Устройство для моделирования приоритетных систем массового обслуживания

сОюз советснихсоцИдлистичеснихРЕСПУБЛИК А 9) 8 06 Е 15/20/ 6 06 Е 9/4 ИЗОБРЕТЕН ПИСАН Н АВТОРСКОМ У ВИДЕТЕПЬ каждыии второиых эаясостоя, счетчиказле меи госуддественный комитет сссрпо делаем изоБретений и отнеытьй(56) 1. Авторское свидетельство СССР Мф 450178, кл. 6 06 Р 15/20, 1973.2. Авторское свидетельство СССРЮ 98371 ч. кл, 6 06 Е 15/20, 1981 (прототип). (54) (57) УстРОйстВ 0 Дли МОДелИРОВА.%1 И ЛРИОРИТЕТНЫХ СИСТЕМ МАССОВОГООБСЛУЖИВАНИЯ, содержащее канал обслужи. вания заявок высокого приоритета н канал обслуживания заявок низкого приоритета," канал обслуживания включает первыйй элементы ИЛИ, счетчик обслуженвок, блок формирования заявокщий из генератора заявок, счетчика заявок,отказов, элемента запрета, элемента Ита ИЛИ и. реверсивного счетчика,причем выход генератора заявок соединен е входом счетчика заявок, первым входоа эиемента И и информационным входом элемента запрета, выход коюрого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, разрядные выходы которого подключенык входам элемента ИЛИ соответственно, выход переполнения реверсивного счетчика соединен с управляющим входом элементазапрета и вторым входом элемента И, выходкоторого подключен к входу счотчнка отказов,и блок обслуживания заявок, состоящий изпоследовательно соединенных элемента И,генератора импульсов, элемента случайной задержки и триггера, нулевой выход которого соединен с первым входом элемента И, другой вход триггера подключен к выходу тенератора импульсов, канал обслуживаниязаявок низкого приоритета дополнительно содержит элемент запрета, о т л н ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет воспроизведения режима параллельного обслуживания заявок, каждый канал об служивания дополнительно содержит группу блоков обслуживания заявок н коммутатор, содержащий три группы элементов .И, причем выход К-х элементов И первой и второй групп (К = 1,М) соединены соответственно с первым и вторым входами К-го элемента И третьей группы, в каждом канале обслуживания выход К-го элемента И третьей группы коммутатора соединен с вторым входом элемента И К-го блока обслуживания заявок, вы. Йе ход генератора импульсов К-го блока обслужи. вания заявок соединен с К;ым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соедичен с вычитающнм входом реверсивного счетчика блока формирования заявок, выход элемента ИЛИ блока формирования заявок кана. ла обслуживания заявок высокого приоритета соединен с управляющим входом элемента запрета канала обслуживания заявок низкого приоритета и третьими входами элементов И третьей группы коммутатора своего канала обслуживания, выход элемента ИЛИ блока формирования заявок канала обслуживания заявок низкого приоритета подключен к информационному входу элемента запрета, выход которого соединен с третьими входами элементов И третьей группы коммутатора своего канала обслуживания, выход второго элемента ИЛИ в каждом канале обслуживания сое. дииен с входом счетчика обслуженных заявок, К-й элемент И первой и второй групп коммутатора имеет К входов, причем К-й из них инверсный, единичный выход триггера К-го блока обслуживания заявок канала обслуживания заявок высокого приоритета сое. дннен с К-и входом второго цемента ИЛИсвоего канала обслуживания и с К-ми вхо.дами всех элементов И первой группы ком.мутаторов обоих каналов обслуживания, аединичный выхоц триггера блока обслужива.ния заявок канала обслуживания заявок низ 142843кого приоритета соединен с К-м входом второго элемента ИЛИ своего канала и с К-мивходами всех элементов И второй группыкоммутаторов обоих каналов обслуживания.Изобретение относится к вычислительнойтехнике и может быть использовано для статистического моделирования функционированияоперационной системы в составе многонроцессорного вычислительного комплекса. 5Процесс функционирования многонроцессорного вычислительного комплекса (МВК) с уче-.том работы операционной системы (ОС) можнопредставигь в виде системы массового обеду.живания (СМО), на вход которой поступает 6два потока заявок:первый поток - это потокзаявок ОС; второй поток - поток заявок .функциональных программ. Заявки СС обладают более высоким относительным приоритетом,Каждый поток заявок имеет свое среднее время цобслуживания. Обслуживание производится Мобслуживающими приборами,Известно устройство для моделированияСМО, содержащее генератор импульсов, первыйвторой и третий счетчики, схему ЗАПРЕТ,схему ИЛИ, схему И., первый и второй генера.торы случайного потока импульсов, реверсив.ный счетчик, блок сравнения Я.Однако устройство не позволяет моделировать СМО с приоритетами и ограниченнойс,очеадью.Наиболее близким к предлагаемому являетсяустройство для моделирования СМО, содержащее группу измерительных каналов (приоритетных уровней), каждый из которых содержитгенератор случайного потока импульсов, трисчетчика, две схемы И четыре схемы ИЛИ.,реверсивкый счетчик, схему сравнения, четыресхемы ЗАПРЕТ, триггер, блок случайного вре.мени задержки; кроме того, устройство со.держит генератор случайного потока импульсов Зв каждом канале, выход генератора случайногопотока импульсов соединен с входом первого.счетчика, входом элемента запрета, первым вхо.. дом первого элемента И, выход которого подключен к входу второго счетчика, а второй вход - к 40управляющему входу элемента запрета и выходупервого элемента ИЛИ, выход элемента запретаподключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, выход переполнения которогочерез схему сравнения соединен с первым входом 4843 Э41татор, содержащий трн группы элементов И,причем выходы К-х элементов И первой нвторой групп (К - ),М) соединены соответственно с первым и вторым входами К-гоэлемента И третьей группы, в каждом каналеобслуживания выход К-го элемента И третьейгруппы коммутатора соединен с вторым входом элемента И К-го блока обслуживаниязаявок, выход генератора импульсов К-го блокаобслуживания заявок соединен в К-м входом 1 Опервого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вычитающим входом . реверсивного счет.чика блока формирования заявок, выход эле.мента ИЛИ блока формирования заявок каналаобслуживания заявок высокого приоритета 15соединен с управляющим входом эдемента запрета канала обслуживания заявок низкого приоритета и третьнмн входами элементов И тре.тьей группы коммутатора своего канала обслуживания, выход элемента ИЛИ блока фор.мирования заявок канала обслуживания заявокнизкого приоритета подключен к информаци-.онному входу элемента запрета, выход которогосоединен с третьими входамн элементов Итретьей .группы коммугатора.своего канала об- дслуживания, выход второго элемента ИЛИ в .,каждом канале обслуживания соединен.с входомсчетчика обслуженных заявок, К.й элемент Ипервой и второй групп коммутатора имеет Квходов, причем К.й. из ннх инверсный, едннич.ный выход триггера К.го блока обслуживания30заявок канала обслуживания заявок высокогоприоритета соединен с К-м входом второгоэлемента ИЛИ своего канала обслуживания ис К-ми входами всех элементов И первом груп.пы коммутаторов обоих каналов обслуживания, 35а единичный выход триггера блока обслуживмния заявок канала обслуживания заявокнизкого приоритета соединен с Км входомвторого элемента ИЛИ своего канала н с К-мивходами всех элементов И второй группы41коммутаторов обоих каналов обслуживания.На фиг, 1 изображена фнукциональная схе.ма устройства; на фнг, 2, 3 и 4 - схемы блокаформирования заявок, блока обслуживания заявок и коммутатора соответственно. 45Устройство содержит два канала 1, н 1 обслуживания, каждый из которых содержитблок 2 формирования заявок, коммутатор 3, Мблоков 4 обслуживания заявок, причем комму.тагор 3 обеспечивает поступление заявки на 50первый свободный блок 4, второй элемент ИЛИ5, счетчик 6 обслужепных заявок, первый элемент ИЛИ 7,Второй канал содержит также элемент 8 . запрета. Блок 2 формирования заявок содержит генератор 9 заявок, счетчик 10 заявок, счетчик11 отказов, элемент И )2, реверсивный счетчик 13, элемент 14 запрета и элемент ИЛИ 15:Блок 4 обслуживания заявок содержит элемент И 6, генератор 7 импульсов, элемент 8 случайной задержки, триггер 19.Коммутатор 3 содержит третью группу элементов И 20, первую группу элемментов И 21, вторую. группу элементов И 22, На схеме также обозначены выходы 23 блока обслуживания заявок.К-й элемент И 21 первой группы и К-й эле. мент И 22 второй группы реализуют функции соответственно, где Х; - сигнал состояния с выхода )-го блока 4 1-го измерительного канала.Первый канал 11 имитирует обработку заявок операционной системы, а второй канал в обработку заявок функциональных алгоритмов. В каждом измерительном канале блок 2 имитирует формирование заявок н их очередь, причем интенсивность поступления заявок в первом и втором измерительных каналах соот. ветственно равна интенсивности поступления заявок операционной системы н заявок функциональных алгоритмов. Коммутатор 3 передает поступающие заявки на первый свободный блок 4, причем одноименные блоки 4 обслуживания первого и второго каналов имеют один и тот же закон обслуживания так как они.имитируют один и тот же ррнбор, обслужи. вающий приоритетную или обычную заявку. Счетчик 6 подсчитывает число обслуженных заявок. Элемент 8 запрета во втором канале служит для реализации относительного приоритета заявок первого канала. В каждом канале генератор 9 имитирует входной поток заявок со случайным периодом повторения. Счетчик 10 подсчитывает общее число поступивших заявок, Счетчик 11 через элемент И 12 подсчитывает число заявок, получивших отказ нз-за занятости очс 1 едн. Реверснвный счетчик 13 совместно с элсмснтом 14 запрета и элементом ИЛИ 5 имитирует очередь СМО. Генератор 17 импульсов, совместно с элементом 18 случайной задержки, элементом И 16 и триггером 19 имитируют обслуживающий прибор со случайным врсменем обслуживания, причем имитируется М обслу. живающих приборов. В исходном состоянии в реверсивном счетчике 3 записан "О", Булевой сипил с, единнч. ного выхода 23 триггера 9 подастся на соответствующие входы коммутаторов 3. Единица с нулевого выхода триггера 19 поддерживает элемент И 16 в открытом состоянии. Генератор 17 импульсов ничего не гепсрнруст, так1142843 как отсутствует разрещающий потенциал с выходных разрядов реверсивного счетчика 13, прошедший через элемент ИЛИ 15 н коммутатор 3.Работу коммутатора рассмотрим на прймере2дпя М - 3, тогда функции йь и Га имеют видм фт для первого выхода Р, Х Р " Х 1 длЯ втоРого выхода РХ, Хх Г Х,.-а ч Х дпя третьего выхода Р Х, Х Х, Е = ХХХ где Х - сигнал состоял с выхода 23 1-го бло. ка 4 1.го канала.Тогда таблица стчщности для функций Г имеет следующий вид15 0 О О 1 0 0О О 1 1 0 0 П 1 О 1 О 1 0 1 1 1 0 О251 О О О 1 О 1 О О О 1 О 1 1 О 1 1 1О О О Из таблицы видно, что если Х, - Х,= О,тт, е, первый канал свободен, то Р, = Р= 11 1. и сигнал с выхода блока 2 через элементИ 20 поступает на первый выход коммута.ЕслиХ =Х, =1,аХт=Х =О,т.е. первый канал занят, а второй свободен, 4тоГ,Е, = ОиЕд=Е, =1 и сигналс выхода блока через элемейт И 20 поступает на второй выход коммутатора,Коммутирующее устройство работает аналогично и при других соотношениях сигналовсостояний.Имлульс от генератора 9, имитирующеговходной поток заявок, проходит через открытый элемент 14 запрета н поступает иасуммнрукпций вход реверсивного счетчика 13,который ведет подсчет поступивших заявок,имитируя очередь СМО. Потенциал с выходных разрядов реверсивного счетчика 13 черезмноговходовый элемент ИЛИ 15, коммутатор3 поступает на первый свободный блок 4,где сигнал через открытый элемент И 16запускает генератор 17.импульсов, Импульсс выхода генератора 17 импульсов поступаетна элемент 18, который. задает случайноевремя обслуживания и одновременно устанавливает триггер 19 в единичное состояние,закрывая тем самым элемент И 16 и запрещаяработу генератора 17 импульсов. Кроме того,импульс с выхода генератора 17 поступаетна выход и через элемент ИЛИ 7 на вычитающий вход реверсивного сечиа 13 и,темсамым, уменьшает очередь на "1", Задержанный импульс с элемента 18 устанавливаеттриггер 19 в нулевое состояние, имитируяокончание обслуживания заявки, Сигнал перехода триггера 19 от единичного в нулевоесостояние с выхода 23, пройдя через элементИЛИ 5, подсчитывает число обслуженныхзаявок на счетчике 6.При занолиении всех мест в очереди сигналпереполнения реверсивного счетчика 13 посту.пает иа.элемент 14 запрета и элемент И 12.Счетчик 11 начинает. подсчитывать число заявок,потерянных из-за заполнения очереди,Отличие в работе. второго канала 1 состоитв том, что между выходом блока 2 н входомкоммутатора 3 скат элемент 8 запрета, кото.рый управляется сигналом с выхода блока 2первого канала. Тем самым имитируетсяотиосителышй приоритет заявок первого канала.Статистические характеристики функционирввания могут быль вычислены. известными,методами иа основании показаний счетчиков6, 10 и 11,Нредлагаемое устройство позволяет моделиро. вать работу многоканальной СМО.с двумя уровнями приоритета, тогда прототип моделирует работу одноканальной СМО с несколькими кровлями приоритета,