Устройство для моделирования узлов коммутации сообщений

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано рдя статистического моделирования систем массового обслуживания , в частности для моделирования узлов коммутации сообщений в сетях ЭВМ. Цель изобретения - расширение фрикционных возможностей устройства за счет управления потоками Цель достигается введением в устройство генератора случайных импульсов местных сообщений , элементов И,ИЛИ и блока управления потоками, включающего элементы И,ИЛИ,группу элементов И,группу элементов НЕ и группу элементов отрицания равнозначности. Устройство позволяет в процессе проектирования систем передачи данных в сетях ЭВМ оценивать проектные варианты узлов коммутации сообщений путем их сравнения по критериям: среднее время обслуживания сообщений: вероятность отказа в приеме транзитных и местных сообщений узлом коммутации; пропускная способность узла коммутации для местных и транзитных сообщений; средняя длина очереди сообщений -в узле коммутации;.оптимальное значение порога доступности. Моделирование реализуется путем имитации про- ; цесса поступления потоков сообп ений в узел коммутации, записи сообщений в буферный накопитель, передачи по выходным каналам связи. Параметры имитируемых процессов фиксируются в управляемом генераторе импульсов. 6 ил. (Л с: СО 01 4 ГчЭ О со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц 4 G 06 F 15/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4126352/24-24 (22) 07.07.86 (46) 23.11.87. Бюл. ¹ 43 (72) В.С.Любинский, В.П.Синявин, В.Т.Варварин и Ю.В.Бука (53) 68 1.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 922756, кл. С 06 F 15/20, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1278879, кл. G 06 F 15/20, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

УЗЛОВ КОММУТАЦИИ СООБЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для статистического моделирования систем массового обслуживания, в частности для моделирования узлов коммутации сообщений в сетях ЭВМ. Цель изобретения— расширение фрикционных возможностей устройства за счет управления потоками. Цель достигается введением в устройство генератора случайных импульсов местных сообÄÄSUÄÄ 1354203 А1 щеник,элементов И,ИЛИ и блока управ- ления потоками, включающего элементы И,ИЛИ,группу элементов И,группу элементов НЕ и группу элементов отрицания равнозначности. Устройство позволяет в процессе проектирования систем передачи данных в сетях ЭВМ оценивать проектные варианты узлов коммутации сообщений путем их сравнения по критериям: среднее время обслуживания сообщений: вероятность отказа в приеме транзитных и местных сообщений узлом коммутации; пропускная способность узла коммутации для местных и транзитных сообщений; средняя длина очереди сообщений .в узле коммутации;:оптимальное значение порога доступности. Моделирование реализуется путем имитации процесса поступления потоков сообп ений в узел коммутации, записи сообщений в буферный накопитель, передачи по выходным каналам связи. Параметры имитируемых процессов фиксируются в управляемом генераторе импульсов. 6 ил.

13

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь

54203 2

Устройство работает следующим обзовано для статистического моделирования систем массового обслуживания и, в частности, для моделирования узлов коммутации сообщений в сетях 3ВМ.

Цель изобретения — расширение функциональных возможнрстей устройства за счет управления потоками сообщений.

На фиг. 1 приведена схема устройства, на фиг. 2 — структурная схема блока загрузки; на фиг. 3 - структурная схема блока моделирования очере ди;на фиг. 4 — второй коммутатор;на фиг. 5 — структурная схема первого коммутатора;на фиг. 6 — структурная схема блока управления потоками.

Устройство содержит управляемый генератор 1 импульсов и счетчики 2

-7 импульсов, генератор 8 случайных импульсов транзитных сообщений, генератор 9 случайных импульсов местных сообщений, первый 1О и второй 11 элементы И, блок 12 управления потоками, элемент ИЛИ 13, реверсивный счетчик 14, генератор 15 случайных чисел, первый коммутатор 16, шифратор 17, блок 18 загрузки, блок 19 моделирования очереди, второй коммутатор, 20, генераторы 21 тактовых им пульсов, входные и выходные шины 2234 межблочных связей.

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 моделирования 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, дешифраторы 49, элементы ИЛИ 50.

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

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

На входы блока 12 поступают ве25 H HHb B,L H M соответственно от блока 18, входа 22 и счетчика 14, причем значение В задается в виде высокого потенциала, когда М (В.

Если M = В,то этот потенциал снима30 ется. Значения L u M вводятся в блок 12 в виде двоичных чисел.

Задача, которую решает логический блок состоит в выработке сигналов

S1 — разрешен прием транзитных со35 общений и S2 — разрешен прием местных сообщений.

Сигналы Si и S2 выдаются на элементы И 10 и 11 соответственно. а0 Выработка сигналов производится в соответствии с алгоритмом: если М L, то S1 = 1 и S2=1; если Ь c M c B,то S1 =1и S2=0; если М = В, то S1 =0 и $2 =О.

4Б Сравнение чисел М и 1. в блоке

12 (фиг. 6) начинается со старших разрядов. Если старший разряд числа единица, числа М вЂ” нуль, то на выходе первого элемента 59 отрицаБ0 ния равнозначности высокий потенциал и на выходе элемента ИЛИ 56 также высокий потенциал„что соответствует тому,что M c Е.При равенстве старших разрядов сравниваются пооgS чередно следующие разряды аналогичным образом.

Если М В и М < Е, то на обоих выходах логического блока высокие потенциалы. разом.

Случайный процесс поступления транзитных сообщений в узел коммутации моделируется с помощью генератора 8, который с заданной интенсивностью генерирует случайный поток импульсов, имитирующий поступление

10 транзитных сообщений со всех приемных каналов от соседних узлов. Генератор 9 генерирует случайный поток импульсов, имитирующий поступление местных сообщений.

15 Моделирование алгоритма управле-ления потоками осуществляется с помощью блока 12 и элементов И 10 и 11.

Пусть М вЂ” текущее число местных и транзитных сообщений, находящихся

20 в буферном накопителе;  — емкость буферного накопителя; L — порог. доступности для местных сообщений.

1354203

При М 1. на выходе элемента ИЛИ

56 низкий потенциал и на выходе эле- мента И 60 низкий потенциал.

Прием сообщений в узел коммута5 ции имитируется появлением импульса на выходе элемента ИЛИ 13. Импульс поступает на генератор 15 случайных чисел, который вырабатывает двоичное число, пропорциональное длине со- 1ð общения. Это число по шине 24 поступает в блок имитации очереди на элементы И 44 и далее на один из свободных счетчиков 41, которые имитируют отдельные эоны буферного накопи- 15 теля. Выбор счетчика обеспечивается разрешающим сигналом, который вырабать|вается блоком загрузки и поступает по входу 28 на элементы И

44 и 40. Разрешающий сигнал выдается 2р блоком загрузки (фиг. 2) при поступлении каждого очередного импульса с элемента ИЛИ 13.

Наличие свободных зон контролируется с помощью триггеров 38 блока 25 загрузки. Количество триггеров равно числу эон. Если зона свободна,то соответствующий триггер находится в нулевом состоянии. Импульс с входа

27 через элемент 36 задержки посту- 3р пает на элементы И 37 и 39. Если первая зона свободна, то первый триггер 38 в нулевом состоянии и через первый элемент И 39 импульс поступает на выход 28 и на установочный вход триггера, переводя его в единичное состояние. Если первая зона занята, то первый триггер 38 в единичном состоянии и через первый элемент

И 37 импульс поступает на вторые эле- 40 менть. И 37 и 39. В зависимости от состояния второго триггера 38 импульс выдается или на выход 28, или на следующие элементы И 37 и 39 и т.д. Когда все зоны буферного како- 45 пителя заняты (В = M) на выходе элемента И-HE 35 имеется запрещающий сигнал.

Адреса узлов назначения формируются коммутатором 16 H 17 5р

Случайный поток импульсов, поступающий на вход коммутатора, разделяются по выходам 25 в соответствии с вероятностями, задаваемыми на входе 23.

Количество входных шин 23 равно числу входных линий, связывающих моделируемый узел с соседними узлами.

Если, например, количество выходных линий в узле равно трем и заданные вероятности распределения по этим линиям равны P = 0,2, P

=0,5, P = 0,3, то каждое очередное сообщение адресуется для передачи по первой, второй и третьей линиям с вероятностями 0,2; 0 5; 0,3 соответственно.

Импульс, имитирующий поступление сообщения, устанавливает схему

55 сравнения и регистр 51 в исходное состояние (фиг. 5). Через элемент

54 задержки данный импульс запускает. генератор 52 равномерно распределенных чисел, который выдает случайное число Х. Это число записывается в регистр 51. Импульс, задержанный элементом 53 задержки, поступает в схему 55 сравнения, где выполняется сравнение числа Х с величинами заданных вероятностей.

Сигнал адресного признака А, для i-го выходного канала вырабатывается в соответствии с выражениями

А, = 1, если (O X P ) для i-=1

А; = 1,если (Р;, Х Р; ) для

1 1 ci n.

Сигнал со схемы 55 поступает по одному из выходов 25 на соответствующий вход шифратора 17, при этом на выходе шифратора появляется двоичное число, являющееся адресом узла назначения. Этот адрес через открытую группу элементов И 40 записывается в один из регистров 42, Таким образом поступление каждого сообщения в коммутатор 16 завершается записью числа, пропорционального длине сообщения, в один из счетчиков 41 адреса сообшения в соответствующий регистр 42. Реверсивный счетчик 14 обеспечивает подсчет сообщений, находящихся в узле коммутации.

Моделирование процессов передачи сообщений по выходным каналам в соответствии с их адресными признаками на соседние узлы производится следующим образом, Двоичный код адреса A„. с регистра 42 (фиг. 3) поступает на соответствующий дешифратор 49. Мультиплексор 45 обеспечивает дешифрацию адресного признака А;, выбор и включение соответствующего генератора 21 тактовых импульсов, а также подключение генератора к соответствующему

1354203

15 ков.

20 счетчику 41 (фиг. 3). Включение генераторов тактовых импульсов осуществляется сигналами, поступающими на выходы 34 с выходов элементов ИЛИ

50, тактовые импульсы с генераторов

21 по входу 33 поступают на мультиплексоры 45. Число мультиплексоров равно числу зон буферного накопителя.

Каждый мультиплексор содержит элементы И 46, число которых определяется количеством выходных каналов связи, а также элемент ИЛИ 47 . Количество генераторов тактовых импульсов равно числу выходных каналов связи, а тактовая частота этих генераторов характеризует быстродействие соответствующих каналов. Так как к одному и тому же выходному каналу могут быть адресованы несколько сообщений, находящихся в зоне буферного накопителя, то мультиплексоры обеспечивают обслуживание сообщения, находящегося в последующей зоне (вычитающем счетчике 4 1) только после передачи сообщения из предыдущей зоны. Такой последовательный алгоритм обслуживания обеспечивается элементами 48 запрета. Элемент 48 из предыдущей 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 обслуживания сообщения снимается импульсом с выхода обнуления соответствующего счетчика 41 при завершении передачи сообщения и его установке на ноль. Сигнал с выхода счетчика

41 поступает на установочный вход регистра 42,при этом регистр очищается и код адреса снимается с дешифратора.

Таким образом, если все зоны буферного накопителя заняты сообщениями, адресованными одному и тому же соседнему узлу, то обслуживаются они последовательно в порядке поступления. Если же сообщения адресованы разным соседним узлам, то одновременно обслуживается К сообщений, где К вЂ” число выходных каналов связи.

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

55 суммарное количество сообщений, которые предлагаются соседними узлами и принятых моделируемым узлом.Управляемый генератор 1 импульсов выра- батывает импульсы с частотой следования f М, где f — базовая частота, определяющая точность измерения временных интервалов обслуживания сообщений, М вЂ” текущее число. сообщений в узле коммутации. Счетчик 4 подсчитывает суммарное время, затраченное на обслуживание сообщений. Счетчик

5 подсчитывает общее число сообщений, обслуженных узлом коммутации.

Статистические характеристики моделируемой системы находятся известными методами по показаниям счетчиформулаизобретения

Устройство для моделирования узлов. коммутации сообщений, содержащее генератор случайных импульсов транзитных сообщений, первый элемент И, реверсивный счетчик, генератор случайных чисел, первый и второй коммутаторы, шифратор, группу генераторов тактовых импульсов, блок загрузки и блок моделирования очереди, блок загрузки содержит элемент И-НЕ,элемент задержки, первую и вторую группу элементов И и группу триггеров, прямые 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 первым 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 группы (i=.1, 1с-1) соединен с вторыми входами (+1)-х элементов И первой и второй групп, выходы элементов И второй группы подключены соответственно к единичным входам триггеров группы, блок моделирования 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 разрядными входами вычитающих счетчиков группы, выходы обнуления которых подключены соответственно к входам элемента ИЛИ и входам

1354203 обнуления регистров группы, выходы блоков элементов И второй группы подключены соответственно к разрядным входам регистров группы, выход генератора случайных импульсов транзитных сообщений соединен с первым входом первого элемента И устройства, выходы генератора случайных чисел подключены соответственно к информационным входам блоков элементов И блока моделирования очереди, выходы обнуления вычитающих счетчиков которого подключены соответственно к нулевым входам триггеров, группы блока загрузки выходы элементов И второй группы которого соединены соответственно с управляющими входами блоков элементов И первой и второй групп блока моделирования очереди, выход элемента ИЛИ которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, управляющие входы пер. вого коммутатора устройства являются входами задания вероятности выбора направления коммутации устройства, выходы первого коммутатора соединены соответственно с входами шифратора, выходы которого подключены соответственно к информационным входам блоков элементов И второй групмы блока моделирования очереди,разрядные выходы регистров которого подключены соответственно к информационным входам второго коммутатора, информационные выходы первой группы которого соединены соответственно с входами запуска генераторов тактовых импульсов группы, выходы которых подключены соответственно к тактовым входам коммутатора, выходы второй группы которого соединены соответстЭ венно с вычитающими входами вычцтающих счетчиков блока моделирования очереди, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет управления потоками сообщений, оно дополнительно содержит генератор случайных импульсов местных сообщений — второй элемент И, элемент

ИЛИ и блок управления потоками, содержащий элемент И, элемент ИЛИ, группу элементов И, группу элементов

НЕ и группу элементов отрицания равнозначности, причем в блоке управления потоками выходы элементов отрицания равнозначности группы соединены соответственно с первыми входами элементов И группы блока управления потоками, выходы которых соединены соответственно с входами элемента ИЛИ блока управления потоками, выход кото35 рого подключен к первому входу элемента И блока управления потоками,выход которого соединен с первым входом второго элемента И устройства, второй вход которого подключен к вы20 ходу 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

30 входу элемента задержки блока загрузки, выход элемента И-НЕ которого подключен к второму входу элемента И блока управления потоками и второму входу первого элемента И устройства, разрядные выходы реверсивного счетчика устройства подключены соответственно к первым входам элементов отрицания равнозначности блока управления потоками, вторые входы которых

40 являются установочными входами устройства и соединены соответственно с вторыми входами элементов И группы блока управления потоками, выход.

i-ro элемента отрицания равнозначнос45 ти соединен с входом >-го элемента

НЕ группы блока управления потоками, выход которого соединен с (i+2)-ìè входами всех элементов И группы,имеющих номер, больший i блока управления потоками.

1354203 н di.а

Уиг, 2

1354203

1354203

Составитель В.Фукалов

Редаткор Н.Бобкова Техред А.Кравчук Корректор Л.Патай

5695/44 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ

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