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

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для исследования динамики функционирования специализированных вычислительных машин динамической архитектуры, допускающих автоматическое многоканальное распараллеливание заданий.

Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет оперативного задания, контроля и изменения условий моделирования и характеристик многоканальных систем массового обслуживания.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит первый 1, второй 2, третий 3, четвертый 4, пятый 5, шестой 6,

седьмой 7 элементы i/1, формирователь 8 импульсов, элемент ИЛИ-НЕ 9, восьмой элемент И 10, третий 11, второй 12, первый 13 элементы НЕ, реверсивный счетчик 14 длины очереди, первую схему 15 сравнения, входы 16 задания допустимой длины очереди, входы 17 задания числа повторений обслуживания, вычитающий счетчик 18, первый 19, второй 20, третий 21 элементы ИЛИ, первый триггер 22, группу элементов 23 случайных временных задержек, группу триггеров 24, второй триггер 25, вход 26 запуска, счетчик 27 потерянных заявок, счетчик 28 поступивших заявок, генератор 29 случайной последовательности импульсов, девятый 30 и двенадцатый 31 элементы И, счетчик 32 времени моделирования,

третью схему 33 сравнения, входы 34 задания времени моделирования, четвертую схему 35 сравнения, входы 36 задания числа потерянных заявок, входы 37 задания числа поступивших заявок, вторую схему 38 сравнения, входы 39 задания числа каналов, зле- менгы И 40 первой группы, элементы И 41 второй группы, генератор 42 тактовых импульсов, одиннадцатый 43, тринадцатый 44, четырнадцатый 45, пятнадцатый 46, десятый 47 элементы И, четвертый элемент ИЛИ 48, вход 49 останова работы по числу потерянных заявок, вход 50 останова работы по истечении времени модеплрования, вход 51 останова работы из-за превышения длины очереди и вход 52 останов работы по числу поступивших заявок.

Присутствие разрешающего (высокого уровня) сигнала на одном или нескольких входах 49,....52 означает возможность пре- краще ия моделирования при выполнении соответствующих условий: число потерянных заявок ровно или превысило допусти мое, число поступивших заявок равно или превысило допустимое, длина очереди равна или превысила допустимую, истекло время цикла моделирования.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом смередного цикла моделирования счетчики 14, 18, 27, 28, 32, триггеры 22, 25 м трип еры 24 находятся в нулевых состояниях. По входам 17 записывается код числа повторений заданий при обработке одной заявки для данного цикла моделирования. По входам 16 заносится код допустимой длины очереди заявок. По входам 39 задается код числа каналов распараллеливания при обработке заданий. По входам 37 заносится код допустимого числа заявок, которые могут поступить на данном цикле моделирования. По входам 36 заносится код допустимого числа не- оОслухснных заявок на данном цикле моделирования. По входам 34 заносится код времени цикла моделирования, По входам 49,,.., 52 задается единичный код в зависимости от необходимых условий, при выполнении которых может произойти прекращение моделирования, которое, в свою очередь, определяются целями моделирования на данном цикле,

С приходом по входу 26 разрешающего сигнала начала моделирования этот сигнал с выхода открытого элемента И 43 поступает на вход установки единичного состояния триггера 25. Высокий уровень сигнала с выхода единичного состояния триггера 25 разрешает прохождение сигналов с генератора 42 тактовых импульсов через элемент И 31

на счетчик 32, который подсчитывает текущее время цикла моделирования, Одновременно сигнал с выхода единичного состояния триггера 25 разрешает прохождение сигналов и с генератора 29 случайной временной последовательности импульсов через элемент И 30 с выхода которого, так как очереди заявок на обслуживание еще нет, и на выходе схемы 15 сравнения запре0 щающий сигнал, а все обслуживающие каналы свободны, первый импульс случайной временной последовательности через открытые элементы И 1 и 2 поступает на вход установки единичного состояния триггера

5 22, переводя его в единичное состояние Низкий (запрещающий) уровень ситнзла с инверсного выхода триггера 22 закрывает элемент И 2, ч го свидетелоствует о том. что параллельно работающие каналы обслужи0 занил заняты обслуживанием последовательности заданий (алгоритмов), связанных с поступлением заявки, в режиме распараллеливания. Причем распараллеливание выполнения каждого задания идет только по

5 тем каналам, номера которых определены напичием единиц (высокого уровня сигнала) в разрядах единичного кода поданного на вход 39. Одновременно импульс от генератора 29 через элемент ИЛИ 20 поступает на

0 вход вычитающего счетчика 18, производя запись кода числа повторений заданий (алгоритмов) с входов 17. Этот же импульс через элемент ИЛИ 19 поступает через те элементы И 41, на входах которых присутст5 вуют разрешающие сигналы с входов 39, чем определяется необходимое количество каналов распараллеливания на данном цикле моделирования, на входы установки единичных состояний соответствующих

0 триггеров 24, устанавливая их в единичные состояния. Одновременно этот импульс с выхода элемента ИЛИ 19 через открытые в соответствии с кодом, хранимым на входе 39, элементы И 40 поступает на входы соот5 ветствующих элементов 23 случайных временных задержек, имитирующих случайные времена обслуживания распараллеленного задания (алгоритма) по необходимому числу каналов, Через случайные времена, равные

0 продолжительности обслуживания, в каждом из каналов распараллеливания появляются импульсы, переводящие соответствующие триггеры 24 в нулевые состоя- ния, Как только на выходах нулевых

5 состояний всех триггеров 24 установятся высокие уровни сигналов, на выходе элементов И 7 появляется также высокий уровень сигнала. Этот сигнал поступает на вычитающий вход счетчика 18, по переднему фронту которого из значения кода на

счетчике 18 вычитается единица, что свидетельствует о выполнении одного задания (алгоритма) в процессе обслуживания заявки в режиме распараллеливания. Одновременно по сигналу с выхода элемента И 7 формирователь 8 импульсов формирует на своем выходе импульс, который через открытый элемент И 6 и элемент ИЛИ 19 вновь поступает на входы элементов И 41 и 40. Таким образом, процесс имитации реализации задания (алгоритма) при обработке заявки в режиме распараллеливания канала повторяется такое число раз, которое определяется кодом, предварительно записанным в счетчике 18. В момент, когда после очередного вычитания значение кода на счетчике 18 становится равным нулю, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 9 появляется сигнал, закрывающий элемент И 6 и открывающий элемент И 5, сигнал с выхода которого устанавливает триггер 22 в нулевое состояние (разрешается прохождение импульсов случайной временной последовательности от генератора 29 через элемент И 2), что свидетельствует об освобождении каналов обслуживания от реализации предыдущей заявки.

В случае, когда каналы заняты обслуживанием заявки (последовательности заданий), импульсы от генератора 29 не проходят через элемент И 2, а через открытый элемент И 3 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 14, увеличивая значение кода, хранимого в нем, и имитируя тем самым постановку поступивших заявок в очередь на обслуживание.

В том случае, когда заявки в очереди на обслуживание есть (на реверсивном счетчике 14 хранится код, отличный от нулевого), на выходе элемента ИЛИ 21 присутствует сигнал, открывающий элемент И 4 и закрывающий через элемент НЕ 12 элемент И 5. В данном случае при завершении обслуживания заявки во всех каналах (значение кода на вычитающем счетчике 18 нулевое, а на выходе элемента ИЛИ-МЕ 9 существует сигнал, открывающий элемент И 4 на выходе формирователя 8 импульсов появляется сигнал, который через открытый элемент И 4 поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика, уменьшая значение его кода на единицу и имитируя тем самым снятие одной заявки из очереди и постановку ее на обслуживание. Одновременно сигнал с выхода элемента И 4 через элемент ИЛИ 20 осуществляет вновь запись кода числа повторений заданий (алгоритмов) при обслуживании заявки в вычитающий счетчик 18, В то же время сигнал с выхода элемента И 4 поступает через элемент ИЛИ 19 на входы

элементов И 41 и 40, начиная вновь имитацию случайного времени обслуживания очередного распараллеленного задания по необходимому числу каналов.

В случае, когда значение кода длины

очереди заявок на счетчике 14 сравняется со значением кода допустимой длины очереди, на выходе схемы 15 сравнения появляется сигнал, открывающий элементы И 10,

0 46 и закрывающий через элемент НЕ 11 элемент И 1. В результате импульсы от генератора 29 начинают поступать на счетчик 27, где формируется код числа потерянных заявок из-за отсутствия мест в очереди зая5 вок на данном цикле моделирования, если только на второй вход элемента И 46 не подан разрешающий сигнал с входа 51, который разрешает прекращение цикла моделирования о достижении длины очереди

0 заявок требуемого или большего размера, чем заданный.

С началом цикла моделирования (триггер 25 в единичном состоянии) импульсы с генератора 29 поступают на суммирующий

5 вход счетчика 28, где формируется код числа поступивших заявок на обслуживание на данном цикле моделирования.

Окончание цикла моделирования происходит в следующих случаях (при возник0 новении следующих событий).

Если код на счетчике 32 сравнялся (или превысил) со значением кода времени цикла моделирования, хранимого на входах 34, и присутствует разрешающий сигнал с вхо5 да 50 на втором входе элемента И 44. то в этом случае на выходе схемы 33 сравнения присутствует сигнал высокого (разрешающего) уровня, который через открытый элемент И 44 и элемент ИЛИ 48 поступает на

0 установку Б нулевое состояние триггера 25, низкий уровень сигнала с. единичного выхода которого закрывает элементы И 31 и 30. Если код числа поступивших заявок за цикл моделирования, хранящийся на счет5 чике 28, сравнялся (или превысил)с кодом допустимого числг заявок с входа 37, а на входе 52 присутствует разрешающий сигнал, то в этом случае сигнал высокого уровня с выхода схемы 38 сравнения через

0 открытый элемент И 47 и элемент ИЛИ 48 поступает на установку нулевого состояния триггера 25. Далее работа устройства аналогична предыдущему случаю.

Есг.и значение кода числа необслужен5 ных заявок, формируемого на счетчике 27, сравнялся (или превысил) с кодом допустимого числа необслуженных заявок на входе 36, а на входе 49 существует высокий уровень сигнала, то в этом случае с выхода схемы 35 сравнения сигнал высокого уровня

через открытый элемент Л 45 и элемент ИЛИ ч8 устанавливает триггер 25 в нулевое состояние.

Если код длины очереди заявок на обслуживание на счетчике 14 сравнялся (или превысил) с кодом допустимой длины очереди, хранимым на ехэде 16, а на входе 51 существует сигнал высокого уровня, то в этом случае с выхода схемы 15 сравнения сигнал высокого уровня через элемент И 46 и элемент ИЛИ 48 устанавливает триггер 25 в нулевое состояние, чем оканчивает цикл моделирования.

Окончание цикла -мг 4елировакия происходит при наступлении самого раннего из вышеперечисленных абытий.

Формула it я о б р е т е н и я

Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор случайной последовательности им- пупьсов заявок, восемь элементов И, три элемента НЕ, элемент ИЛИ-НЕ, формирователь импульсов, первый триггер, три элемента ИЛИ, группу триггеров, группу элементов случайной временной задержки, вычитающий счетчик, реверсивный счетчик длины очереди, счетчик поступивших заявок, счетчик потерянных заявок, первую схему сравнения, причем выход первого элемента И соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, выход второго элемента И подключен к первым входам первого и второго элементов ИЛИ и единичному входу первого триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены 1 соответственно с вторыми входами второго и третьего элементов И, выход третьего элемента И соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика длины очереди; вычитающий вход которого и вторые входы первого и второго элементов ИЛИ подключены к выходу четвертого элемента И, пер- т й ПУОП, которого и первые входы пятого и шестого элементов И соединены с выходом формирователя импульсов, вход которого и вычитающий вход вычитающего счетчика соединены с выходом седьмого элемента И, входы которого подключены соответственно к инверсным выходам триггеров группы, разрядные входы вычитающего счетчика являются входами задания числа повторений обслуживания устройства, вход разрешения записи вычитающего счетчика подключен к выходу второго элемента ИЛИ, а разрядные выходы вычитающего счетчика соединены соответственно с входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к вторым входам четвертого и пятого элементов И и входу первого элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом шестого элемента И выход которого подключен к третьему входу первого элемента ИЛИ, выход пятого элемента И соединен с нулевым входом первого триггера,

разрядные выходы реверсивного счетчика длины очереди подключены соответственно к входам третьего элемента ИЛИ и информационным входам первой группы первой схемы сравнения, информационные входы

0 второй группы которой являются входами задания допустимой длины очереди устройства, выход третьего элемента ИЛИ подключен к входу второго элемента НЕ и третьему входу четвертого элемента И, а выход второ5 го элемента НЕ подключен к третьему входу пятою элемента И выход Равно первой схемы сравнения соединен с первым входом восьмого элемента И и входом третьего элемента НЕ, выход которого подключен к

0 первому входу первого элемента И, а выход восьмого элемента И соединен со счетным входом счетчика потерянных заявок, отличающееся тегл, что, с целью расширения области его применения за счет оперэтив5 ного задания, контроля и изменения условий моделирования v, характеристик многоканальных систем массового обслуживания, оно дополнительно содержит первую и вторую группу элементов И, с

0 девятого по пятнадцатый элементы И, генератор тактовых импульсов, второй триггер, счетчик времени моделирования, четвертый элемент ИЛИ, вторую, третью и четвертую схемы сравнения, причем выход генератора

5 случайной последовательности импульсов заявок соединен с первым входом девятого элемента И, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, второму входу восьмого элемента И и счет0 ному входу счетчика поступивших заявок, разрядные выходы которого подключены соответственно к информационным входам первой группы второй схемы сравнения информационные входы второй группы кото5 рой являются входами задания числа поступивших заявок устройства, а выход Равно второй схемы сравнения соединен с первым входом десятого элемента И, второй вход которого является входом остано0 ва работы устройства по числу поступивших заявок, а выход десятого элемента И подключен к первому входу четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с единичным входом второго триггера, инвер5 сный выход которого подключен к первому входу одиннадцатого элемента И, второй вход которого является входом запуска устройства, а выход одиннадцатого элемента И подключен к нулевому входу второго триггера, прямой выход которого подключен к второму входу девятого элемента И и первому входу двенадцатого элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход двенадцатого элемента И подключен к счетному входу счетчика времени моделирования, разрядные выходы которого соединены соответственно с информационными входами первой группы третьей схемы сравнения, информационные входы второй группы которой являются входами задания времени моделирования устройства, а выход Равно третьей схемы сравнения подключен к первому входу тринадцатого элемента И, второй вход которого является входом останова работы устройства по истечении аремени моделирования, а выход тринадцатого элемента И соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, третий и четвертый входы которого подключены соответст- венно к выходам четырнадцатого и пятнадцатого элементов И, разрядные выходы счетчика потерянных заявок соединены соответственно с информационными входами первой группы четвертой схемы сравнения, информационные входы второй

группы которой являются входами задания числа потерянных заявок устройства, а выход Равно четвертой схемы сравнения подключен к первому входу четырнадцатого

элемента И, второй вход которого является входом останова работы устройства по числу потерянных заявок, выход Равно первой схемы сравнения соединен с первым входом пятнадцатого элемента И, второй

вход которого является входом останова работы устройства из-за превышении длины очереди, выход седьмого элемента И подключен к третьему входу одиннадцатого элемента И, а выход первого элемента ИЛИ

соединен с первыми входами элементов И первой и второй групп, вторые входы одноименных элементов И первой и второй групп объединены и являются входами числа каналов, выходы элементов И первой

группы соединены соответственно с входами запуска устройства элементов случайной временной задержки группы, выходы которых соединены соответственно с нулевыми входами триггеров группы, единичные входы которых соединены соответственно с выходами элементов И второй группы.

32

i

5L

$

-ч

13

Изобретение относится к вычислительной технике и может бы гь использовано для исследования динамики функционирования специализированных вычислительных машин динамической архитектуры, допускающих автоматическое многоканальное распараллеливание заданий. Цель изобретения - расширение области применения устройства. Устройство для моделирования систем массового обслуживания (СМО) содержит пятнадцать элементов И, четыре элемента ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ, три элемента НЕ, реверсивный счетчик, четыре схемы сравнения, вычитающий счетчик, два триггера, три суммирующих счетчика, группу элементов случайных временных задержек, группу триггеров, генератор случайной последоватепьности импульсов, генератор тактовых импульсов, группы И и входы задания различных условий и характеристик работы устройства. Изобретение позволяет расширить область применения устройства за счет обеспечения возможности оперативного задания и изменения условий моделирования и характеристик многоканальной СМО. 1 ил, fefESXr