Устройство для моделирования систем массового обслуживания

ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТ(21) 4376508/24-24 (22) 08,02,88 (46) 07. 10.89. Бюл. У 37 (72) Л.Ф.Пучков, Г.А.Черноморов и А,Е.Шишикин (53) 681.3(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР У 1275459, кл. С 06 Р 15/20, 1984.Авторское свидетельство СССР У 14 18740, кл. С 06 Р 15/20, 1987 . (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ (57) Изобретение относится к вычислительной технике. Цель изобретения - расширение класса моделируемых систем массового обслуживания (СМО). Устройство позволяет моделировать функционирование замкнутых СМО с циклической дисциплиной приема заявок от группы однородных источников с общей динамически распределяемой буферной памятью и блокировкой обслуживания заявок. Устройство содержит К генераторов 1 заявок, элементы ИЛИ 2, 8, элемент НЕ 3, .элементы 4 адержки, элементы И 5, 13, г ор 6 тактовых импульсов, формирователь 7 импульсов разрешения опроса, реверсивный счетчик 9, блок 11 управления опросом, элемент И-НЕ 12. Функционирование устройства начинается с того, что на запускающий вход 14 устройства приходит сигнал, имитирующий возможность начала обслуживания очередной заявки. Этот сигнал поступает на формирователь 7. Формирователь 7 запускает блок 11 управления опросом и К генераторов 1 заявок, которые по определенному закону генерируют заявки. Блок 11 осуществляет циклический опрос генераторов 1. Заявки из очереди поступают на обслуживание, После об- аи и Е служивания заявка поступает на свои генератор 1 и он переходит в активное состояние. Счетчик 9 регистрирует количество занятых буферов в общем буферном нуле. Если все буферы заняты, то устройство находится в состоянии блокировки. В этом случае обслуживающий прибор остается занятым, р опрос генераторов 1 заявок прекращается, очередная заявка не можетСФ быть обслужена, 2 ил,4 й3 15134Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для моделирования процессов всистемах массового обслуживания (СМО)Целью изобретения является расшире,ние класса моделируемых СМО.. На фиг.1 изображена структурнаясхема устройства; на фиг.2 - структурная схема генератора заявок,Устройство содержит К генераторов 1 заявок, второй элемент ИЛИ 2,элемент НЕ. 3, второй элемент 4 задержки, второй элемент И 5, генератор б тактовых импульсов формиро"У15ватель 7 сигналов разрешения обслуживания, первый элемент ИЛИ 8, реверсивный счетчик 9, первый элемент10 задержки, блок 11 управления опросом элемент И-НЕ 12 первый эле-Ф20мент И 13, запускающий вход 14 уст",ройства,Генераторы 1 заявок предназначеныдля моделирования работы К независимых источников заявок и в замкнутыхСМО.Генератор 1 заявок (фиг.2) содержит третий элемент И 15 первый элеУ1мент 16 задержки, генератор 17 случайных чисел, второй элемент 18 задержки, первый триггер 19, первыйэлемент И 20, вычитающий счетчик 2 1,элемент ИЛИ-НЕ 22, второй триггер23, второй элемент И 24, третий триггер 25.Генератор 17 случайных чисел пред назначен для задания закона распределения времени активного состоянияисточника.Устройство позволяет моделироватьфункционирование замкнутых СМО с 40циклической дисциплиной приема заявок от группы однородных источников с динамически распределяемойбуферной памятью и блокировкой обслуживания заявок. 45В общем случае, устройство позволяет моделировать функцонированиезамкнутых СМО с любыми динамическираспределяемыми ресурсами, если дисциплина их использования аналогичнаприведенной выше дисциплине использования ресурса буферной памяти, например-общие данные.Поэтому работу устройства рассматривают на примере ресурса буфернойпамятиБлокировка в устройстве интерпретируется как задержка импульсов опроса и сигнализации о моментах окон 72 4чания обслуживания заявок с выходовформирователя сигналов разрешенияобслуживания на время, пока не освободится занятый буфер. Это приводитк тому, что текущий обслуженный запрос до освобождения какого-либо буфера не поступает на терминал пользователя (на генератор 1 заявок),обслуживающий прибор останется занят(хотя и не занят собственно обслуживаниеМ), обслуживание очередного запроса не может быть начато,На выходах генератора 17 в моменты времени, тактированные импульсами с выхода элемента И 15, будетдвоичное число В, значение которогоравно времени активного состояния источника.Вычитающий счетчик 21 работает вкачестве таймера, Он физически задаетвремя активного состояния источникапутем считывания тактовыми импульсами двоичного числа В.Когда содержимое счетчика равнонулю, фаза активного состояния заканчивается и импульс-заявка с выходаэлемента ИЛИ-НЕ 22 становится в очередь на обслуживание, Счетчик 21 работает в режиме обратного счета и врежиме параллельного занесения (запись информации осуществляется поимпульсу на выходе С).Элемент 16 задержки служит длязадержки импульса с выхода элементаИ 15 на время срабатывания генератора 17 Случайных чисел, Элемент 18задержки синхронизирует момент начала поступления тактовых импульсов отгенератора 6 устройства с моментомокончания записи в счетчик 21 двоичного числа В,Триггер 23 запоминает импульс заявки, моделируя тем самым очередьна обслуживаниеТриггер 25 и элемент И 15 служатдля определения принадлежности обслуженной заявки данному источникузаявок,Элемент ИЛИ 2 устройства служитдля подачи заявок от генераторов 1заявок на обслуживание.Элементы 3-5 служат для подачи наформирователь 7 импульсов разрешенияопроса сигнала об отсутствии заявокв очереди на обслуживание с цельюповторения опроса, Элемент 4 задерживает импульс опроса с выхода элемента 10 на время срабатывания эле(фиг,2) и элементов ИЛИ 2 и НЕ 3 устройства (фиг.1),Группа элементов 8, 9, 12 и 13служит для моделирования режима блокировки обслуживания заявок при отсутствии свободного буфера в общембуферном пуле в момент окончанияобслуживания очередной заявки. Реверсивный счетчик 9 предназначен дляподсчета количества занятых буферов,Поскольку буфер занимается после обслуживания заявки, а освобождается вмомент генерации заявки источником,вход счетчика 9 соединен с выходомсигнализации о моментах окончанияобслуживания заявок формирователя 7,а вычитающий - через элемент ИЛИ 8 свыходами заявок, поставленных в очередь на обслуживание каждого из генераторов заявок.Размер общего буферного пула определяет разрядность счетчика 9. Еслисодержимое счетчика 9 равно нулю(свободных буферов нет), элементИ 13 закрыт, тактовые импульсы с генератора 6 не проходят на тактовыйвход формирователя 7. Обслуживаниетекущей заявки блокируется на время, пока не освободится буферЭлеМент 10 задержки служит длясинхронизации поступления на генератор 1 заявок импульса с выходаэлемента 10 задержки и импульса управления опросом с выхода блока 11 35управления опросом.Перед началом работы устройствав реверсивный счетчик 9 записываетсячисло В, , - 1, где В, - максимальное двоичное число, которое может быть записано в счетчик (размеробщего буферного пула).Триггеры 19 и 23 каждого из К генераторов заявок (фиг.2) устанавливаются в нулевые состояния, а триг. - 45гер 25 - в единичное состояние.Функционирование устройства начинается с того, что на запускающийвход 14 устройства (фиг.1) приходитсигнал, имитирующий окончание обслуживания одной заявки и возможностьначала обслуживания следующей. Этот. сигнал запоминается в формирователе 7 импульсов разрешения опроса(фиг.3), По положительному перепаду 55тактового импульса с генератора б(он имитирует текущее время) поступивший сигнал в формирователь 7подается через первый выход на каждый из К генераторов 1 заявок, а через третий выход - на суммирующийвход реверсивного счетчика 9 (фиг1),Содержимое счетчика увеличиваетсяна единицу и становится равным В(размеру общего буферного пула). Таким образом, моделируется состояниесистемы в начальный момент времени,когда заявки источниками еще не сгенерированы, они находятся в активном состоянии и все буферы из общегобуферного пула заняты,Пока содержимое счетчика 9 равноВ,(все буферы заняты) системанаходится в состоянии блокировки,так как элемент И 13 закрыт и тактовые импульсы с генератора 6 не проходят на формирователь 7, Это приводит к тому, что импульсы опросаи сигнализации о моментах окончания обслуживания заявок с выходовформирователя 7 задержаны на времяблокировки и обслуживание очередной заявки не может быть начато,Сигнал, поступающий на выходыформирователя 7 одновременно с второго выхода, поступает на элемент10 задержки и запускает блок 11 управления опросом, На выходах последнего опросом вырабатывается двойнойкод 00001, который поступает навходы управления опросом каждогоиз К генераторов заявок, Таким образом, в соответствии с циклическойдисциплиной опроса единичный импульссначала подается на первый генератор1 заявок, а на остальные - уровеньлогического "0"Одновременно с импульсом управления опросом на входы опроса каждогоиз К генераторов 1 заявок с выхода.элемента 1 О задержки подается импульс опроса. Импульс с первого выхода сигнализации о моментах окончания обслуживания заявок формирователя 7, поступающий на вход запуска каждогоиз генераторов 1 заявок, имитирует,в общем случае, поступление обслуженной заявки в источник, а в данном случае (в начальный момент времени системы) имитируется возможностьначала работы источников (генерацииили первой заявки),В общем случае, любой генераторзаявок (источник заявок) на моментпоступления импульса сигнализацииможет быть в активном или в пассив 15134 2н ом состоянии. Если источник находтся в активном состоянии (состоянии генерации очередной заявки), т.е. в который поступила обслуженная заявка и выделен буфер оперативной памяти, триггер 25 (фиг.2) на дится в нулевом состоянии, элент И 15 закрытВ этом случае имльс сигнализации о моментах оконния обслуживания, имитирующий обуженную заявку, не проходит на енератор 17 случайных чисел, так ак эта заявка была сгенерирована угим источником, 15Если источник находится в пассивом состоянии (состоянии ожидания твета системы на посланную заявку),его заявка - на обслуживании,трип. ер 25 устанавливается в единичом состоянии, элемент И 15 закрыт,Импульс сигнализации о моментах кончания обслуживания, имитируюй обслуженную заявку, подается ерез элемент И 15 на вход генераора 17 случайных чисел, и источник аявок переходит в активное состояие (генерации очередной заявки), аким образом имитируется поступлеие обслуженной заявки в "свой" геератор 1 заявок,Условно считаем, что в начальныйо омент времени системы все источники аходятся в пассивном состоянии (ожидания сигнала возможности начаа работы), Таким образом, импульс сигнализации о моментах окончаниябслуживания имитирует сигнал возожности начала работы и запускает ,каждый генератор 1 заявок, так как перед началом работы триггерь 25 (фиг.2) были установлены в единичное состояние.При поступлении импульса с выхода элемента И 15 на вход генератора 17 случайных чисел он запускается и на его выходах будет двоичное число В, имеющее смысл времени активного состояния источника (времени генерации заявок),Импульс с выхода элемента И 15, 50 задержанный элементом 16 на время срабатывания генератора 17, подается на вход С синхронизации счетчика 21 и по его входам осуществляется запись числа В в счетчик, 55 1Элемент 18 задержки выбран так, что сразу после записи числа В в счетчике начинается процесс считывания содержимот о счетчика тактовымиимпульсами с выхода элемента И 20,Поскольку генератор 6 тактовых импульсов моделирует текущее время,то через В единиц модельного времени содержимое счетчика равно нулю,а импульс с выхода элемента ИЛИ-НЕ22,имитирующий сгенерированную источником заявку, запоминается триггером 23, который имитирует очередьна обслуживание.Кроме того, импульс-заявка с вы -хода элемента ИЛИ-НЕ 22, пройдя через элемент ИЛИ 8 устройства (фиг, 1),уменьшает содержимое счетчика 9, которое соответствует количеству занятых буферов в общем буферном пуле, на единицу,Таким образом, заявка, сгенерированная источником через время В после прихода. в источник ранее обслу-.женной заявки, ставится в очередьна обслуживание и источник переходитиз активного в пассивное состояние,сопровождающееся освобождение буфера оперативной памяти,При поступлении от элемента 10задержки импульса опроса а от блока11 - импульса управления опросомэлемент И 24 открывается и импульсзаявка через элемент ИЛИ 2 устройства подается на обслуживание и одновременно устанавливает триггер 25в генераторе 1 в единичное состояние. Элемент И 15 открыт и после обслуживания заявка будет идентифицирована системой как принадлежащая этому источнику,Если в очереди на обслуживаниене будет ни одной заявки (все триггеры 23 будут в нулевом состоянии),после очередного опроса на выходеэлемента ИЛИ 2 устанавливается логический "011. На выходе элемента НЕ 3 - "1" элемент И 5 открыт и импульс опроса, задержанный на время срабатывания элемейта И 24, поступит на вход сигнализации об отсутствии заявок в очереди на обслуживание формирователя 7 импульсов разрешения опроса с целью повторения опроса, Если есть свободные буферы в общем буферном пуле (элемент И 13 открыт), то при наличии положительного перепада тактового импульса этот сигнал подастся на входы элемента 10 задержки15134 и блока 11 управления опросом. Опрос повторяется.Таким образом, устройство позволяет моделировать функционирование замкнутых СМО с циклической дисциплиной приема заявок от группы однородных источников с динамически распределяемой буферной памятью (или другими динамически распределяемыми ресурсами с такой же дисциплиной использования) и блокировкой обслуживания заявок,10 Формула изобретения Устройство для моделирования сис,тем массового обслуживания, содержащее формирователь сигналов .разрешения обслуживания, блок управления опросом, генератор тактовых импульсов, два элемента ИЛИ, два элемента . И и К генераторов заявок, каждый из которых содержит генератор случайного числа, вычитающий счетчик, элемент ИЛИ-НЕ, первый триггер, три элемента И, в каждом генераторе за-. явок информационные выходы вычитаю- щего счетчика соединены соответственно с входами элемента ИЛИ-НЕ, прямой выход первого триггера соединен 30 с первым входом. первого элемента И, выход которого подключен к вычитающему входу вычитающего счетчика, вход запуска формирователя сигналов разрешения обслуживания является входом запуска устройства, выходы блока управления опросом соединены соответственно .с первыми входами вторых эле.ментов И генераторов заявок, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью 40 расширения класса моделируемых систем, оно дополнительно содержит реверсивный счетчик, элемент И-НЕ,элемент НЕ, два элемента задержки, а каждый генераторо заявок дополнитель-но содержит второй и третий триггеры и два элемента задержки, причем в каждом генераторе заявок выход третьего элемента И соединен с нулевым входом первого триггера и входами первого и второго элементов задержкисвоего генератора заявок и входом запуска генератора случайного числа, информационные выходы которого подключены соответственно к информационным входам вычитающего счетчика, вход записи которого соединен с выходом первого элемента задержки своего генератора заявок, выход второ 72 1 Ого элемента задержки которого подключен к единичному входу первого триггера, прямой выход которого соединен с первым входом первого элемента И своего генератора заявок, вторые входы первых элементов И всех генераторов заявок подключены к первому выходу генератора тактовых импульсов устройства, второй выход которого соединен с первым входом первого элемента И устройства, в каждом генераторе заявок выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с нулевым входом первого триггера и единичным входом второго триггера, прямой выход которого соединен с вторым входом второго элемента И своего генератора заявок, выход которого подключен к нулевому входу второго триггера и единичному входу третьего триггера, прямой выход которого соединен с первым входом третьего элемента И своего генератора заявок, вторые входы третьих элементов И всех генераторов заявок объединены и соединены с выходом окончания обслуживания заявок формирователя сигналов разрешения обслуживания и суммирующим входом реверсивного счетчика, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к второму входу первого элемента И устройства, выход которого соединен с тактовым входом формирователя сигналов разрешения обслуживания, выход опроса которого подключен к входу блока управления опросом и входу первого элемента задержки устройства, выход которого соединен с третьими входами вторых элементов И всех генераторов заявок и входом второго элемента за - держки устройства, выход которого подключен к первому входу второго элемента И устройства, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ, а выход - с входом сигна - лизации об отсутствии заявок формирователя сигналов разрешения обслуживания, выходы элементов ИЛИ-НЕ и вторых элементов И генераторов заявок подключены к входам соответственно первого и второго элементов ИЛИ устройства, выход первого элемента ИЛИ которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика устройства, выход второго элемента ИЛИ которого подключен к входу элемента НЕ и является выходом устройства1513472 Раг,Составитель В,ФукаловРедактор Н.Рогулич Техред М,Дидык . Корректор Н.Король 6081/49 Тираж 668 ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытия113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Зака ГКНТ СССР роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10