Устройство для моделирования вычислительных систем

 

Изобретение относится к вычислительной технике и моЖет быть использовано для статистического моделирования работы вычислительных систем. Цель изобретения - распшрение функциональных возможностей за счет моделирования работы вычислительных систем, сопряженных с каналами связи. Устройство содержит генераторы случайного потока удаленных и местных заявок, блоки приоритетов, коммутаторы импульсов, блоки обслуживания заявок, генераторы случайного числа, генератор тактовых импульсов-, блок счетчиков импульсов, блок синхронизации , элементы И. 10 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3 А1 (19) (11) (51) 4 .G 06 F 15/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3889430/24-24 (22) 24.04.85 (46) 23.11.86. Вюл. Ф 43 (72) В.С. Любинский, В.П. Синявин и В.И. Янковский (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N9 482759, кл, С 06 F 15/20, 1973.

Авторское свидетельство СССР

N 922756, кл. С 06 F 15/20, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для статистического моделирования работы вычислительных систем. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей эа счет моделирования работы вычислительных систем, сопряженных с каналами связи. Устройство содержит генераторы случайного потока удаленных и местных заявок, блоки приоритетов, коммутаторы импульсов, блоки обслуживания заявок, генераторы случайного числа, генератор тактовых импульсов, блок счетчиков импульсов, блок синхронизации, элементы И. 10 ил.

72339

10

1 12

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть испольэовано для статистического моделирования широкого класса вычислительных систем, сопряженных с каналами связи, в частности, для моделирования главных и коммутационных ЭВМ в распределенных информационно-вычислительных системах различного назначения.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей устройства за счет моделирования работы вычислительных систем, сопряженных с каналами связи.

На фиг,1 приведена схема устройства; па фиг.2 — вариант структурной схемы блока обслуживания заявок; на фиг,3 — блок моделирования очереди, на фиг.4 — узел поиска свободных каналов, на фиг.5 — управляемый регистр сдвига; на фиг.6 — блок синхронизации, на фиг.7 — пересчетная схема, на фиг.8 — блок приоритетов, на фиг.9 — коммутатор импульсов; на фиг,10 — блок счетчиков импульсов.

Устройство содержит генераторы случайных потоков удаленных 1 и местных 2 заявок, первый 3 и второй 4 блоки приоритетов, первый 5 и второй

6 коммутаторы импульсов, первый 7, четвертый 8, второй 9, третий 10, пятый 11 элементы И, первый 12 и второй 13 генераторы случайного числа

1 первый 14 и второй 15 блоки обслужи— вания заявок, блок 16 синхронизации, генератор 17 тактовых импульсов, блок 18 счетчиков импульсов °

Блоки 14 и 15 обслуживания заявок выполнены в виде (фиг,2) совокупности узлов 19 моделирования очереди, поиска свободных каналов 20, управляемого регистра 21 сдвига.

40 ресчетную схему 33,.триггер 34, триг

rep 35, элемент ИЛИ 36, и элемент

37 задержки, переключатель 38.

Пересчетная 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 регистры 48 и 49, блок 50 сравнения, генератор 51 равномерно распределенных случайных чисел, элементы И 52 и 53, элемент 54 задержки.

Блок счетчиков импульсов (фиг.10) содержит управляемые генераторы 55 и 56 импульсов, суммирующие счетчики 57 — 65, реверсивные счетчики 66 и 67, узлы 68 и 69 индикации.

На чертежах обозначены управляющие входы 70 и 71 устройства, входы и выходы блоков 72-100.

Устройство может использоваться для моделирования вычислительных систем коллективного пользования, сопряженных с каналами связи, обслу-. живающих как местные, так и удаленные заявки. В таких системах задания на обработку поступают от местных пользователей, а также от удаленных по каналам связи, Задания от удаленных пользователей в распредепенных информационно-вычислительных системах поступают в узел, где установлена ЭВМ.

В зависимости от адресных признаков эти задания поступают на обработку в ЭВМ или же следуют транзитом в один из соседних узлов. Часть заданий, обработанных на ЭВМ, может выдаваться местным пользователем и

Узел 19 моделирования очереди со-. держит (фиг. 3) 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 виде (фиг,4) группы триггеров 26, первой 27, и второй 27< групп элементов И, элемента И-НЕ 28 и элемента ИЛИ 29.

Управляемый регистр 21 сдвига выполнен в виде (фиг.5) триггеров

30, элементов И 31.

Блок 16 синхронизации содержит ,(фиг.6) генератор 32 импульсов, пе1на этом их история заканчивается.

) ругая часть после обработки передается с помощью канала связи удаленным пользователям, Вероятность, с которой производится выбор путем дальнейшего обслуживания заданий, поступающих в узел (каналы связи — блок коммутации — ЭВМ или каналы связи — блок коммутацииканал связи) и заданий, обслуженных на ЭВМ (ЭВМ-пользователь или ЭВМузел коммутации-канал связи), задаются с помощью входных шин 70 и 71 устройства (фиг.1).

1272339

Блок синхронизации (фиг.6) выдает на узел 19 моделирования очереди пачки импульсов: количество импульсов в пачке соответствует величине квантов обслуживания, последовательно выделяемых для обработки заданий в режиме разделения времени. Интервалы между пачками моделируют временные потери"на переключение программ.

При работе в пакетном режиме блок выдает непрерывную последовательность импульсов на выход 99 и далее на один из входов элемента И 10 °

Выбор режимов (разделение времени, пакетный), осуществляется переключателем 38. Длительность кванта и временные потери на переключение программ 8 задаются с помощью пере— счетной схемы 33.

Коэффициент пересчета K„ счетчика

39 задает величину, а коэффициНазначение и принцип действия отдельных блоков устройства определяется следующим, Моделирование процесса обслуживания заявок осуществляется с помощью блока обслуживания заявок, Устройство содержит два таких блока—

14 и 15 (фиг. 1) .

Узел моделирования очереди (фиг. 3) состоит иэ вычитающих счетчиков, 10 количество которых определяет максимальное число заданий, которые могут одновременно находиться в системе.

Узел 19 моделирует процесс обработки заданий, Очередные задания в виде 15 случайных двоичных чисел, значение которых соответствует времени обработки задания, поступают по входам

75 на все блоки элементов И 23. Один из блоков элементов И 23 открывается 20 сигналом, поступающим от узла 20 по одному из входов 81, и число записывается в соответствующий счетчик.

Вычитающие входы счетчиков через блок элементов И 24, управляемый сигнала- 25 ми, поступающими по входам 79 иэ регистра 21 (фиг ° 2), соединены с входом 77. На этот вход из блока 16 через элемент И 10 поступают пачки импульсов, имитирующих кванты обслуживания.

Счетчики 22 содержат текущее значение оставшегося времени обработки задания. Когда обработка одного из заданий завершается, то соответствую-З щий счетчик 22 переходит в нулевое состояние, при этом на его выходе появляется импульс. Этот импульс выполняет следующее: по одному иэ выходов 82 поступает в узел 20

40 (фиг.2) и устанавливает соответствующий триггер 26 (фиг.4) в состояние, при котором открыт элемент И 27., через элемент ИЛИ 25 поступает на выход 76 и далее на вычитающий вход 4 реверсивного счетчика 66, с выхода

76 импульс поступает в блок 16, прекращая поступление импульсов обслу— живания в блок 14.

Узел 20 поиска свободных каналов (фиг ° 4) выполняет следующие функции.

При наличии хотя бы одного свободного канала блок 20 выдает сигнал, открывающий элемент И 7. Состояние каналов (" Свободен", "Занят" ) модели-у руется триггерами 26 (фиг.4), которые последовательно устанавливаются в состояние "Занят" сигналами с вы4 хода элемента И 7 z» в состояние "Свободен сигналами с выходов вычитающих счетчиков.

По сигналу с выхода элемента И 7 осуществляется поиск свободного канала путем последовательного опроса элементов И 27. При наличии свободного канала генератор 12 вырабатывает случайное число, которое записывается в один иэ вычитающих счетчиков узла 19. Выбор счетчика осуществляется сигналом поступающим по одно1 му из выходов группы выходов 81.

Узел 20 выдает сигналы .управления на управляемый регистр сдвига при занятости хотя бы одного канала на выход 72, открывающий элементы И 9 и 10.

Регистр 21 сдвига (фиг.5) обеспечивает последовательное циклическое подключение заданий на обработку.

Подключаются только задания занятых каналов. Если канал свободен йли заблокирован, то соответствующие триггеры 26 (фиг.4) будут в состоянии

"1", поэтому при сдвиге единицы в управляемом регистре сдвига с помощью элементов И 31 "пропускаются" все разряды, связанные со свободными каналами,.и единица попадает только в тот разряд, который связан с занятым каналом. Сигналы с единичных выходов триггеров 30 управляемого регистра поступают по выходам 79 B узел 19 и подключают на обработку задания соответствующих каналов с помощью блока элементов И 24.

12723

5 ент пересчета К счетчика 40 опре1 деляет величину в =-К вЂ” К . Триггер

35 вырабатывает сигнал, разрешающий выдачу импульсов обслуживания через элемент И 10 в блок 14. Триггер 35 устанавливается в состояние "0", запрещая выдачу импульсов в течение интервалов при работе в режиме разделения времени и на время переходных процессов при смене заданий. 1О

Это время определяется задержкой импульса, поступающего на вход 100 в элементе 37 задержки.

Обслуживание заявок буферным накопителем и каналами связи моделиру- 15 ется с помощью блока 15 обслуживания заявок, который по структурной схеме и принципу действия идентичен блоку 14, Управление БОЗ 15 осуществляется с помощью элемента И 11, ко- 20 торый открывается на время обслуживания каналом очереди заявки. Частота генератора 17 выбирается пропорциональной быстродействию моделируемоro канала связи. Количество вычитаю- 25 щих счетчиков в БОЗ 15 определяется количеством зон буферного накопителя моделируемой системы.

Блоки 3 и 4 приоритетов служат, для обеспечения более высокого при- 30 оритета в обслуживании заявки, поступающей по вхоцу 84 (фиг.8), при одновременном поступлении заявок на входы 83 и 84, При одновременном поступлении заявок на входы 83 и

84 первой на выход поступает заявка 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 40 на выход 85 с задержкой через элемент И 45, элемент 46 задержки, элемент ИЗЫДИ 47.

Коммутаторы импульсов 5 и 6 (фиг.1) обеспечивают разделение входного потока заявок, поступающих по входу 86, с заданной вероятностью на два потока, которые выдаются на выходы 87 и 88.

Импульс, имитирующий поступление очередной заявки с входа 86, поступает на элемент 54 задержки, на регистр 49 и генератор 51 чисел.

Регистр 49 очищается, а генератор вырабатывает случайное число

Х с равномерным распределением в интервале О Х61, которое записывается в очищенный регистр 49. На блок

50 сравнения поступают два двоичных числа: с выходной шины 70(71) на регистр 48 и далее на блок 50 сравнения число Р, а с регистра

49 число Х. Блок сравнения вырабатывает один из сигналов, =(А L P) или

S =() p), при этом открывается 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, характеризующих процесс функционирования моделируемой вычислительной системы, сопряженной с каналами связи. В процессе моделирования накапливаются следующие данные в счетчиках:

57 — суммарное количество удаленных заявок, поступающих по каналам связи в узел, 58 — суммарное количество местных заявок, 59 — количество удаленных и местных заявок, обработанных вычислительной системой;

60 — количество удаленных и местных заявок, поступающих на обработку в вычислительную систему, 61 — количество удаленных и местных заявок, поступающих в каналообразующую аппаратуру для передачи, 62 — количество удаленных и местных заявок, обслуженных каналообразующей аппаратурой, 63 — суммарное время, затраченное всеми заявками на их обработку в вычислительной системе, 64 — суммарное время, затраченное всеми заявками при их обслуживании каналом связи, 65 — количество удаленных и местных заявок, обслуживание которых завершено в данном узле. г..

Реверсивные счетчики 66 и. 67 в процессе моделирования содержат.текущее число заявок, обслуживаемых вычислительной системой и каналом связи соответственно. Узлы 68 и 69 индикации служат для визуального йаблюдения за динамикой изменения очереди и определения ее вероятностНых характеристик.

Управляемые генераторы 55 и 56 вырабатывают импульсы с частотой,сле цования, определяющей точность измерения интервалов времени прибывания заявок в системе. Импульсы с генераторов 55 и 56 поступают в счетчики

63 и 64, в которых накапливаются значения суммарного времени пребывания

1272339

7 заявок в вычислительной системе и в системе передачи данных.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает импульсы, имитирующие появление удаленных заявок, поступающих по каналам связи в случайные моменты времени в узел сети 3ВМ, где установлена моделируемая вычислительная система ° Общее 10

Поток импульсов с выхода блока

14 обслуживания заявок поступает также на коммутатор 6 импульсов, где с вероятностью,, заданной с помощью входной шины 71, поток разделяется: заявки, обслуживание которых завершается в вычислительной системе, подсчитываются счетчиком

65, а заявки, которые после обработки в вычислительной системе перечисло удаленных заявок подсчитывается счетчиком 57. Поток удаленных заявок в коммутаторе 5 разделяется на два потока: часть заявок с вероятностью Р, задаваемой с по- I5 мощью входной шины 70, поступает на обработку в вычислительную систему, другая часть с вероятностью 1-P следует транзитом через блок 4 приоритетов на блоки устройства, модели- 20 рующие процесс обслуживания заявок каналом связи.

Генератор 2 вырабатывает импульсы, имитирующие появление местных заявок, т.е, заданий пользователей, 25 непосредственно взаимодействующих с вычислительной системой с помощью терминальных устройстн. Общее число местных заявок подсчитывается счетчиком 58.

Импульсы, имитирующие удаленные ,и местные заявки, через блок 3 приоритетов поступают на вход элемента

И 7 и на вход счетчика 60, который подсчитывает число заявок, поступивших на вход моделируемой вычислительной системы. При наличии свободных каналов ввода элемент И 7 будет открыт и импульс поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 66 40 и на вход генератора 12. Генератор

12 вырабатывает случайное число, имитирующее поступление в систему задания, время обработки которого пропорционально этому случайному числу, Число таких заданий подсчитывается счетчиком 59.

После обработки каждого задания в блоке 14 обслуживания заявок на 50

его выходе появляются импульсы, которые поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 66. Таким образом, ренерсивный счетчик 66 в любой момент времени содержит число, 55 равное числу заданий, обрабатываемых в данный момент вычислительной системой. даются удаленным пользователем по каналам связи, поступают на блок 4 приоритетов, С выхода блока 4 приоритетов заявки поступают на вход суммирующего счетчика 61, подсчитывающего общее число заявок, поступивших для передачи по каналу связи. При наличии свободной эоны буферного накопителя элемент И 8 открыт и заявка поступает на генератор 13, в блок 15 обслуживания заявок, в счетчик 62, который подсчитывает общее число заявок, поступивших на обслуживание в каналообразующую аппаратуру, а также на суммирующий вход реверсивного счетчика 67.

I .

Процесс обслуживания заявок каналообразующей аппаратурой моделируется блоком 15 обслуживания заявок ° В этот блок по входу 77 через элемент

И 1t поступают импульсы от генератора 17, Частота генератора 17 выбирается в зависимости от быстродействия моделирующего канала связи. Элемент

И 11 открыт, если в буферном каков пителе будет хотя бы одна заявка.

Зоны моделируемого буферного нако— пителя имитируются вычитающими счетчиками 22 (фиг.3). Процесс передачи очередной заявки каналом связи мо-. делируется путем подачи импульсов от генератора 17 через элемент И 11 на вычитающие входы одного иэ счетчиков 22. Завершение передачи наступает при установке вычитающего счетчика на нуль, при этом на выходе 76 блока

15 появляется импульс, который запрещает генерацию импульсов генератором 17 на время переходных процессов при смене обслуживаемой заявки в блоке t5. Этот же импульс по нхо— ду 78 обеспечивает сдвиг единицы в управляемом регистре 30 сдвига (фиг.5), при этом к генератору 17 подключается очередной вычитающий счетчик 22 и начинается процесс обслуживания ионой заявки. Все импульсы

1272339

10 появляющиеся на выходе 76 блока 15, подаются на вычитающий вход реверсивного счетчика б7, который содержит текущее значение заявок, обслуживаемых каналообразующей аппаратурой.

Формула изобретения

И, первый генератор случайного числа, блок счетчиков импульсов и первый блок обслуживания заявок, состоящий иэ узла поиска свободных каналов, управляемого регистра сдвига и узла моделирования очереди, состоящего из

15 группы. вычитающих счетчиков импульсов, блока элементов И, группы блоков эле- 20 ментов И и элемента ИЛИ, входы которого подключены соответственно к выходам обнуления вычитающих счетчиков группы, вычитающие входы которых соединены соответственно с выходами бло ка элементов И, выходы каждого блока элементов И группы подключены к разрядным входам соответствующего вы.читающего счетчика импульсов группы, узел поиска свободных каналов содержит элемент И-НЕ, элемент ИЛИ, группу триггеров и дне группы элементов

И, прямые 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 И первой группы (К=2, М), выходы элементов И второй группы узла поиска свободных каналов соединены соответственно с первыми входами триггеров группы узла поиска свободных каналов и с управляющими входами блоков элементов И группы узла моделирования очереди, выходы обнуления вычитающих счетчиков импульсов которого подключены соответственно к вторым входам триггеров группы узла поиска свободных каналов, выход элемента И-НЕ которого подключен к первому входу первого элемента И устройства, а выход элемента ИЛИ уз30

55 ла поиска свободных каналов соединен с первыми входами второго и третьего

УСтройство для моделирования вычислительных систем, содержащее гене- 10 ратор случайного потока местных заявок, первый, второй и третий элементы элементов И устройства, выходы триг— геров группы узла поиска свободных каналов соединены соответственно с разрядными входами управляемого регистра сдвига, вход сдвига которого подключен к выходу второго элемента И устройства, а разрядные выходы управляемого регистра сдвига соединены соответственно с управляющими входами блока элементов И узла моделирования очереди, информационный вход блока элементов И узла моделирования очереди соединен с выходом третьего элемента И устройства, выход первого элемента И подключен к первому информационному входу блоФ ка счетчиков импульсов, входу запуска первого генератора случайного числа и вторым входам первых элементов И первой и второй групп узла поиска свободных каналов, выходы первого генератора случайного числа соединены соответственно с информационными входами блоков элементов И группы узла моделирования очереди, выход элемента ИЛИ которого подключен к второму информационному входу .блока счетчиков импульсов и входу запуска блока синхронизации, первый

1выход 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 заявок подключен к третьему информационному входу блока счетчиков импульсов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расши- рения функциональных возможностей

Ьа счет моделирования работы вычисли)гельных систем, сопряженных с каналами связи, оно дополнительно содержит генератор случайного потока удаленных заявок, два коммутатора импульсов второй генератор случайного числа, четвертый и пятый элементы И, второй блок обслуживания заявок, генератор тактовых импульcos и два блока приоритета, каждый 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 ИЛИ и входом элемента задержки, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, а выход элемента И-НЕ блока приоритетов соединен с первым входом первого элемента И блока приор ит ет ов, пр ич ем выход г енератора случайного потока местных заявок соединен с первым входом элемента И-НЕ, вторым входом первого S и первым входом второго элементов И первого блока приоритетов, выход элемента ИЛИ которого подключен к четвертому информационному входу блока счетчиков и второму входу первого элемента И устройства, выход генератора случайного потока удаленных заявок соединен с пятым 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- 20 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- >5 цинен с шестым информационным входом пока счетчиков импульсов и первым

8ходом четвертого элемента И устрой„"тва, выход которого подключен к седьмому информационному входу блока 30 счетчиков импульсов, вХоду запуска второго генератора случайного числа и вторым входом первых элементов И первой и второй групп узла поиска свободных каналов второго блока об- З служивания, выходы элементов И-НЕ и

ИЛИ узла поиска свободных каналов

1272339 12 второго блока обслуживания заявок соединены соответственно с вторым входом четвертого элемента И устройства и первым входом пятого элемента

И устройства, выход которого подключен к информационному входу блока элементов И узла моделирования очереди второго блока обслуживания заявок, информационные входы блоков элементов

И группы узла моделирования очереди которого подкЛючены соответственно к выходам второго генератора случайного числа, а выход элемента ИЛИ узла модеЛирования очереди второго блока обслуживания заявок соединен с восьмым информационным входом блока счетчиков импульсов, входу сдвига управляемого регистра сдвига второго блока обслуживания заявок и входу запуска генератора тактовых импульсов, выход которого подключен к второму входу пятого элемента И устройства, выход элемента ИЛИ узла моделирования очереди первого блока обслуживания заявок подключен к информационному входу второго коммутатора импульсов, первый выход которого соединен с девятым 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, управляющие входы первого ивторого коммутаторов импульсов являются соответственно первым и вторым управляющими входами устройства, 1272339

1272339

Фиг.5

1272339

i 272339

Фм9 и еа ж sz

И 99 95 96 97

Составитель В. фукалов

Редактор С. Патрушева Техред Ц. оданич Корректор М. Иаксимишинец

Заказ 6339/48 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4