам обслуживания Устройство для моделирования многоканальных систем массового обслуживания Ъодержит N каналов обслуживания заявок, каждый из которых содержит четыре элемента И, элемент задержки, элемент ИЛИ, триггер, формирователь импульсов и счетчик времени занятости, блок управления временем обслуживания, содержащий генератор случайного потока импульсов и элементы задержки, десять элементов И, два регистра памяти, три регистра адреса, два дешифратора, счетчик адреса, группу элементов И, генераторы входного потока заявок, тактовых импульсов, импульсов времени, четыре триггера, пять элементов задержки, семь элементов ИЛИ, формирователь импульсов, счетчики времени цикла, потерянных и обслуженных заявок, группу мультиплексоров, два элемента НЕ, схему сравнения.1 ил. сл С