Устройство для моделирования узлов коммутации сообщений

(51) 4 С 06 Р 15/20 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АНИЕ ИЗОБРЕТ ЕЛЬСТВУ Н АВТОРСКОМУ С 2 то ми Бюл кий У43В,П.Синяв нознач.В. про ельство СССР 15/20, 1980, ьство СССР 15/20, 1984. свиде 06 Г систем передачи да оценивать проектн коммутации сообщен ния по критериям: обслуживания сообщ идет С 06 еднее в емя(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВУЗЛОВ КОММУТАЦИИ СООБЩЕНИЙ тказа в прием общении узлом коммутации; пропускя способность узла коммутациия местных и транзитных сообщений;(57) Изобрелительной тпользованомоделировани ение относится к выч хинке и может быть и для статистическог на очереди сообщении средняя д узле комм ние поро ние реали утации;:оптимальное значега доступности. Моделировазуется путем имитации протупления потоков сообщел коммутации, записи сооббуферный накопитель, переыходным каналам связи. Паимитируемых процессов фикв управляемом генераторе в частности для модзлов коммутации сооЭВМ, Цель изобретенфрикционных возможнтва за счет управи. Цель достигаетсяустройство генератомпульсов местных с служив ан е сса пос вания лир ний нии в узе щений вдачи по в сетях рение устройс потокам а тей раметрысируются импульсов вве ние иных(56) Авторское922756, кл. САвторское с1278879, кл,стем массового об щеник,элеме ления поток ты И,ИЛИ,гр элементов Н рицания рав позволяет ИЛИ и блока управлючающего элеменлементов И,группуппу элементов отости. Устройствоссе проектированиянных в сетях ЭВМые варианты узлов ии путем их сравнеении: вероятностьанзитных и местных113Изобретение относится к вычислительной техникеи может быть исполь эовано для статистического моделирования систем массового обслуживания и, в частности, для моделирования узлов коммутации сообщений в сетях ЭВМ.Цель изобретения - расширениефункциональных возможнрстей устройства за счет управления потоками сообщений.На фиг. 1 приведена схема устройства;на фиг, 2 - структурная схемаблока загрузки; на фиг. 3 - структурная схема блока моделирования очере ди;на фиг. 4 - второй коммутатор;нафиг. 5 - структурная схема первогокоммутатора;на фиг. 6 - структурнаясхема блока управления потоками,Устройство содержит управляемыйгенератор 1 импульсов и счетчики 2-7 импульсов, генератор 8 случайныхимпульсов транзитных сообщений,генератор 9 случайных импульсов местных сообщений, первый 1 О и второй 11элементы И, блок 12 управления потоками, элемент ИЛИ 13, реверсивныйсчетчик 14, генератор 15 случайныхчисел, первый коммутатор 16, шифратор 17, блок 18 загрузки, блок 19 моделирования очереди, второй коммутатор, 20, генераторы 21 тактовых импульсов, входные и выходные шины 2234 межблочных связей,Блок 18 загрузки содержит (фиг. 2)элемент И-НЕ 35, элемент 36 задержки,первую группу элементов И 37, группутриггеров 38, вторую группу элементов И 39,Блок моделирования очереди (фиг. 3)содержит вторую группу элементовИ 40, группу вычитающих счетчиков 41,группу регистров 42, элемент ИЛИ 43,первую группу элементов И 44.Второй коммутатор 20 (фиг. 4)содержит мультиплексоры 45, каждыйиз которых содержит элементы И 46 иэлемент ИЛИ 47, элементы 48 запрета,дешифраторы 49, элементы ИЛИ 50.Коммутатор 16 (фиг. 5) содержитрегистр 51, генератор 52 равномернораспределенных случайных чисел, элементы 53 и 54 задержки, схему 55сравнения.Блок 12 содержит элемент ИЛИ 56,группу элементов И 57, группу элементов НЕ 58, элементы 59 отрицания равнозначности, элемент И 60. 54203 2 Устройство работает следующим образом.Случайный процесс поступлениятранзитных сообщений в узел коммутации моделируется с помощью генератора 8, который с заданнойинтенсивностью генерирует случайный поток импульсов, имитирующий поступление 10 транзитных сообщений со всех приемных каналов от соседних узлов. Генератор 9 генерирует случайный потокимпульсов, имитирующий поступлениеместных сообщений.15 Моделирование алгоритма управле-.ления потоками осуществляется с помощью блока 12 и элементов И 10 и 11.Пусть М - текущее число местныхи транзитных сообщений, находящихся 20 в буферном накопителе; В - емкостьбуферного накопителя; Ь - порог, доступности для местных сообщений. На входы блока 12 поступают ве личины В,Ь и М соответственно отблока 18, входа 22 и счетчика 14, причем значение В задается в виде высокого потенциала, когда М ( В.Если М = В,то этот потенциал снима ется. Значения Ь и М вводятсяв блок 12 в виде двоичных чисел, Задача, которую решает логический блок состоит в выработке сигналов Б 1 - разрешен прием транзитных сообщений и Б 2 - разрешен прием местных сообщений. Сигналы Б 1 и Б 2 выдаются наэлементы И 10 и 11 соответственно.40 Выработка сигналов производится всоответствии с алгоритмом:если МЬ, то Б 1 = 1 и Б 2=1;если Ь б М ( В,то Б 1 =1 и Б 2=0;если М = В, то Б 1 =0 и Б 2 =О,45 Сравнение чисел М и Ь в блоке12 (фиг. 6) начинается со старшихразрядов. Если старший разряд числаединица, числа М - нуль, то навыходе первого элемента 59 отрица 50 ния равнозначности высокий потенциал и на выходе элемента ИЛИ 56 так.же высокий потенциалчто соответствует тому,что М ( 1 При равенствестарших разрядов сравниваются поо 55 чередно следующие разряды аналогичным образом,Если М Ф В и М с Ь, то на обоихвыходах логического блока высокиепотенциалы.При М1. на выходе элемента ИЛИ 56 низкий потенциал и на выходе эле- мента И 60 низкий потенциал.11 рием сообщений в узел коммута 5 ции имитируется появлением импульса на выходе элемента ИЛИ 13, Импульс поступает на генератор 15 случайных чисел, который вырабатывает двоичное число, пропорциональное длине со общения. Это число по шине 24 поступает в блок имитации очереди на элементы И 44 и далее на один из свободных счетчиков 41, которые имитируют отдельные эоны буферного накопи теля. Выбор сЧетчика обеспечивается разрешающим сигналом, который вырабатывается блоком загрузки и поступает по входу 28 на элементы И 44 и 40. Разрешающий сигнал выдается 20 блоком загрузки (фиг. 2) при поступлении каждого очередного импульса с элемента ИЛИ 13.Наличие свободных зон контролируется с помощью триггеров 38 блока 25 загрузки, Количество триггеров равно числу эон. Если зона свободна,тосоответствующий триггер находится в нулевом состоянии. Импульс с входа 27 через элемент 36 задержки посту пает на элементы И 37 и 39. Если первая зона свободна, то первый триггер 38 в нулевом состоянии и через первый элемент И 39 импульс поступает на выход 28 и на установочный вход триггера, переводя его в единичное состояние. Если первая зона занята, то первый триггер 38 в единичном состоянии и через первый элемент И 37 импульс поступает на вторые эле менть. И 37 и 39. В зависимости от состояния второго триггера 38 импульс выдается или на выход 2, или на следующие элементы И 37 и 39 и т.д. Когда все зоны буферного како пителя заняты (В = М), на выходе эле-. мента И-НЕ 35 имеется запрещающий сигнал.Адреса узлов назначения формируются коммутатором 16 и шифратором 17. 50 Случайный поток импульсов, поступающий на вход коммутатора, разделяются по выходам 25 в соответствии с вероятностями, задаваемыми на входе 23.55Количество входных шин 23 равно числу входных линий, связывающих моделируемый узел с соседними узлами. Если, например, количество выходных линий в узле равно трем и заданные вероятности распределенияпо этим линиям равны Р = 0,2, Р=0,5, Р = 0,3, то каждое очередноесообщение адресуется для передачипо первой, второй и третьей линиямс вероятностями 0,2; 0,5; 0,3 соответственно,Импульс, имитирующий поступление сообщения, устанавливает схему55 сравнения и регистр 51 .в исходное состояние (фиг. 5). Через элемент54 задержки данный импульс запускает. генератор 52 равномерно распределенных чисел, который выдает случайное число Х. Это число записываетсяв регистр 51. Импульс, задержанныйэлементом 53 задержки, поступает всхему 55 сравнения, где выполняетсясравнение числа Х с величинами заданных вероятностей,Сигнал адресного признака А,для -го выходного канала вырабатывается в соответствии с выражениямиА, = 1, если (ОХР, ) для =1- А; = 1,если (Р;, с ХР; ) для1 1 сд с и.Сигнал со схемы 55 поступает поодному из выходов 25 на соответствующий вход шифратора 17, при этомна выходе шифратора появляется двоичное число, являющееся адресом узла назначения. Этот адрес через открытую группу элементов И 40 записывается в один из регистров 42,Таким образом поступление каждого сообщения в коммутатор 16 завершается записью числа, пропорционального длине сообщения, в один из счетчиков 41 адреса сообшения в соответствующий регистр 42. Реверсивныйсчетчик 14 обеспечивает подсчетсообщений, находящихся в узле коммутации.Моделирование процессов передачисообщений по выходным каналам в соответствии с их адресными признаками на соседние узлы производитсяследующим образом,Двоичный код адреса А с регистра 42 (фиг. 3) поступает на соответствующий дешифратор 49. Мультиплексор 45 обеспечивает дешифрацию адрес.ного признака А выбор и включение соответствующего генератора 21тактовых импульсов, а также подключение генератора к соответствующемусчетчику 41 (фиг. 3). Включение генераторов тактовых импульсов осуществляется сигналами, поступающими на выходы 34 с выходов элементов ИЛИ 50, тактовые импульсы с генераторов 21 по входу 33 поступают на мультиплексоры 45. Число мультиплексоров равно числу зон буферного накопителя. Каждый мультиплексор содержит элементы И 46, число которых определяется количеством выходных каналов связи, а также элемент ИЛИ 47, Количество генераторов тактовых им ульсов равно числу выходных каналов связи, а тактовая частота этих генераторов характеризует быстродействие соответствующих каналов. Так как к одному и тому же выходному каналу могут быть адресованы несколько сообщений, находящихся в зоне буферного накопителя, то мультиплексоры обеспечивают обслуживание сообщения, находящегося в последующей зоне (вычитающем счетчике 4 1) только после передачи сообщения из предыдущей зоны. Такой последовательный алгоритм обслуживания обеспечивается элементами 48 запрета, Элемент 48 из предыдущей группы разрешает поступление тактовых импульсов с генератора тактовых импульсов на последующий мультиплексор 45 и последующую группу элементов 48 запрета только при отсутствии сигнала на соответствующем выходе предыдущего дешифратора 49. Такой сигнал после обслуживания сообщения снимается импульсом с выхода обнуления соответствующего счетчика 41 при завершении передачи сообщения и его установке на ноль. Сигнал с выхода счетчика 4 1 поступает на установочный вход регистра 42,при этом регистр очищается и код адреса снимается с дешифратора.Таким образом, если все зоны буферного накопителя заняты сообщениями, адресованными одному и тому же соседнему узлу, то обслуживаются они последовательно в порядке поступления. Если же сообщения адресованы разным соседним узлам, то одновременно обслуживается К сообщений, где К - число выходных каналов связи.В счетчиках накапливаются данные Э1015 20 25 30 35 40 45 50 55 о моделируемых процессах, протекающихв узлах коммутации сообщений. Счетчики 2 и 3 подсчитывают соответственно суммарное количество сообщений, которые предлагаются соседними узлами и принятых моделируемым узлом.Управляемый генератор 1 импульсов выра- батывает импульсы с частотой следования Г М, где Г - базовая частота, определяющая точность измерения временных интервалов обслуживания сообщений, М - текущее число сообщений в узле коммутации. Счетчик 4 подсчитывает суммарное время, затраченное на обслуживание сообщений. Счетчик 5 подсчитывает общее число сообщений, обслуженных узлом коммутации.Статистические характеристики моделируемой системы находятся известными методами по показаниям счетчиков.Формула изобретенияУстройство для моделирования узлов. коммутации сообщений, содержащее генератор случайных импульсов транзитных сообщений, первый элемент И, реверсивный счетчик, генератор случайных чисел, первый и второй коммутаторы, шифратор, группу генераторов тактовых импульсов, блок загрузки и блок моделирования очереди, блок загрузки содержит элемент И-НЕ,элемент задержки, первую и вторую группу элементов И и группу триггеров, прямые выходы триггеров группы блока загрузки соединены соответственно с первыми входами элементов И первой группы и входами элемента ИЛИ-НЕ,инверсные выходы триггеров группы подключены соответственно к первым входам элементов И второй группы, выход элемента задержки подключен к вторым входам первых элементов И первой и второй групп, выход -го элемента И первой группы .(=.1, 1 с) соединен с вторыми входами (+1)-х элементов И первой и второй групп, выходы элементов И второй группы подключены соответственно к единичным входам триггеров группы, блок моделирования очереди содержит элемент ИЛИ, группу регистров, группу вычитающих счетчиков, первую и вторую группу блоков элементов И, выходы блоков элементов И первой группы соединены соответственно с разрядными входами вычитающих счетчиков группы, выходы обнуления которых подключены соответственно к входам элемента ИЛИ и входамобнуления регистров группы, выходыблоков элементов И второй группыподключены соответственно к разрядным входам регистров группы, выходгенератора случайных импульсов транзитных сообщений соединен с первымвходом первого элемента И устройства,выходы генератора случайных чиселподключены соответственно к информационным входам блоков элементов Иблока моделирования очереди, выходы обнуления вычитающих счетчиков которого подключены соответственно кнулевым входам триггеров, группыблока загрузки выходы элементов Ивторой группы которого соединены соответственно с управляющими входамиблоков элементов И первой и второйгрупп блока моделирования очереди,выход элемента ИЛИ которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, управляющие входы первого коммутатора устройства являются входами задания вероятности выбора направления коммутации устройства, выходы первого коммутаторасоединены соответственно с входамишифратора, выходы которого подключенысоответственно к информационным входам блоков элементов И второй групмы блока моделирования очереди,разрядные выходы регистров которогоподключены соответственно к информационным входам второго коммутатора,информационные выходы первой группыкоторого соединены соответственно свходами запуска генераторов тактовыхимпульсов группы, выходы которых подключены соответственно к тактовымвходам коммутатора, выходы второйгруппы которого соединены соответственно с вычитающими входами вычцтающих счетчиков блока моделированияочереди, о т л и ч а ю щ е е с ятем,что, с целью расширения функциональных возможностей устройства засчет управления потоками сообщений,оно дополнительно содержит генератор случайных импульсов местных сообщений - второй элемент И, элементИЛИ и блок управления потоками,содержащий элемент И, элемент ИЛИ,группу элементов И, группу элементовНЕ и группу элементов отрицания равнозначности, причем в блоке управления потоками выходы элементов отрицания равнозначности группы соединены 1 О соответственно с первыми входами элементов И группы блока управления потоками, выходы которых соединены соответственно с входами элемента ИЛИблока управления потоками, выход кото рого подключен к первому входу элемента И блока управления потоками,выход которого соединен с первым входом второго элемента И устройства,второй вход которого подключен к вы ходу генератора случайного потокаимпульсов местных сообщений, выходыпервого и второго элементов И устройства соединены соответственно с пер.вым и вторым входами элемента ИЛИ 25 устройства, выход которого подключенк входу запуска генератора случайного числа, информационному входу первого коммутатора, суммирующему входуреверсивного счетчика устройства и 30 входу элемента задержки блока загрузки, выход элемента И-НЕ которого подключен к второму входу элемента Иблока управления потоками и второмувходу первого элемента И устройства,разрядные выходы реверсивногосчетчика устройства подключены соответственно к первым входам элементовотрицания равнозначности блока управления потоками, вторые входы которых 40 являются установочными входами устройства и соединены соответственнос вторыми входами элементов И группы блока управления потоками, выход.1-го элемента отрицания равнозначнос ти соединен с входом -го элементаНЕ группы блока управления потоками,выход которого соединен с (д+2)-мивходами всех элементов И группы,имеющих номер, больший 1 блока управления потоками.каз м д. 4/5 ская афическое оизводственно-и г Тираж 671 ИИПИ Государственного о делам изобретений и 035, Москва, Ж, Ра Подписноеета СССРытий иятие, г. Ужгород, ул. Проектная