SU1471199A1

SU1471199A1 - Устройство дл моделировани систем массового обслуживани

Info

Publication number: SU1471199A1
Application number: SU874317661A
Authority: SU
Inventors: Юрий Александрович Капиносов; Игорь Анатольевич Ветров; Дмитрий Викторович Остапенко
Original assignee: Киевское Высшее Инженерное Радиотехническое Училище Противовоздушной Обороны
Priority date: 1987-09-15
Filing date: 1987-09-15
Publication date: 1989-04-07

Abstract

Изобретение относитс к вычислительной технике и предназначено дл статистического моделировани приоритетных систем массового обслуживани . Цель изобретени - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделировани динамических абсолютных приоритетов. Устройство позвол ет моделировать системы с произвольным входным потоком за вок, ограниченной очередью, произвольным временем обслуживани и динамической дисциплины обслуживани . Устройство содержит генератор импульсов, элементы И, элемент ИЛИ, элемент НЕ, элемент задержки, реверсивный счетчик и каналы обслуживани за вок, а в каждом канале - элемент НЕ, генератор случайного потока за вок, делитель частоты, блок случайной временной задержки, триггер, элементы И, элементы ИЛИ, блок элементов И, элементы запрета и реверсивный счетчик. Генераторы случайного потока за вок обеспечивают имитацию входных потоков за вок. Блоки случаной временной задержки имитируют обслуживающий прибор с произвольным временем обслуживани . Триггеры каналов имитируют ограниченную очередь. 1 ил.

Description

1

Изобретение относитс к вычислительной технике и может быть исполь зовано дл моделировани приоритетных систем массового обслуживани (СМО).

Цель изобретени - расширение .. функциональных возможностей устройства за счет моделировани абсолютного динамического приоритета в обслуживании за вок.

На чертеже приведена структурна схема устройства.

Устройство содержит каналы обслуживани за вок, каждый из которых

состоит из генератора 1 случайного потока за вок, первого элемента И 2, триггера 3, второго элемента И 4, делител 5 час готы, четвертого элемента И 6, второго элемента ИЛИ 7, первого 8 и второго 9 элементов запрета , блока 10 элементов И, реверсивного счетчика 11, первого элемента ШШ 12, элемента НЕ 13, третьего элемента И 14 и блока 15 случайной временной задержки. В состав устройства вход т также второй элемент И 16, элемент НЕ 17, элемент 18 задержки , третий элемент И 19, генера

ю

тор 20 импульсов, элемент ИЛИ 21, реверсивный счетчик 22 и первый элемент И 23.

Устройство предназначено дл моделировани СМО с абсолютными динамическими приоритетами, т.е. таких СМО, в которых приоритет обслуживани поступающих за вок зависит от длительности нахождени за вок в системе . Выбор за вок на обслз живание осуществл етс с учетом текущего значени функции приоритета, завис щей дл за вки каждого типа от времени пребывани в системе. Обслужива ние за вок осзтцествл етс в пор дке абсолютного приоритета таким обра- .зом, что в каждый момент времени на обслуживании находитс за вка, обладающа максимальным мгновенным значением функции приоритетности из числа за вок, наход щихс в системе.

Функци приоритета за вок i-ro канала обслуживани имеет вид

hjCt) fj(t-t-;), где t - текущий момент времени,

ЕГ; - момент поступлени за вки в каналу

f; - частота импульсов в канале на выходе делител 5.

В любой момент времени в устройстве должен быть только один лидер, поэтому в случае, если максимальное мгновенное значение функции приоритетности имеют одновременно два или более каналов, то лидером становитс тот из них, номер которого меньше т.к. канал, имеющий наибольшую частоту .

Дл каждого канала вводитс разностна функци приоритета

Ri(t) H(t)-h(t).

Таким образом, лгадером в любой Момент времени должен быть канал с минимальным номером, у которого разл ностна функци приоритета равна нулю о

Элементом, определ ющим разностную функцию приоритета каждого кана- naf вл етс реверсивный счетчик 11 канала, на суммирующий вход которого подаютс импульсы с частотой лидера, а на вычитающий вход - импульсы с собственной частотой данного канала. Нормальна работа такого реверсивного счетчика нарушаетс при рдноврег менном поступлении импульсов на его суммирующий и вычитающий входы. Поэтому в каждом канале сто т два эле0

5

0

5

0

мента 8 и 9 запрета, которые запрещают прохождение сигнала на один из этих входов счетчика в случае наличи сигнала на другом. Дл устойчивой работы реверсивного счетчика 11 необходимо , чтобы импульсы на его суммирующий и вычитающий входы проходили или в разное врем , не накладыва сь друг на друга даже частично, или проходили строго в один и тот же момент, име одинаковую длительность, а также полностью взаимно уничтожались элементами 8 и 9 запрета каналов. Это достигаетс введением общего дл всех каналов генератора 20 импульсов и делител 5 частоты на каж- дьй канал. Делител 5 частоты построены на базе счетчиков с принудительным насчетом и начальной установкой. В качестве выходного сигнала делител 5 частоты используетс сигнал переполнени , который жестко прив зан по времени к входному сигналу делител 5 частоты, повтор ет его по длительности, но выдаетс в Mj. раз реже. Дл обеспечени соотношени собственных частот каналов f, f 2 f,,, „ модули счета делителей 5 частоты выбираютс так, что

Мсч.

М

СЧц

5

0

5

0

5

Так как выходные импульсы делител 5 частоты каждого канала жестко- прив заны к своему входному импульсу с генератора 20 импульсов, то дл любой пары .каналов импульсы на выходах их делителей 5 частоты будут или полностью совпадать или отсто ть друг от друга на врем , кратное периоду поступлени импульсов с генератора 20 импульсов.

Элементом, определ ющим равенство нулю разностной функции приоритетности R канала, вл етс элемент ИЛИ 12 канала. Но канал не может быть лвдером, если с выхода генератора 1 случайного потока за вок данного канала не поступил импульс- за вка и триггер 3 этого канала находитс в нулевом состо нии. Таким образом, чтобы на выходе элемента ИЛИ 12 по вилс нулевой потенциал , характерный дл ли1Т,ера необходимо , чтобы на входы элемента ИЛИ 12 подавалс нулевой код с параллельных выводов реверсивного счетчика 1,1 канала , а на последний вход подавалс

5

нулевой потенциал с инверсного выхода триггера 3. Элемент НЕ 13 и элементы И 14 каналов обеспечивают единственность лидера в любой момен времени. Лидером будет канал, имеющий нулевой сигнал на выходе элемента ИЛИ 12, а если таких каналов в данный момент несколько, то лидером станет тот из них, у которого мень- ший пор дковый номер и, следовательно , больша частота. Только лидер через слой открытый элемент И 6 подает импульсы со своего делител 5 частоты на суммирующие входы ревер- сивных счетчиков 11 всех каналов обслуживани -за вок устройства. И только в канале, вл ющемс лидером, на входе блока 15 случайной временной задержки, имитирующего обслужи- вашщий прибор, по вл етс единичный потенциал, свидетельствующий о том, что за вка данного типа поступает на обслуживание.

После окончани обслуживани за- проса происходит смена лидера, но может возникнуть ситуаци , когда разностные функции приоритета всех каналов обслуживани за вок не равны нулю.

В таком случае задача выделени канала с максимальной функцией приоритета сводитс к отысканию канала с минимальной разностной функцией. Поиск осуществл етс одновременной подачей на вычитающие входы ревер- сивных счетчиков 11 всех каналов импульсов высокой поисковой частоты до тех пор, пока хот бы на одном из них не по витс нулевой код, т.е. до тех пор, пока разностна функци приоритета хот бы одного ,-канала станет равной нулю. После этого выделение лидера происходит аналогично рассмотренному.

На момент конца поиска на ревер- сивных счетчиках 11 всех каналов наход тс разности между функцией приоритета нового лидера и функцией приоритета данного канала, а на реверсивном счетчике 22 - сама ф унк- дн приоритета нового лидера. Импуль сы поисковой частоты не должны накладыватьс по времени на импульсы собственной частоты каналов, так как и те и другие приход т на вычитающие входы реверсивных счетчиков 11. Это достигаетс тем, что генератор 20 ИМПУЛЬСОВ вырабатывает пр моуголь

996

ные импульсны со скважноегью больше 2, а импульсы поиска получаютс из них сдвигом на половину периода, который осуществл етс элементом 18 задержки таким образом, что импульсы поиска не будут накладыватьс на импульсы генератора 20, а значит и на выходные импульсы делителей 5 частоты каналов. Из этого следуют требовани к генератору 20 импульсов: он должен вырабатывать пр моугольные импульсы со скважностью больше 2, период которых должен быть вдвое больше того интервала времени, который необходим дл завершени переходных процессов в реверсивных счетчиках . Врем поиска нового лидера в рассматриваемом случае зависит от превьшзени частоты импульсов поиска над собственной частотой каналов, т.е. величины модулей счета делителей 5 частоты Приоритентность каждого канала зависит не от абсолютного значени его собственной частоты, а от соотношени этого значени с собственной частотой других каналов. Поэтому модуль счета делител 5 частоты первого канала, имеющего максимальную собственную частоту, . выбираетс таким, чтобы обеспечить значительное превьш1ение частоты поиска над собственной частотой первого канала, а модули счета остальных каналов выбираютс с учетом этого значени в соответствии с неравенством

Мсч,М„.:,., М

сч

Устройство работает следующим образом .

В исходном состо нии триггеры 3 всех каналов обслуживани за вок наход тс в нулевом состо нии. На выходе элемента И 16 присутствует единичный потенциал, характерный только дл исходного состо ни . Еди- кицный потенциал с инверсных выходов триггеров 3 каналов подводитс на установочные входы реверсивного счетчика 22 и реверсивных счетчиков 11 каналов, что приводит к установлению на разр дных выходах этих счетчиков нулевых кодов. Кроме того, этот же сигнал подаетс на входы-начальной установки делителей 5 частоты каналов и на последние входы эле- , ментов ИЛИ 12 каналов. Поэтому на ходах элементов ИЛИ 12 всех кана

лов в исходном состо нии присутствуют единичные потенциалы. А это значит , что на выходах элементов НЕ 13 и, следовательно, на выходах элемен- тов И 14 присутствуют нулевые потенциалы . Прохо5кдение импульсов . с генератора 20 импульсов блокируетс закрытыми элементами И 4 всех каналов, так как на их первых входах наход т- с нулевые потенциалы, и закрытым элементом И 19, так как на его вход в исходном состо нии с выхода элемента НЕ 17 подаетс нулевой потенциал.

Допустим, что на выходе генератор 1 случайного потока за вок k-го канала , имитирующего входной поток за вок на обслуживание, k-го приоритетного класса, по вилс импульс-за вка который, пройд через свой открытый элемент И 2, устанавливает триггер 3 данного канала в единичное состо ние , В результате этого на выходе элемента ИЛИ 12 k-ro канала по вл етс нулевой потенциал, так как на всех его входах присутствуют нулевые потенциалы . Поэтому на выходе элемента НЕ 13 данного канала по вл етс единичный потенциал, что приводит к .тому, что на выходе элемента И 14 k-ro канала, если это не первый канал , по вл етс единичный потенциал, так как на всех его входах в этом случае присутствуют единичные потенциалы .. Таким образом, на вход блока 15 случайной временной задержки по- ступает единичный сигнал, который свидетельствует о том, что за вка k-ro типа поступила на обслуживание, т.е. k-й канал стал лидером. ..

Кроме того, нулевой потенциал с инверсного выхода триггера 3 k-ro .канала закрывает элемент. И 2 этого канала, имитиру заполнение очереди Так как элемент И 4 k-ro канала открывает единичным потенциалом с пр мого выхода триггера 3 данного канала , то импульсы с генератора 20 импульсов поступают на делитель 5 частоты . С выхода делител 5 частоть, импульсы с собственной частотой ;,ан- ного канала, т.е. частотой лидера, через открытый элемент И 6 этого канала и через элемент ИЛИ 21 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 22 устройства, а также на информационные входы элементов 8 запрета и на управл ющие входы .элементов 9 запрета,всех каналов об

5

0

Q

5 5

5

0

5

0

.служивани за вок. В результате этого во всех, каналах обслуживани за вок , за исключением k-ro канала, т.е. канала-лидера, с выходов элементов 8 запрета на суммирующие входы реверсивных счетчиков 11 поступают импульсы с частотой канала лидера. В k-M же канале, так как импульсы с собственной частотой этого канала поступают на информационные и управл ющие входы элементов 8 и 9 запрета данного канала синхронно, то они взаимно уничтожаютс , в результате чего на суммирующем и вычитающем входах .реверсивного счетчика 11 канала- лидера присутствуют нулевые потенциалы и содержимое этого счетчика удерживаетс в нулевом состо нии.

По истечении времени обслуживани за вки k-ro типа, которое имитируетс блоком 15 случайной временной задержки , па его выходе по вл етс сигнал, который устанавливает триггер 3 этого канала в нулевое состо ние , в результате чего данный канал перестает быть лидером и- его разностна функци R{(t) должна прин ть то же значение, что и у каналов обслуживани за вок, в которых генераторами 1 случайного потока за вок не выработаны импульсы-за вки. Дл таких каналов функции приоритета равны нулю. Поэтому их разностные функции приоритета равны H(t).

Таким образом, на реверсивном счетчике 11 канала-лидера после окончани обслуживани за вки должен быть записан код H(t), который вычисл етс на реверсином счетчике 22. Запись этого кода осуществл етс сигналом с выхода блока 1.5 случайной временной задержки, который открывает блок элементов И 10 данного канала и содержимое реверсивного счетчика 22 переписываетс в реверсивный счетчик 11 этого канала.

Во врем моделировани процесса обслуживани за вки k-ro типа в (k-1)-и канал обслуживани за вок с генератора 1 случайного потока за вок поступает импульс-за вка, который устанавливает триггер 3 (k-1)-rr канала в единичное состо ние. Это приводит к тому, что на вычитающий вход реверсивного счетчика 11 (k-1)-го канала поступ;зют импульсы с собственной частотой (k-1)-го канала , т.е вычисл етс разностна

функци (k-l)-ro канала. Так как собственна частота (k-l)-ro канала вьше собственной частоты k-ro канала , то по истечении некоторого вре- ,- мени значение разностной функции (k-1)-ro канала становитс равным нулю, происходит смена лидера, т.е. прерывание обслуживани за вки k-ro типа, и начинаетс обслуживание tO за вки Ck-1)-ro типа. Это осуществл етс таким образом, что нулевой потенциал с выхода элемента ИЛИ 12 (k-l)-ro канала,,поступа на соответствующий вход элемента И 14 5 k-ro канала, закрывает его, а на входе блока 15 случайной временной задержки k-ro канала исчезает единичный сигнал. Кроме того, нулевой потенциал с выхода элемента ИЛИ 12 20 (k-T)-ro канала поступает на вход элемента НЕ 13 своего канала, в ре- зультате чего на выходе открытого элемента И 14 и, следовательно, на входе блока 15 случайной временной 25 задержки (k-1)-ro канала находитс единичный потенциал, сигнализирующий, что на обслуживании находитс за вка (k-l)-ro типа. Так как элемент И 14 k-ro канала закрываетс , а элемент ,« И 14 (k-l)-ro канала открьшаетс , то на суммирующий вход реверсивного счетчика 22 поступают импульсы с собственной частотой (k-1)-ro канала ,, т.е. нового лидера. Дальнейша работа устройства аналогична рассмот- ренному.

Если после окончани обслуживани очередной за вки в устройстве нет нового лидера, т.е. во всех каналах обслуживани за вок разностна функци не равна нулю, если только это не исходное состо ние, то осуществл етс поиск канала с минимальным значением разностной функции

Так как на выходах элементов ШЖ 12 всех каналов обслуживани за вок присутствуют единичные потенциалы , то срабатьшает элемент И 23 и в свою очередь открьшает элемент 19. В результате этого импульсы 50 поиска с генератора 20 импульсов поступают непосредственно на вычитащий вход реверсивного счетчика 22 через элементы ИЛИ 7 и открытые лементы 9 запрета на вычитающие 55 ходы реверсивных счетчиков 11 всех аналов обслуживани за вок. Это риводит к тому,.что значени разностных функций всех каналов ют синхронно уменьшатьс с высокой скоростью, определ емой частотой импульсов поиска. В качестве обслуживани за вок, имеющем на момент начала поиска минимальное значение функции, эта функци быстрее, чем у других каналов становитс равной нулю. Как только это происходит на выходе элемента ИЛИ 12 данного канала по вл етс нулевой потенциал, который приводит к исчезновению единичного потенциала с выхода элемента И 23 устройства, что приводит к закрытию элемента И 19 устройства, т.е. к прекращению выдачи импульсов поиска. Этот же нулевой потенциал одновременно приводит к тому, что на выходах элемента НЕ 13 элемента И 14 данного канала, если это не первый канал, и, следовательно, на входе блока 15 случайной временной задержки по вл етс единичный потенциал, т.е. данный канал обслуживани за во становитс лидером и на обслуживании находитс за вка данного типа. Если при проведении поиска нулевые значени принимают одновременно разностны функции двух и более каналов обслуживани за вок, то лидером становитс тот из них, чей номер меньше, так как нулевой потенциал; с выхода его элемета . ИЛИ 12 закрывает элемент И 14 остальных каналов.

Сигнал с выхода блока 15 используетс как сигнал окончани обслуживани за вки дл установки соответствующего канала обслуживани за вок группы в исходное состо ние. Если во врем формировани этого сигнала на входе данного блока исчезает единичный потенциал, а это происходит при прерывании обслуживани за вки за в- кой более высокого приоритета, то сигнала окончани обслуживани на выход блока 15 не поступает.

Claims

Формула изобретени

Устройство дл моделировани систем массового обслуживани , содержащее два элемента И, элемент задержки , элемент ИЛИ и М каналов обслуживани за вок, каждый из которых состоит из генератора случайного потока за вок, триггера, блока случайной временной задержки, первого и второго элементов И, k-й канал обслу

живани за вок (k 2, М) содержит третий элемент И, причем в каждом канале обслуживани за вок выход генератора случайного потока за вок соединен с первым входом первого элемента И, выход которого подключен к единичному входу триггера, пр мой выход которого соединен с первым входом второго элемента И, а инверс- ный выход - с вторьм входом первого элемента И, нулевой вход триггера подключен к выходу блока случайной временной задержки, вход которого в k-M канале обслуживани за вок сое- динен с выходом третьего элемента И, отличающеес тем, что, с целью расширени функциональных возможностей за счет моделировани абсолютного динамического приоритета в- обслуживании за вок, оно дополнительно содержит третий элемент И, элемент НЕ, генератор импульсов и реверсивный счетчик, а каждый канал обслуживани за вок Дополнительно содержит четвертый элемент И, два элемента запрета, реверсивный счетчик , два элемента ИЛИ, элемент НЕ и делитель частоты, причем в каждом канале обсхгуживани за вок инверс- ный выход триггера соединен с установочным входом делител частоты и первым входом первого элемента РЩИ, группа входов кот орого подк-лючен а соответственно к разр дным выходам реверсивного счетчика, с пммирующий вход которого соединен с выходом первого элемента запрета, вычитающий вход - с выходом второго элемента запрета, а разр дные входы - с входами блока элементов И, управл ющий вход которого подключен к выходу блока случайной временной задержки, выход второго элемента И соединен с информационным входом делител частоты , выход которого подключен к первому входу четвертого элемента И и первому входу второго элемента ИЖ, выход которого соединен с информаци г онньм входом второго элемента за- прета и управл ющим входом первого элемента запрета, выход первого элемента ИЛИ подключен к входу элемента НЕ и к соответствующему входу первого элемента И устройства, за исключением последнего канала обслу-

0

5

«j 5

0

5

0

5

0

живани за вок выход первого элемента ИЛИ (k-l) -ro канала обслуживани за вок соединен с (и-1)-ми входами третьих элементов И всех каналов обслуживани за вок, имеющих номер, больший чем k-1, выход элемен-, та НЕ k-ro канала обслуживани за - БОК группы соединен с k-м входом третьего элемента И своего канала обслуживани за вок, выход которого подключен к второму входу четвертого элемента И своего канала обслуживани за вок, выход элемента НЕ первого канала обслуживани за вок соединен с вторым входом четвертого элемента И и входом блока случайной временной задержки первого канала обслуживани за вок, выходы четвертых элементов И всех каналов обслуживани за вок подключены соответственно к входам элемента ИЛИ устройства , вьпсод которого соединен с информационными входами первых элементов запрета и управл ющими входами вторых элементов запрета всех каналов обслуживани за вок и с суммирующим входом реверсивного счетчика устройства, разр дные выходы которого подключены соответственно к информационным входам блоков элементов И всех каналов обслуживани за вок, инверсные выходы триггеров всех каналов обслуживани за вок группы сое- динены с соответствующими входами второго элемента И устройства, выход которого подключен к входу элемента , НЕ, устройства, к установочному входу реверсивного счетчика устройства и к установочньм входам реверсивных счетчиков всех каналов обслуживани за вок, выход генератора импульсов соединен с вторыми входами вторых элементов И всех каналов обслуживани за вок и через элемент задержки - с первым входом третьего элемента И устройства, второй вход го подключен к выходуэлемег-ч НЕ устройства, а третий вход ;- . s::;iO ду первого элемента И устройства,;. выход третьего элемента И устройс за подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика устройства и к вторым входам вторых элементов ИЛИ всех каналов обслуживани за вок.