SU1485265A1 - Устройство для моделирования систем массового обслуживания - Google Patents

Description

Изобретение относится к области вычислительной техники. Цель изобрете2

* ния — расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования режима группового поступления заявок в очередь на обслуживание. Устройство содержит блок сдвига, генератор тактовых импульсов, реверсивный счетчик, блок опроса, блок вывода, управляемый генератор заявок, формирователь сигналов разрешения обслуживания, блок элементов запрета, блок прерываний, блок пакетирования. Устройство позволяет моделировать работу систем массового обслуживания с очередями с групповой дисциплиной заявок в очередь и прерывания обслуживания на время поступления заявок в очередь. 4 ил.

<о

Изобретение относится к вычислительной технике и' может быть использовано для моделирования процессов в системах массового обслуживания (СМО).

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования режима группового поступления заявок в очередь на обслуживание.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — схема блока сдвига; на фиг. 3 — схема блока пакетирования; на фиг. 4 — схема блока прерываний.

Устройство (фиг. 1) содержит блок 1 сдвига, генератор 2 тактов импульсов, реверсивный счетчик 3, блок 4 опроса, вход 5 предварительной записи, управляемый генератор 6 заявок, формирователь 7 сигналов разрешения обслуживания, блок 8 элементов запрета, блок 9 прерываний, блок 10 пакетирования, вход 11 запуска и установочный вход 12.

Блок 1 сдвига представляет собой нестандартный вариант регистра сдвига.

Регистр 1 сдвига состоит из узла 13 гашения приоритетного разряда, двунаправленного регистра 14 сдвига с последовательным и параллельным занесением, узла 15 определения приоритетного разряда и элемента НЕ 16. Регистр 14 имеет входы последовательного занесения Ώ+ при сдвиге вправо, тактовый счетный вход С, управляющие входы Ει и Ез для выбора режима работы, вход /? — установки

В зависимости от состояния установочных входов Ει, Ег и Ц регистр может работать в различных режимах: последовательного занесения со сдвигом вправо; последовательного занесения со сдвигом влево; параллельного занесения; хранения; установки в «0».

В режиме последовательного занесения со сдвигом информации вправо на вход Е, подается уровень логического «0», на вход Ег — уровень логической «1». Параллельное занесение информации осуществляется, когда установочные входы находятся в состоянии логической «1».

5Ц ,,,.1485265

1485265

Узел 13 гашения приорительного разряда содержит элементы 17 задержки и схемы 18 гашения.

В состав блока сдвига входят элементы ИЛИ 19, элементы И 20 и 21, элементы НЕ 22, элементы И 23, элементы ИЛИ 24, элементы НЕ 25 и элементы И 26.

Функциональное назначение входов и выходов ' блока 1 сдвига следующее: вход приема тактовых импульсов от генератора 2 (вход С стандартного регистра сдвига); входы приема сигналов опроса от блока 4 опроса; вход приема заявок от блока пакетирования (вход Ώ+ стандартного регистра сдвига); выход сигнала об отсутствии заявок в очереди (выход элемента НЕ 16); выход заявок, подаваемых на обслуживание (выход элемента ИЛИ 19); выход заявок, поступивших на обслуживание, но ввиду наличия очереди заявок либо отсутствия сигнала об окончании обслуживания ранее поступившей заявки, поставленных в очередь на обслуживание (выход Ι-γο разряда регистра сдвига); выход сигнала о превышении фиксированного предела времени пребывания заявки в очереди, т. е. по этому выходу происходит удаление заявок из очереди, ввиду того, что их время ожидания обслуживания превысило предельное значение (выход последнего разряда стандартного регистра сдвига).

Блок 10 пакетирования (фиг. 3) предназначен для обеспечения функционирования устройства в режиме группового поступления заявок в очередь на обслуживание и содержит первый 27 и второй 28 элементы И, триггер 29, датчик 30 кода, первый 31 и второй 32 реверсивные счетчики, первый 33 и второй 34 элементы ИЛИ, выход 35.

Счетчик 31 служит для объединения заявок в группу. Количество заявок, собираемых в группу, равно двоичному числу, записываемому с датчика кода в реверсивный счетчик.

Счетчик 32 служит для подсчета количества тактовых импульсов, необходимых для последовательной постановки в очередь блока сдвига группы заявок.

Триггер 29 служит для управления постановкой в очередь блока сдвига группы заявок.

Датчик кода 30 в простейшем случае может представлять собой группу клавиш, в зависимости от положения которых на выходах датчика кода может быть уровень логического «0» или логической «1».

Блок 9 прерываний (фиг. 4) предназначен для обеспечения функционирования устройства в режиме прерывания обслуживания заявок и содержит элемент И—НЕ 36, элемент 37 задержки, реверсивный счетчик 38, элемент ИЛИ 39, элемент НЕ 40, элемент ИЛИ 41, элемент И 42, реверсивный счетчик 43, элемент ИЛИ 44, элемент И 45, переключатель 46, элемент И 47, триггер 48 и датчик 49 кода.

Реверсивный счетчик 38 предназначен для подсчета числа неробработанных прерываний, счетчик 43 — для задания времени одного прерывания.

Датчик 49 кода в простейшем случае может представлять собой группу клавиш, в зависимости от положения которых на выходах датчика кода может быть уровень логического «0» или логической «1».

Устройство работает следующим образом.

При моделировании разомкнутых СМО с установочного входа 12 устройства на вход блока 8 элементов запрета поступает сигнал, запрещающий прохождение с разрядных выходов реверсивного счетчика 3 на вход управления частотой запуска генератора 6 заявок.

При моделировании замкнутых СМО разрешается прохождение сигналов с разрядных выходов реверсивного счетчика 3 на вход управления частотой запуска генератора 6 заявок.

С выхода генератора 6 заявок поступает поток импульсов, имитирующих поток заявок в СМО. Интенсивность этого потока в процессе моделирования разомкнутых СМО остается постоянной. При моделировании замкнутых СМО интенсивность потока импульсов меняется в зависимости от количества заявок.

Информация о количестве заявок, находящихся в текущий момент времени в системе, хранится в реверсивном счетчике 3.

На основе информации, хранящейся в реверсивном счетчике 3 и поступающей через блок элементов запрета на вход управления частотой запуска генератора 6, производится его настройка.

При моделировании разомкнутых и замкнутых СМО без прерывания обслуживания заявок переключатель 46 блока 9 прерываний находится в положении I. На второй вход элемента И 45 блока прерываний подан уровень логической единицы. Элемент открыт. Импульсы от генератора 2 поступают на блок 7 формирования сигналов разрешения обслуживания.

При моделировании разомкнутых и замкнутых СМО с прерыванием обслуживания заявок переключатель 46 блока 9 прерываний находится в положении ΊΙ. Триггер 48 управляет потоком импульсов от генератора 2 к блоку 7 формирования сигналов разрешения обслуживания.

Перед началом работы в этом режиме на датчике 49 кода набирается двоичное число, задающее величину времени одного прерывания. На вход 5 предварительной записи информации подается импульс, по спаду которого по разрядным входам происходит запись двоичной информации с датчика 49 кода в счетчик 43, по фронту им5

1485265

6

пульса, задержанному с помощью элемента 37 задержки на время срабатывания счетчика 43, элемента ИЛИ 44 и счетчика 38, происходит обнуление последнего. В дальнейшем на входе 5 поддерживается уровень логического нуля. На выходах счетчика 38 и элемента ИЛИ 39 уровень логического нуля, на единичный вход триггера 48 с выхода элемента ИЛИ—НЕ 39 подается уровень логической единицы. Триггер в единичном состоянии. Тактовые импульсы от генератора 2 проходят на блок 7 формирования сигналов разрешения обслуживания.

При моделировании разомкнутых и замкнутых СМО с прерыванием обслуживания заявок в режиме одиночного поступления заявок в очередь на обслуживание на датчике 30 кода блока 10 пакетирования устанавливается двоичный код «0001», что соответствует единице, т. е. количество заявок, сообщаемых в группу, равно единице.

При моделировании разомкнутых и замкнутых СМО с прерыванием обслуживания заявок в режиме группового поступления заявок в очередь на обслуживание на датчике 30 кода устанавливается двоичный код, равный числу группируемых заявок.

Перед началом работы в этом режиме триггер блока 10 пакетирования (фиг.7) должен быть установлен в нулевое состояние, в счетчики 31 и 32 с датчика кода 30 должно быть записано двоичное число, задающее количество заявок, собираемых в группу (например К).

Функционирование устройства начинается с того, что на запускающий вход 11 приходит поток импульсов, имитирующих окончание обслуживание очередной заявки и Возможность начала обслуживания следующей. Этот сигнал запоминается в формирователе 7. Также выдается импульс заявки на вход блока 10 пакетирования. По положительному перепаду тактового импульса с генератора 2 (он имитирует текущее время) импульс заявки проходит элемент И 27 и поступает на вычитающий вход счетчика 37, уменьшая его содержимое на единицу. Когда оно станет равным нулю (это означает, что группа из К заявок сформирована), с выхода элемента ИЛИ 33 на вход блока 9 прерываний подается сигнал прерывания в виде отрицательного перепада потенциала. Также этот сигнал подается на вход синхронизации счетчика 31 и по его информационным входам с датчика 30 вновь записывается двоичное число, задающее число группируемых заявок — К. Счетчик 31 готов к приему следующей группы заявок. Одновременно импульс прерывания устанавливает триггер 29 в единичное состояние. На вход ϋ блока I сдвига подается положительный потенциал, по которому в регистр сдвига, моделирующий очередь на обслуживание, с каждым тактовым импульсом будут записываться единицы (заявки). Через К тактовых импульсов в регистр сдвига блока 1 будет записано К заявок, а счетчик 32 блока 10 пакетирования обнулится и отрицательный перепад потенциала с выхода элемента ИЛИ 34 установит триггер 29 в нулевое состояние.

Постановка заявок в очередь на обслуживание прекратится, пока вновь не будет сформирована следующая группа заявок на К штук. Причем на группу заявок приходится одно прерывание.

По положительному перепаду тактового импульса с генератора 2 сигнал окончания обслуживания очередной заявки, который был запомнен в формирователе 7, подает ся в реверсивный счетчик 3. Одновременно этот же сигнал запускает блок 4 опроса, который выдает на вход стандартного регистра сдвига (фиг. 2) уровень логического нуля, а с информационных выходов — сигналы опроса (логические «1»),

При наличии сигнала прерывания от блока 10 пакетирования по положительному перепаду тактового импульса от генератора 2 в реверсивный счетчик 38 блока прерываний записывается единица. Триггер 48 находится в единичном состоянии, элемент И 45 открыт, тактовые импульсы с блока 2 проходят на блок 7.

При наличии импульса заявки от блока 10 пакетирования по положительному перепаду тактового импульса от генератора 2 регистра сдвига (фиг. 2) осуществляется режим последовательного занесения «1» со сдвигом вправо, а с разрядных выходов в узел 15 поступает двоичная информация в параллельном коде для определения приоритетного разряда стандартного регистра сдвига (это будет первый по порядку, начиная со старшего разряда, содержащий логическую единицу).

С установленного приоритетного разряда импульс (заявка) через элемент ИЛИ 19 выдается на обслуживание. Таким образом, на обслуживание выбирается требование с наибольшим временем ожидания (дисциплина «Первый пришел — первый обслужен»). Также импульсы поступают соответственно с первого младшего разряда стандартноно регистра к реверсивному счетчику 3 и с выхода элемента НЕ 16 к блоку 7 формирования.

После обслуживания заявки на запускающий вход 11 поступает сигнал, имитирующий возможность начала обслуживания очёредной заявки, который устанавливает блок формирования в единичное состояние, а триггер 48 блока прерываний в нулевое состояние. Элемент И 45 закрывается, поступление тактовых импульсов на блок 7 прекра7

1485265

8

щается, сигнал разрешения обслуживания очередной заявки на блок опроса не поступает. На вход элемента И 42 с инверсного выхода триггера 48 поступает уровень логической «1», тактовые импульсы списывают содержимое счетчика 43.

Когда содержимое счетчика 43 станет равным нулю, отрицательный перепад потенциала на выходе элемента ИЛИ 44 подается на вычитающий вход счетчика 38, уменьшая его содержимое на единицу, а также на вход синхронизации счетчика 43 и по его разрядным входам с датчика кода вновь записывается двоичное число, задающее время прерывания.

Таким образом, время одного прерывания составит

Т2 = Ь‘>(,

где — время одного прерывания;

Ζ?2 — двоичное число, подаваемое с датчика кода на входы счетчика 43;

( — период тактовых импульсов, подаваемых с генератора 2 на вычитающий вход счетчика 43.

Если за время обслуживания текущей заявки в систему поступило несколько заявок или сигналов прерывания (для режима пакетирования), то время обслуживания текущей заявки увеличивается на суммарное время прерываний от всех поступивших заявок или сигналов прерывания следующим образом.

При записи числа в счетчик 43 с датчика 49 кода на выходе элемента ИЛИ 44 появляется логическая «1», которая через элемент ИЛИ 41 поступает на вход синхронизации со счетчика 43.

Процесс списывания информации возобновляется и т. д., пока содержимое счетчика 38 не станет равным нулю, что означает окончание прерываний. На выходе элемента ИЛИ—НЕ 40 появляется уровень логической единицы. Триггер 48 переходит в единичное состояние и прохождение тактовых импульсов на блок 7 возобновляется. Сигнал разрешения обслуживания очередной заявки поступает на блок опроса.

Таким образом, блок прерываний осуществляет увеличение времени обслуживания текущей заявки на время прерываний.

После опроса блок 4 подает на вход V) стандартного регистра (фиг. 2) уровень логической единицы (на входе Ег постоянно поддерживается уровень логической «1»).

В узле 13 регистра 1 сдвига происходит следущее.

На входы 1—8 узла 3 поступает соответственно двоичная информация с выходов регистра 14 и выходов узла 15. В результате работы элементов узла X на входы стандартного регистра 14 в режиме параллельного занесения вносится во всех разрядах информация без изменения за исключением приоритетного разряда, в котором логическая единица обнуляется, т. е. происходит ее гашение.

Если в момент опроса регистр 1 сдвига пуст, сигнал об этом поступает через элемент НЕ 16 на формирователь 7 с целью повторения опроса в следующем цикле. При наличии положительного перепада тактового импульса этот сигнал проходит через выход устройства и одновременно запускает блок 4 опроса.

Таким образом, в процессе работы устройства на реверсивный счетчик 3 постоянно подаются импульсы: на суммирующий вход — с младшего разряда стандартного регистра сдвига (количество заявок, поступивших на обслуживание), на вычитающий вход — от формирователя 7 (количество обслуженных заявок). Поэтому в любой момент времени в реверсивном счетчике 3 содержится инфомация о количестве заявок, находящихся в системе.

Устройство позволяет моделировать функционирование замкнутых и разомкнутых СМО с прерыванием или без прерывания обслуживания заявок в режиме одиночного или группового поступления заявок на очередь на обслуживание.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее блок сдвига, генератор тактовых импульсов, управляемый генератор заявок, реверсивный счетчик, блок элементов запрета, блок опроса, блок прерываний, формирователь сигналов разрешения обслуживания, информационный вход которого соединен с выходом сигнализации об отсутствии заявок в очереди блока сдвига, тактовый вход которого подключен к первому выходу генератора тактовых импульсов, вход управления сдвигом и группа инфомационных входов блока сдвига соединены с выходами блока опроса, информационный вход которого подключен к первому выходу разрешения опроса формирователя сигналов разрешения обслуживания, выход окончания обслуживания которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика и является выходом окончания обслуживания заявки устройства, выход первого разряда блока сдвига является выходом заявок, поступивших на обслуживание устройства, и соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, разрядные выходы которого подключены соответственно к информационным входам блока элементов запроса, управляющий вход которого является входом установки режи1485265

   10

   ма работы устройства, а выходы блока элементов запрета соединены соответственно с управляющими входами генератора заявок, выход последнего разряда блока сдвига является выходом заявок, исключенных из очереди устройства, входом запуску устройства является вход запуска блока прерываний и формирователя сигналов разрешения обслуживания, выход сигнализации об отсутствии заявок в очереди которого является выходом отсутствия заявок в очереди устройства, информационный выход блока сдвига является выходом подачи заявки на обслуживание устройства, тактовый вход формирователя сигналов разрешения обслуживания соединен с информационным входом блока прерываний, вход предварительной записи информации которого является входом предварительной записи информации устройства, а тактовый вход подключен к второму выходу генератора тактовых импульсов, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет моделирования режима группового поступления заявок в очередь на обслуживание, оно дополнительно содержит блок пакетирования, состоящий из двух реверсивных счетчиков, двух элементов ИЛИ, датчика кода, триггера и двух элементов И, первый вход первого элемента И соединен с выходом управляемого генератора заявок, второй

   вход подключен к третьему выходу генератора тактовых импульсов и первому входу второго элемента .И, а выход соединен с вычитающим входом первого ревер5 сивного счетчика, суммирующий вход которого подключен к шине единичного потенциала, разрядные входы первого реверсивного счетчика соединены с соответствующими выходами датчика кода и разряд10 ными входами второго реверсивного счетчика, причем установочный вход первого реверсивного счетчика соединен с шиной нулевого потенциала, а разрядные выходы подключены к соответствующим входам первого элемента ИЛИ, выход которого

   15 соединен с входом приема заявок блока прерываний, входом синхронизации первого реверсивного счетчика и единичным входом триггера, нулевой вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ и входу синхронизации второго реверсивного счетчика, а прямой выход триггера соединен с входом приема заявок блока сдвига и вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к вычитающему входу второго реверсивного счетчика, суммирую25 щий вход которого соединен с шиной единичного потенциала, установочный вход второго реверсивного счетчика подключен к шине нулевого потенциала, а разрядные выходы соединены с соответствующими входами второго элемента ИЛИ.

   фцг.1

   1485265

   К блоку 3

   Фи г. 2

   От генератора^

   т-1^

   От генерат

   27

   30

   Г*Г

   28

   > с

   >*7

   Р1 Ώ2 2Н Ζ» Я

   31

   Г*

   3<блоку9

   > & т[л/$еры8ани<1 (К-Н£36)

   8 блоку 1

   сд8иго!О^

   35

   32

   ¹

   Я*

   39

   Фиг.З

   1485265