SU1272339A1 - Устройство дл моделировани вычислительных систем - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и моЖет быть использовано дл  статистического моделировани  работы вычислительных систем. Цель изобретени  - распшрение функциональных возможностей за счет моделировани  работы вычислительных систем, сопр женных с каналами св зи. Устройство содержит генераторы случайного потока удаленных и местных за вок, блоки приоритетов, коммутаторы импульсов, блоки обслуживани  за вок, генераторы случайного числа, генератор тактовых импульсов-, блок счетчиков импульсов, блок синхронизации , элементы И. 10 ил.

Description

го

ю со

00

со Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано дл  статистического моделировани  широкого класса вычислительных систем, сопр женных с каналами св зи, в частности, дл  моделировани  главных и коммутационных ЭВМ в распределенных информационно-вычис лительных системах различного назначени  , Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройст ва за счет моделировани  работы вычислительных систем, сопр женных с каналами св зи. На фиг,1 приведена схема устройс ва, на фиг.2 - вариант структурной схемы блока обслуживани  за вок; на фиГсЗ - блок моделировани  очереди; на фиг.4 - узел поиска свободных ка налов J на фиг.5 - управл емый регистр сдвига; на фиг,6 - блок синхр низации; на фиг.7 - пересчетна  схе ма j на фиг.8 - блок приоритетов; на фиг.9 - коммутатор импульсов; на фиг.10 - блок счетчиков импульсов. Устройство содержит генераторы случайных потоков удаленных 1 и мес |(ых 2 за вок, первьш 3 и второй 4 блоки приоритетов, первый 5 и второ 6 коммутаторы импульсов, первый 7, четвертый 8, второй 9, третий 10, п тьй 11 элементы И, первый 12 и второй 13 генераторы случайного чис первый 14 и второй 15 блоки обслужи вани  за вок, блок 16 синхронизации генератор 17 тактовых импульсов, блок 18 счетчиков импульсов. Блоки 14 и 15 обслуживани  за во выполнены в виде (фиг,2) совокупнос ти узлов 19 моделировани  очереди, поиска свободных каналов 20, управл емого регистра 21 сдвига. Узел 19 моделировани  очереди содержит (фиг.З) группу вычитающих счетчиков 22, группу блоков 23 элементов И, блок 24 элементов И и эле мент ИЛИ 25. Узел 20 поиска свободных каналов выполнен в В1ще (фиг.4) группы триггеров 26, первой 27, и второй 272 групп элементов И, элемента И-НЕ 28 и элемента ИЛИ 29. Управл емый регистр 21 сдвига выполнен в виде (фиг.5) триггеров 30, элементов И 31. Блок 16 синхронизации содержит ,(фиг,6) генератор 32 импульсов, пе92 ресчетную схему 33,-триггер 34, триг гер 35, элемент ИЛИ 36, и элемент 37 задержки, переключатель 38. Пересчетна  схема 33 содержит (фиг.7) счетчики 39 и 40, элемент И 41,- установочные входы 42. Блок приоритетов содержит (фиг.8) элемент И-НЕ 43, первый 44 и второй 45 элементы И, элемент 46 задержки и элемент ИЛИ 47. Коммутатор импульсов (фиг.9) содержит рег 1стры 48 и 49, блок 50 сравнени , генератор 51 равномерно распределенных случайных чисел, элементы И 52 и 53, элемент 54 задержБлок счетчиков импульсов (фиг.10) содержит управл емые генераторы 55 и 56 импульсов, суммирующие счетчики 57-65, реверсивные счетчики 66 и 67, узлы 68 и 69 индикации. На чертежах обозначены управл ющие входы 70 и 71 устройства, входы и выходы блоков 72-100. Устройство может использоватьс  дл  моделировани  вычислительных систем коллективного пользовани , сопр женных с каналами св зи, обслуживающих как местные, так и удаленные за вки. В таких системах задани  на обработку поступают от местных пользователей, а также от удаленных по каналам св зи. Задани  от удаленных пользователей в распределенных информационно-вычислительных системах поступают в узел, где установлена ЭВМ. В зависимости от адресных признаков эти задани  поступают на обработку в ЭВМ или же следуют транзитом в один из соседних узлов. Часть заданий, обработанных на ЭВМ, может вьщаватьс  местным пользователем и (на этом их истори  заканчиваетс . Друга  часть после обработки передаетс  с помощью канала св зи удаленным пользовател м. Веро тность, с которой производитс  выбор путем дальнейшего обслуживани  заданий, поступающих в узел (каналы св зи - блок коммутации - ЭВМ или каналы св зи - блок коммутаци канал св зи) и заданий, обслуженных на ЭВМ (ЭВМ-пользователь или ЭВМузел коммутации-канал св зи), задаютс  с помощью входных шин 70 и 71 устройства (фиг.1). Назначение и нринцип действи  от дельных блоков устройства определ е с  следующим, Моделирование процесса обслуживани  за вок осуществл етс  с помощью блока обслуживани  за вок. Устройство содержит два таких блока 14 и 15 (фиг.1). Узел моделировани  очереди (фиг. состоит из вычитающих счетчиков, количество которых определ ет макси мальное число заданий, которые могу одновременно находитьс  в системе. Узел 19 моделирует процесс обработки заданий. Очередные задани  в виде случайных дв-оичных чисел, значение которых соответствует времени обработки задани , поступают по входам 75 на все блоки элементов И 23. Один из блоков элементов И 23 открываетс  сигналом, поступающим от узла 20 по одному из входов 81, и число записываетс  в соответствующий счетчик. Вычитающие входы счетчиков через бло элементов И 24, управл емый сигналами , поступающими по входам 79 из регистра 21 (фиг.2), соединены с входом 77. На этот вход из блока 16 через элемент И 10 поступают пачки импульсов, имитируюпщх кванты обслуживани .: Счетчики 22 содержат текущее значение оставшегос  времени обработки задани . Когда обработка одного из заданий завершаетс , то соответствую щий счетчик 22 переходит в нулевое , состо ние, при этом на его выходе по  вл етс  импульс. Этот импульс выполн ет следующее: по одному из выходов 82 поступает в узел 20 (фиг.2) и устанавливает соответствую щий триггер 26 (фиг.4) в состо ние, при котором открыт элемент И 27д , через элемент ИЛИ 25 поступает на выход 76 и далее на вычитающий вход реверсивного счетчика 66J с выхода 76 импульс поступает в блок 16, прекраща  поступление импульсов обслу живани  в блок 14. Узел 20 поиска свободных каналов (фиг.4) вьтолн ет следующие функции. При наличии хот  бы одного свободного канала блок 20 выдает сигнал откр1}Шающий элемент И 7. Состо ние каналов (Свободен, Зан т) моделируетс  триггерами 26 (фиг.4), которые последовательно устанавливаютс  в состо ние Зан т сигналами с вы39 И 7 и в состо ние Свохода элемента боден сигналами с выходов вычитающих счетчиков. По сигналу с выхода элемента И 7 осуществл етс  поиск свободного канала путем последовательного опроса элементов И 27. При наличии свободного канала генератор 12 вырабатывает случайное число, которое записываетс  в один из вычитающих счетчиков узла 19. Выбор счетчика осуществл етс  сигналом поступающим по одному из выходов группы выходов 81. Узел 20 вьщает сигналы .управлени  на управл емый регистр сдвига при зан тости хот  бы одного канала на выход 72, открывающий элементы И 9 и 10. Регистр 21 сдвига (фиг.5) обеспечивает последовательное циклическое подключение заданий на обработку. Подключаютс  только задани  зан тых каналов. Если канал свободен или заблокирован , то соответствующие триггеры 26 (фиг.4) будут в состо нии 1, поэтому при сдвиге единицы в управл емом регистре сдвига с помощью элементов И 31 пропускаютс  все разр ды, св занные со свободными каналами,, и единица попадает только в тот разр д, который св зан с зан тым каналом. Сигналы с единичных выходов триггеров 30 управл емого регистра поступают по выходам 79 в узел 19 и подключают на обработку задани  соответствующих каналов с помопц ю блока элементов И 24. Блок синхронизации (фиг.6) вьщает на узел 19 моделировани  очереди пачки импульсов: количество импульсов в пачке соответствует величине квантов обслуживани , последовательно выдел емых дл  обработки заданий в режиме разделени  времени. Интервалы меаду пачками моделируют временные потери-на переключение программ. При работе в пакетном режиме блок вьщает непрерьшную последовательность импульсов на выход 99 и далее на один из входов элемента И 10. Выбор режимов (разделение времени , пакетный), осуществл етс  переключателем 38. Длительность кванта ( и временные потери на переключение программ & задаютс  с помощью пересчетной схемы 33. Коэффициент пересчета К счетчика 39 задает величину с , а коэффициент пересчета К счетчика 40 определ ет величину S К - К. Триггер 35 вырабатывает сигнал, разрешающий выдачу импульсов обслуживани  через элемент И 10 в блок 14. Триггер 35 устанавливаетс  в состо ние О, запреща  выдачу импульсов в течение интервалов о при работе в режиме разделени  времени и на врем  переходных процессов при смене заданий. Это врем  определ етс  задержкой импульса , поступающего на вход 100 в элементе 37 задержки.

Обслуживание за вок буферным накопителем и каналами св зи моделируетс  с помощью блока 15 обслуживани  за вок, которьш по структурной схеме и принципу действи  идентичен блоку 14. Управление БОЗ 15 осуществл етс  с помощью элемента И 11, который открываетс  на врем  обслуживни  каналом очереди за вки. Частота генератора 17 выбираетс  пропорциональной быстродействию моделируемого канала св зи. Количество вычитающих счетчиков в БОЗ 15 определ етс  количеством зон буферного накопител  моделируемой системы.

Блоки 3 и 4 приоритетов служат . дл  обеспечени  более высокого приоритета в обслу швании за вки, поступающей по входу 84 (фиг.8), при одновременном поступлении за вок па входы 83 и 84. При одновременном поступлении за вок на входы 83 и 84 первой на выход поступает за вка с входа 84. Импульс запроса с входа 84 через элемент ИЛИ 47 без за .держки поступает на выход 85, Импульс запроса с входа 83 поступает на выход 85 с задержкой через элемент И 45, элемент 46 задержки, элемент ШШ 47.

Коммутаторы импульсов 5 и 6 (фиг.1) обеспечивают разделение, входного потока за вок, поступающих по входу 86, с заданной веро тностью на два потока, которые выдаютс  на выходы 87 и 88.

Импульс, имитирующий поступление очередной за вки с входа 86, поступает на элемент 54 задержки, на регистр 49 и генератор 51 чисел. Регистр 49 очищаетс , а генератор вьфабатывает случайное число X с равномерным распределением в интервале , которое записываетс  в очищенньш регистр 49. На блок

50 сравнени  поступают два двоичных числа: с выходной шины 70(71) на регистр 48 и далее на блок 50 сравнени  число Р, а с регистра 49 число X. Блок сравнени  вьфабатывает один из сигналов S (it,4p) или S2 (), при этом открываетс  один из элементов И 52, И 53 поэтому импульс , задержанный элементом 54 задержки , проходит на один из выходов

87 или 88.

Блок 18 счетчиков Импульсов обеспечивает накопление и частичную обработку статистических данных, харак5 теризующих процесс функционировани  моделируемой вычислительной системы, сопр женной с каналами св зи.

В процессе моделировани  накапливаютс  следующие данные в счетчиках:

0 57 - суммарное количество удаленных за вок, поступающих по каналам св зи в узел; 58 - суммарное количество местных за вок; 59 - количество удаленных и местных за вок, обрабо5 танных вычислительной системой;

60 - количество удаленных и местных за вок, поступающих на обработку в вычислительную системуJ 61 - количество удаленных и местных за вок,

0 поступающих в каналообразующую аппаратуру дл  передачи, 62 - количество удаленных и местных за вок, обслуженных каналообразующей аппаратурой} 63 - суммарное врем , затраченное

5 всеми за вками на их обработку в вычислительной системе; 64 - суммарное врем , затраченное всеми за вками при их обслуживании каналом св зи5 65 - количество удаленных и местных

0 за вок, обслуживание которых завершено в данном узле.

Г

Реверсивные счетчики 66 и. 67 в процессе моделировани  содержат.текущее число за вок, обслуживаемых вычислительной системой и каналом св зи соответственно. Узлы 68 и 69 Индикации служат дл  визуального kaблюдeни  за динамикой изменени  Ьчёреди и определени  ее веро тностных характеристик.

Claims (1)

1. Управл емые генераторы 55 и 56 вырабатьшают импульсы с частотой,еле довани , определ ющей точность измерени  интервалов времени прибьшани  5 за вок в системе. Импульсы с генераторов 55 и 56 поступают в счетчики 63 и 64, в которых накапливаютс  значени  суммарного времени пребьтани  за вок в вычислительной системе и в системе передачи данных. Устройство работает следующим о разом. Генератор 1 вырабатывает импуль имитирующие по вление удаленных за вок, поступающих по каналам св зи в случайные моменты времени в узел сети ЭВМ, где установлена моделиру ма  вычислительна  система. Общее число удаленных за вок подсчитываетс  счетчиком 57. Поток удаленных за вок в коммутаторе 5 раздел етс  на два потока: часть за вок с веро тностью Р, задаваемой с помощью входной шины 70, поступает на обработку в вычислительную систему друга  часть с веро тностью 1-Р сле дует транзитом через блок 4 приоритетов на блоки устройства, моделирующие процесс обслуживани  за вок каналом св зи. Генератор 2 вырабатывает импульс имитирующие по вление местных за вок , т.е. заданий пользователей, непосредственно взаимодействующих с вычислительной системой с помощью терминальных устройств. Общее число местньк за вок подсчитываетс  счетч ком 58. Импульсы, имитирующие удаленные ,и местные за вки, через блок 3 прио ритетов поступают на вход элемента И 7 и на вход счетчика 60, который подсчитывает число за вок, поступив ших на вход моделируемой вычислител ной системы. При наличии свободных каналов ввода элемент И 7 будет открыт и импульс поступает на суммиру щий вход реверсивного счетчика 66 и на вход генератора 12. Генератор 12 вьфабатывает случайное число, им тирующее поступление в систему зада ни , врем  обработки которого пропорционально этому случайному числу Число таких заданий подсчитьшаетс  счетчиком 59. После обработки каждого задани  в блоке 14 обслуживани  за вок на его выходе по вл ютс  импульсы, которые поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 66. Таким образом, реверсивный счетчик 66 в любой момент времени содержит число равное числу заданий, обрабатываемых в данный момент вычислительной систе мой . 339 8 Поток импульсов с выхода блока 14 обслуживани  за вок поступает также на коммутатор 6 импульсов, где с веро тностью |, заданной с помощью входной шины 71, поток раздел етс : за вки, обслуживание которых завершаетс  в вычислительной системе, подсчитываютс  счетчиком 65, а за вки, которые после обработки в вычислителтюй системе передаютс  удаленным пользователем по каналам св зи, поступают на блок 4 приоритетов, С выхода блока 4 приоритеТов за вки поступают на вход суммирующего счетчика 61, подсчитывающего общее число за вок, поступивших дл  передачи по каналу св зи. При наличии свободной зоны буферного накопител  злемент И 8 открыт и за вка поступает на генератор 13, в блок 15 обслуживани  за вок, в счетчик 62, который подсчитывает общее число за вок , поступивших на обслуживание в каналообразующую аппаратуру, а также на суммирующий вход реверсивного счетчика 67. Процесс обслуживани  за вок каналообразующей аппаратурой моделируетс  блоком 15 обслуживани  за вок. В этот блок по входу 77 через элемент И 11 поступают импульсы от генератора 17. Частота генератора 17 выбираетс  в зависимости от быстродействи  моделирующего канала св зи. Элемент И 11 открыт, если в буферном накопителе будет хот  бы одна за вка. Зоны моделируемого буферного накопител  имитируютс  вычитающими счетчиками 22 (фиг.З). Процесс передачи очередной за вки каналом св зи мо- делируетс  путем подачи импульсов от генератора 17 через элемент И 11 на вычитающие входы одного из счетчиков 22. Завершение передачи наступает при установке вычитающего счетчика на нуль, при этом на выходе 76 блока 15 по вл етс  импульс, который запрещает генерацию импульсов генератором 17 на врем  переходных процессов при смене обслуживаемой за вки блоке 15. Этот же импульс по вхоу 78 обеспечивает сдвиг единицы в правл емом регистре 30 сдвига (фиг.5), при этом к генератору 17 одключаетс  очередной вьгчитающий четчик 22 и начинаетс  процесс обсуживани  новой за вки. Все импульсы 912 по вл ющиес  на выходе 76 блока 15, подаютс  на вычитающий вход реверсивного счетчика 67, который содержит текущее значение за вок, обслуживаемых каналообразующей аппаратурой. Формула изобретени  Устройство дл  моделировани  вычислительных систем, содержащее генератор случайного потока местных за вок , первьш, второй и третий элементы И, первый генератор случайного числа блок счетчиков импульсов и первый блок обслуйсивани  за вок, состо ний из узла поиска свободных каналов, управл емого регистра сдвига и узла моделировани  очереди состо щего из группы, вычитающих счетчиков импульсов блока элементов И, группы блоков эле-20

   ментов И и элемента Ш1Е, входы которого подключены соответственно к выходам обнулени  вычитающих счетчиков группы, вычитающие входы которых соединены соответственно с выходами блока элементов И, выходы каждого блока элементов И группы подключены к разр дным входам соответствующего вычитающего счетчика импульсов группы, узел поиска свободных каналов содержит элемент И-НЕ, элемент ИЛИ, группу триггеров и две группы элементов И, пр мые выходы триггеров группы подключены соответственно к первым входам элементов И первой группы и входам элементов И-НЕ и ИЛИ, инверсные выходы триггеров группы подключены соответственно к первым входам элементов И второй группы, вторые входы К-х элементов И первой и второй групп подключены к выходу (К-1)го элемента I-l первой группы (, М), выходы элементов И второй группы узла поиска свободных каналов соединены соответственно с первыми входами триггеров группы узла поиска свободных каналов и с управл ющими входами блоков элементов И группы узла моделировани  очереди, выходы обнулени  вычитающих счетчиков импульсов которого подключены соответственно к вторьп входам триггеров группы узла поиска свободных каналов, выход элемента И-НЕ которого подключен к первому входу первого элеме.нта И устройства, а выход элемента ИЛИ узла поиска свободных каналов соединен с первыми входами второго и третьего

   поиска свободных каналов, выходы первого генератора случайного числа

   соединены соответственно с информационными входами блоков элементов И

   группы узла моделировани  очереди, выход элемента ИЛИ которого подключен к второму информационному входу блока счетчиков импульсов и входу запуска блока синхронизации, первый

   выход которого соединен с вторым входом второго элемента И устройства , а второй и третий выходы подключены соответственно к второму и третьему входам третьего элемента И устройства , выход генератора случайного потока местных за вок подключен к. третьему информационному входу блока счетчиков импульсов, отличающеес  тем, что, с целью расши (рени  функциональных возможностей

   |за счет моделировани  работы вычисли гельных систем, сопр женных с каналами св зи, оно дополнительно содержит генератор случайного потока удаленных за вок, два коммутатора импульсов второй генератор случайного числа, четвертый и п тьш элементы И, второй блок обслуживани  за вок, генератор тактовых импульсов и два блока приоритета , каждьй из которых содержит элемент И-НЕ, элемент ИЛИ, элемент задержки и два элемента И, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с первым входом элемента ИШi и входом элемента задержки, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, а выход элемента -И-НЕ блока приоритетов соединен 9 элементов И устройства, выходы триггеров группы узла поиска свободных каналов соединены соответственно с разр дными входами управл емого регистра сдвига, вход сдвига которого .подключен к выходу второго элемента И устройства, а разр дные выходы управл емого регистра сдвига соединены соответственно с управл ющими входами блока элементов И узла моделировани  очереди, информационньй вход блока элементов И узла моделировани  очереди соединен с выходом третьего элемента И устройства, выход первого элемента И подключен к первому информационному входу блока счетчиков импульсов, входу запуска первого генератора случайного числа и вторым входам первых элементов И первой и второй групп узла с первым входом первого элемента И блока приоритетов, причем выход генератора случайного потока местных за вок соединен с первым входом элемента И-НЕ, вторым входом первого и nepBbiM входом второго элементов И первого блока приоритетов, выход элемента ИЖ которого подключен к четвертому информационному входу бло ка счетчиков и второму входу первого элемента И устройства, выход генератора случайного потока удаленных за  БОК соединен с п тым информационным входом блока счетчиков импульсов и информационным входом первого коммутатора импульсов, первый выход которого подключен к вторым входам элемента И-НЕ и второго элемента И и третьему входу элемента ИЛИ первого блока приоритета, а второй выход пер вого коммутатора импульсов соединен с вторыми входами элемента И-НЕ и второго элемента И и третьим входом элемента ИЛИ второго блока приоритетов , выход элемента ИЛИ которого сое динен с шестым информационным входом рлока счетчиков импульсов и первым эходом четвертого элемента И устройртва , выход которого подключен к седьмому информационному входу блока счетчиков импульсов, входу запуска второго генератора случайного числа и вторым входом первых элементов И первой и второй групп узла поиска свободных каналов второго блока обслуживани , выходы элементов И-НЕ и ИЛИ узла поиска свободных каналов 9- 12 второго блока обслуживани  за вок соединены соответственно с вторым входом четвертого элемента И устройства и первым входом п того элемента И устройства, выход которого подключен к информационному входу блока элементов И узла моделировани  очереди второго блока обслуживани  за вок, информационные входы блоков элементов И группы узла моделировани  очереди которого подключены соответственно к выходам второго генератора случайного числа, а выход элемента ИЛИ узла моделировани  очереди второго блокаЪбслуживани  за вок соединен с восьмым информационным входом блока счетчиков импульсов, входу сдвига управл емого регистра сдвига второго блока обслуживани  за вок и входу запуска генератора тактовых импульсов, выход которого подключен к второму входу п того элемента И устройства, выход элемента ИЛИ узла моделировани  очереди первого блока обслуживани  за вок подключен к информационному входу второго коммутатора импульсов , первый выход которого соединен с дев тым информационным входом блока счетчиков импульсов, а второй выход второго коммутатора импульсов соединен с первыми входами элемента И-НЕ и второго элемента И и вторым входом первого элемента И второго блока приоритета, управл ющие входы первого HBTQporo коммутаторов импульсов  вл ютс  соответственно первыми вторым управл ющими входами устройства,

   IJБдз

   78

   I

   77

   76

   75 Фиг.З

   7374

   81

   82

   Фиг. 5

   Фиг.7

   Фиг,в

   ТОСП)