SU1354203A1 - Устройство дл моделировани узлов коммутации сообщений - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть ис- пользовано рд  статистического моделировани  систем массового обслуживани , в частности дл  моделировани  узлов коммутации сообщений в сет х ЭВМ. Цель изобретени  - расширение фрикционных возможностей устройства за счет управлени  потоками Цель достигаетс  введением в устройство генератора случайных импульсов местных сообщений , элементов И,ИЛИ и блока управ- лени  потоками, включающего элементы И,ИЛИ,группу элементов И,группу элементов НЕ и группу элементов отрицани  равнозначности. Устройство позвол ет в процессе проектировани  систем передачи данных в сет х ЭВМ оценивать проектные варианты узлов коммутации сообщений путем их сравнени  по критери м: среднее врем  обслуживани  сообщений: веро тность отказа в приеме транзитных и местных сообщений узлом коммутации; пропускна  способность узла коммутации дл  местных и транзитных сообщений; средн   длина очереди сообщений -в узле коммутации;.оптимальное значение порога доступности. Моделирование реализуетс  путем имитации про- ; цесса поступлени  потоков сообп е- ний в узел коммутации, записи сообщений в буферный накопитель, передачи по выходным каналам св зи. Параметры имитируемых процессов фиксируютс  в управл емом генераторе импульсов. 6 ил. (Л с: СО 01 4 ГчЭ О со

Description

10

20

30

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может 6tiTb исполь зовано дл  статистического моделировани  систем массового обслуживани  и, в частности, дл  моделировани  узлов коммутации сообщений в сет х ЭВМ.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства за счет управлени  потоками со- I

общений.

На фиг. 1 приведена схема устрой- ства;на фиг. 2 - структурна  схема блока загрузки; на фиг. 3 - структур- 5 на  схема блока моделировани  очере- ди;на фиг. 4 - второй коммутатор;на фиг. 5 - структурна  схема первого коммутатора;на фиг. 6 - структурна  схема блока управлени  потоками.

Устройство содержит управл емый генератор 1 импульсов и счетчики 2 -7 импульсов, генератор 8 случайных импульсов транзитных сообщений, генератор 9 случайных импульсоб мест- ных сообщений, первый 10 и второй 11 элементы И, блок 12 управлени  потоками , элемент ИЛИ 13, реверсивный счетчик 14, генератор 15 случайных чисел, первый коммутатор 16, шифратор 17, блок 18 загрузки,блок 19 моелировани  очереди, второй коммута- тор. 20, генераторы 21 тактовых импульсов , входные и выходные шины 22- 34 межблочных св зей.

Блок 18 загрузки содержит (фиг. 2) элемент И-НЕ 35, элемент 36 задержки, первую группу элементов И 37, группу триггеров 38, вторую группу элементов И 39.

Блок моделировани  очереди (фиг. 3) содержит вторую группу элементов И 40, группу вычитающих счетчиков 41, группу регистров 42, элемент ИЛИ 43, первую группу элементов И 44.

Второй коммутатор 20 (фиг. 4) содержит мультиплексоры 45, каждый из которых содержит элементы И 46 и элемент ИЛИ 47, элементы 48 запрета, ешифраторы 49, элементы ИЛИ 50.

Коммутатор 16 (фиг. 5) содержит регистр 51, генератор 52 равномерно распределенных случайных чисел, элеенты 53 и 54 задержки,схему 55 равнени .

Блок 12 содержит элемент ИЛИ 56, группу элементов И 57, группу элементов НЕ 58, элементы 59 отрицани  равозначности , элемент И 60.

35

40

45 50 55

0

0

5

5

Устройство работает следующим образом .

Случайный процесс поступлени  транзитных сообщений в узел коммутации моделируетс  с помощью генератора 8, который с заданной интенсивностью генерирует случайный поток импульсов , имитирующий поступление транзитных сообщений со приемных каналов от соседних узлов. Генератор 9 генерирует случайный поток импульсов, имитирующий поступление местных сообщений.

Моделирование алгоритма управле-- лени  потоками осуществл етс  с помощью блока 12 и элементов И 10 и 11.

Пусть М - текущее число местных и транзитных сообщений,наход щихс  в буферном накопителе; В - емкость буферного накопител ; L - порог, дос- тупности дл  местных сообщений.

На входы блока 12 поступают величины B,L и М соответственно от блока 18, входа 22 и счетчика 14, причем значение В задаетс  в виде высокого потенциала, когда М Е. Если М В,то этот потенциал снимаетс . Значени  L и М ввод тс  в блок 12 в виде двоичных чисел. Задача, которую решает логический блок состоит в выработке сигналов S1 - разрешен прием транзитных сообщений и S2 - разрешен прием местных сообщений.. .

Сигналы S1 и S2 выдаютс  на элементы И 10 и 11 соответственно. 40 Выработка дигналов производитс  в соответствии с алгоритмом:

если М L, то S1 1 и 52 1; если L , если М В, To S1 0 и S2 0. 45 Сравнение чисел k и L в блоке 12 (фиг. 6) начинаетс  со старших разр дов. Если старший разр д числа L - единица, числа М - нуль, то на выходе первого элемента 59 отрица- 50 ни  равнозначности высокий потенциал и на выходе элемента ИЛИ 56 таже высокий потенциал,что соответствует тому,что М - Ь.При равенстве старших разр дов сравниваютс  поо- 55 чередно следующие разр ды аналогичным образом.

Если , тона обоих выходах логического блока В1з1сокие потенциалы.

При М S L на выходе элемента ИЛИ 56 низкий потенциал и на выходе элемента И 60 низкий потенциал.

Прием сообщений в узел коммутации имитируетс  по влением импульса на выходе элемента ИЛИ 13. Импуль поступает на генератор 15 случайных чисел, который вырабатывает двоичное число, пропорциональное длине сообщени . Это число по шине 24 поступает в блок имитации о ереди на элементы И 44 и далее на один из свободных счетчиков 41, которые имитируют отдельные зоны буферного накопи тел . Выбор счетчика обеспечиваетс  разрешающим сигналом, который вырабатываетс  блоком загрузки и поступает по входу 28 на элементы И 44 и 40. Разрешающий сигнал выдаетс  блоком загрузки (фиг. 2) при поступлении каждого очередного импульса с элемента ИЛИ 13.

Наличие свободных зон контролируетс  с помощью триггеров 38 блока загрузки. Количество триггеров равно числу зон. Если зона свободна,то соответствующий триггер находитс  в нулевом состо нии. Импульс с входа 27 через элемент 36 задержки поступает fia элементы И 37 и 39. Если перва  зона свободна, то первый триггер 38 в нулевом состо нии и через первый элемент И 39 импульс прступа- ет на выход 28 и на установочный вход триггера,перевод  его в единичное состо ние. Если перва  зона зан та , то первый триггер 38 в единичном состо нии и через первый элемент

го длине сообщени , в один из счетчиков 41 адреса сообщени  в соответствующий регистр 42. Реверсивный . счетчик 14 обеспечивает подсчет

в узле коммуИ 37 импульс поступает на вторые эле- 40 етс  записью числа, пропорционально- менты И 37 и 39. В зависимости от состо ни  второго триггера 38 импульс выдаетс  или на выход 2, или на следующие элементы И 37 и 39 и

т.д. Когда все зоны буферного нако- 45 сообщений, наход щихс  пител  зан ты (В М), на выходе эле-. тации. мента И-НЕ 35 имеетс  запрещающий сигнал.

Адреса узлов назначени  формируютс  коммутатором 16 и шифратором 17. gQ Случайный поток импульсов, поступающий на вход коммутатора, раздел ютс  по выходам 25 в соответствии с веро тност ми, задаваемыми на вхо- де 23.

Количество входных шин 23 равно числу входных линий, св зывающих моделируемый узел с соседними узлами. Если, например, количество выходМоделирование процессов передачи сообщений по выходным каналам в соответствии с их адресными признаками на соседние узлы производитс  следующим образом.

Двоичный код адреса AJ с регистра 42 (фиг. 3) поступает на соответствующий дешифратор А9. Мультиплек- 55 сор 45 обеспечивает дешифрацию адресного признака А-, выбор и включение соответствующего генератора 21 тактовых импульсов, а также подключение генератора к соответствующему

5

0

ных линии в узле равно трем и заданные веро тности распределени  по этим лини м равны Р 0,2, Р 0,5, Р 0,3, то каждое очередное сообщение адресуетс  дл  передачи по первой, второй и третьей лини м с веро тност ми 0,2; 0,5; 0,3 соответственно .

Импульс, имитирующий поступление сообщени , устанавливает схему 55 сравнени  и регистр 51 .в исходное состо ние (фиг. 5). Через элемент 54 задержки данный импульс запускает- генератор 52 равномерно распределенных чисел, который выдает случайное число X. -Это число записываетс  в регистр 51. Импульс, задержанный элементом 53 задержки, поступает в схему 55 сравнени , где выполн етс  сравнение числа X с величинами заданных веро тностей.

Сигнал адресного признака AJ дл  i-ro выходного канала вырабатываетс  в соответствии с выражени ми

А, 1, если (OiXiP, ) дл  i i-Aj 1,если (Р,, X t Р; ) дл  1 1 i п.

Сигнал со схемы 55 поступает по одному из выходов 25 на соответствующий вход шифратора 17, при этом на выходе шифратора по вл етс  двоичное число,  вл ющеес  адресом уз- 5 ла назначени . Этот адрес через от- крытую группу элементов И 40 записываетс  в один из регистров 42.

Таким образом поступление каждого сообщени  в коммутатор 16 заверша5

0

го длине сообщени , в один из счетчиков 41 адреса сообщени  в соответствующий регистр 42. Реверсивный . счетчик 14 обеспечивает подсчет

в узле коммуетс  записью числа, пропорционально-

сообщений, наход щихс  тации.

сообщений, наход щихс  тации.

Моделирование процессов передачи сообщений по выходным каналам в соответствии с их адресными признаками на соседние узлы производитс  следующим образом.

Двоичный код адреса AJ с регистра 42 (фиг. 3) поступает на соответствующий дешифратор А9. Мультиплек- сор 45 обеспечивает дешифрацию адресного признака А-, выбор и включение соответствующего генератора 21 тактовых импульсов, а также подключение генератора к соответствующему

41 в   34 ые у

51354203

(фиг. 3), Включение тактовых импульсов осу- сигналами, поступающими с выходов элементов ИЛИ импульсы с генераторов 33 поступают на мультис т м р н о м щ в ты н 15 о

10

30

плексоры 45. Число мультиплексоров равно числу зон буферного накопител  Каждый мультиплексор содержит элементы И 46, число которых определ етс  -количеством выходных каналов св зи, а также элемент ИЛИ 47. Количество генераторов тактовых импульсов равно числу выходных каналов св зи, а тактова  частота этих генераторов характеризует быстродействие соответствующих каналов. Так как к одному и тому же выходному каналу могут быть адресованы несколь- 20 ко сообщений, наход щихс  в зоне буферного накопител , то мультиплексоры обеспечивают обслуживание сообщени , наход щегос  в последующей .зоне (вычитающем счетчике 41) толь- ко после передачи сообщени  из пре- дьщущей зоны. Такой последовательный алгоритм обслуживани  обеспечиваетс  элементами 48 запрета. Элемент 48 из предьщущей 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 обслуживани  сообщени  снимаетс  импульсом с выхода обнулени  соответствующего счетчика 41 при завершении передачи сообщени  и его установке на ноль. Сигнал с выхода счетчика 41 поступает на установочный вход регистра 42,при этом регистр очищаетс  и тора.

Таким образом, если все зоны буферного накопител  зан ты сообщени ми , адресованными одному и тому же соседнему узлу, то обслуживаютс  они последовательно в пор дке поступлени . Если же сообщени  адресованы разным соседним узлам, то одновременно обслуживаетс  К сообщений, где К - число выходных каналов св зи.

В счетчиках накапливаютс  данные о моделируемых процессах, протекающих в узлах коммутации сообщений. Счетчики 2 и 3 подсчитьшают соответственно

суммарное количество сообщений, которые предлагаютс  соседними узлами и прин тых моделируемым узлом.Управл емый генератор 1 импульсов вырабатывает импульсы с частотой следовани  f М, где f - базова  частота, определ юща  точность измерени  временных интервалов обслуживани  сообщений , М - текущее число-сообщений в узле коммутации. Счетчик 4 подсчитывает суммарное врем , затраченное на обслуживание сообщений. Счетчик 5 подсчитывает общее число сообщений, 15 обслуженных узлом коммутации.

Статистические характеристики моделируемой системы наход тс  известными методами по показани м счетчи- ков.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  моделировани  узлов , коммутации сообщений,содержащее 1 енератор случайных импульсов тран- 25 зитных сообщений, первый элемент И, реверсивный счетчик, генератор случайных чисел, первый и второй коммутаторы , шифратор, группу генераторов тактовых импульсов, блок загрузки и блок моделировани  очереди, блок загрузки содержит элемент И-НЕ,элемент задержки, первую и вторую группу элементов И .и группу триггеров , пр мые 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 перовым входам элементов И второй группы, выход элемента задержки подключен к вторым входам первых элементов И первой и второй групп, выход i-ro элемента И первой груп35

   40

   50

   код адреса снимаетс  с дешифра- 45 пы .(, k-1) соединен с вторыми

   входами (1+1)-х элементов И первой и второй групп, выходы элементов И второй группы подключены соответственно к единичным входам триггеров группы, блок моделировани  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 разр дными входами вычитающих счетчиков группы, выходы обнулени  которых подключены соответственно к входам элемента ИЛИ и входам

   55

   0

   0

   суммарное количество сообщений, которые предлагаютс  соседними узлами и прин тых моделируемым узлом.Управл емый генератор 1 импульсов выра батывает импульсы с частотой следовани  f М, где f - базова  частота, определ юща  точность измерени  временных интервалов обслуживани  сообщений , М - текущее число-сообщений в узле коммутации. Счетчик 4 подсчитывает суммарное врем , затраченное на обслуживание сообщений. Счетчик 5 подсчитывает общее число сообщений, 5 обслуженных узлом коммутации.

   Статистические характеристики моделируемой системы наход тс  известными методами по показани м счетчи- ков.

   Формула изобретени 

   Устройство дл  моделировани  узлов , коммутации сообщений,содержащее 1 енератор случайных импульсов тран- зитных сообщений, первый элемент И, реверсивный счетчик, генератор случайных чисел, первый и второй коммутаторы , шифратор, группу генераторов тактовых импульсов, блок загрузки и блок моделировани  очереди, блок загрузки содержит элемент И-НЕ,элемент задержки, первую и вторую группу элементов И .и группу триггеров , пр мые 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 перовым входам элементов И второй группы, выход элемента задержки подключен к вторым входам первых элементов И первой и второй групп, выход i-ro элемента И первой груп

   713

   обнулени  регистров группы, выходы блоков элементов И второй группы подключены соответственно к разр дным входам регистров группы, выход генератора случайных импульсов транзитных сообщений соединен с первым входом первого элемента И устройства выходы генератора случайных чисел подключены соответственно к информа ционным входам блоков элементов И блока моделировани  очереди, выходы обнулени  вычитающих счетчиков которого подключены соответственно к нулевым входам триггеров, группы блока загрузки выходы элементов И второй группы которого соединены соответственно с управл ющими входами блоков элементов И первой и второй групп блока моделировани  очереди, выход элемента ИЛИ которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, управл ющие входы первого коммутатора устройства  вл ютс  входами задани  веро тности вы- бора направлени  коммутации устройства , выходы первого коммутатора соединены соответственно с входами шифратора,выходы которого подключены соответственно к информационньм вхо- дам блоков элементов И второй груп- мы блока моделировани  очереди,разр дные выходы регистров которого подключены соответственно к информа

   ционным входам второго коммутатора, 35 разр дные выходы реверсивного информационные выходы первой группы счетчика устройства подключены сооткоторого соединены соответственно с входами запуска генераторов тактовых импульсов группы, выходы которых подключены соответственно к тактовым входам коммутатора, выходы второй группы которого соединены соответственно с вычитающими входами вычцуаю- щих счетчиков блока моделировани  очереди, отличающеес  тем,что, с целью расширени  функциональных возможностей устройства за счет управлени  потоками сообщений, оно дополнительно содержит генератор случайных импульсов местных сооб- gg ни  потоками,

   щений - второй элемент И, элемент ИЛИ и блок управлени  потоками, содержащий элемент И, элемент ИЛИ, группу элементов И, группу элементов НЕ и группу элементов отрицани  равнозначности , причем в блоке управлени  потоками выходы элементов отрицани  равнозначности группы соединены соответственно с первыми входами элементов И группы блока управлени  потоками , выходы которых соединены соответственно с входами элемента ИЛИ блока управлени  потоками, выход которого подключен к первому входу эле- мента И блока управлени  потоками,выход которого соединен с первым входом второго элемента И устройства, второй вход которого подключен к выходу генератора случайного потока импульсов местных сообщений, выходы первого и второго элементов И устройства соединены соответственно с пер- .вым и вторым входами элемента ИЛИ устройства, выход которого подключен к входу запуска генератора случайного числа, информационному входу первого коммутатора, суммирующему входу реверсивного счетчика устройства и входу элемента задержки блока загрузки , выход элемента И-НЕ которого подключен к второму входу элемента И блока управлени  потоками и второму входу первого элемента И устройства.

   ветственно к первым входам элементов отрицани  равнозначности блока управлени  потоками, вторые входы которых  вл ютс  установочными вxoдa ш устройства и соединены соответственно с вторыми входами элементов И группы блока управлени  потоками, вьЬсод i-ro элемента отрицани  равнозначности соединен с входом i-ro элемента НЕ группы блока управлени  потоками, выход которого соединен с (1+2)-ми входами всех элементов И группы,имеющих номер, больший i блока управле аг . /

   3S I Jf

   ws /

   и

   -- -г-

   Ji

   ж

   3S

   /л ж

   lit 2S vv

   Ч Nl 3

   25

   o-

   55

   5

   5J

   27

   S

   /Ч

   2.5

   KSfl, W

   От Sn. 18