Патент на изобретение №2296361

(54) УСТРОЙСТВО ОБСЛУЖИВАНИЯ РАЗНОПРИОРИТЕТНЫХ ЗАПРОСОВ АБОНЕНТОВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в системах обмена данными и локальных вычислительных сетях. Техническим результатом является повышение вероятности своевременного обслуживания пользователей в условиях реального процесса функционирования систем обмена данными, при непрерывной динамике смены состояний разноприоритетных запросов абонентов. Указанный результат достигается за счет того, что устройство содержит N2 абонентских блоков, генератор тактовых импульсов, N абонентских контроллеров времени, элемент ИЛИ, элемент И-НЕ, селектор-мультиплексор, два N-входовых элемента И-НЕ, два шифратора приоритетов, главный контроллер времени ожидания. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в системах обмена данными и локальных вычислительных сетях (ЛВС).

Известно многоканальное устройство с динамическим изменением приоритета по а.с. СССР №1562912, G 06 F 9/46, 1990, бюл. №17, содержащее N2 абонентских блоков, счетчик, элемент И, генератор тактовых импульсов, делитель, блок анализа приоритетов и блок наращивания приоритета.

Недостатком данного устройства является относительно большое время обслуживания запросов абонентов вычислительной системы с низким приоритетом.

Известно устройство обслуживания запросов пользователей вычислительной системы, содержащее N2 абонентских блоков, счетчик, элемент И, генератор тактовых импульсов, делитель, N-входовый элемент ИЛИ-НЕ, мультиплексор и инвертор (см. а.с. СССР №2140666, G 06 F 9/46, 1999, бюл. №30).

Однако данное устройство имеет относительно невысокую надежность и большое время обслуживания сложных запросов, обусловленные большим количеством взаимоувязанных элементов, входящих в его состав.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству (прототипом) является устройство обслуживания разноприоритетных запросов абонентов вычислительной системы (см. патент РФ №2186420, G 06 F 9/46, 2002, бюл. №21), содержащее N2 абонентских блоков, генератор тактовых импульсов, первый и второй N-входовые элементы И-НЕ, первый и второй шифраторы приоритетов, элемент ИЛИ, элемент И-НЕ и селектор-мультиплексор. При этом выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовым входам каждого из N абонентских блоков. Запросные входы и K-разрядные входы «Код максимального времени ожидания» каждого из N абонентских блоков, где К2 – разрядность кода максимального времени ожидания обслуживания запросов, являются соответствующими запросными входами и K-разрядными входами «Код максимального времени ожидания» устройства. Входы «Обнуление» каждого из N абонентских блоков являются соответствующими входами «Обнуление» устройства. Каждый из N входов первого и второго N-входовых элементов И-НЕ подключены к соответствующим N инверсным входам соответственно первого и второго шифраторов приоритетов. Инверсные выходы первого и второго N-входовых элементов И-НЕ подключены соответственно к второму и первому входам элемента ИЛИ. Каждый n, n=1, 2,…, N, инверсный вход первого и второго шифраторов приоритетов подключен соответственно к первому и второму сигнальному выходу ((N+1)-n)-го абонентского блока. Выход элемента ИЛИ подключен к второму входу элемента И-НЕ, первый вход которого является опросным входом устройства, а выход элемента И-НЕ подключен к инверсному разрешающему входу селектора-мультиплексора и является разрешающим выходом устройства. Управляющий вход селектора-мультиплексора подключен к второму входу элемента ИЛИ. Каждый из J, где J=]log₂N[, инверсных выходов первого и второго шифраторов приоритетов подключены к соответствующим J первичным входам и соответствующим J вторичным входам селектора-мультиплексора, а J-разрядный выход селектора-мультиплексора является J-разрядным выходом «Код подлежащего обслуживанию абонента» устройства.

В прототипе реализуется возможность уменьшения времени обслуживания сложных запросов и повышения надежности за счет сокращения количества элементов, входящих в состав устройства обслуживания разноприоритетных запросов абонентов вычислительной системы.

Однако прототип имеет недостаток – относительно низкую вероятность своевременного обслуживания абонентов в условиях непрерывной динамики смены состояний разноприоритетных запросов и с учетом влияющих факторов. Это связано с тем, что устройство-прототип не позволяет динамически корректировать максимальное время ожидания обслуживания запросов, различных как по приоритету, так и по динамично изменяющимся требованиям к своевременности предоставления услуг в рамках запросов различного приоритета. Данное устройство-прототип позволяет обслуживать разноприоритетные запросы абонентов вычислительной системы с раз и навсегда заданными значениями (границами) максимального времени ожидания обслуживания для каждого запроса, в то время как большое количество запросов, поступающих от абонентов реальной – многофункциональной, сложной и управляемой вычислительной системы, могут в динамике функционирования изменять свое состояние (могут динамично изменяться требования к качеству и своевременности предоставления конкретных услуг в рамках запросов различного приоритета, например, текущие требования к значениям максимального времени ожидания обслуживания для конкретного запроса) под влиянием управляющих воздействий на вычислительную систему исходя из текущих требований абонентов или под влиянием внешних факторов. Это исключает применение прототипа для своевременного и динамического обслуживания абонентов в реальных условиях, когда в динамике функционирования управляемой вычислительной системы объективно изменяются во времени не только свойства самой системы и окружающей среды, но и требования к качеству и своевременности обслуживания [1-5].

Под «обслуживанием» понимается совокупность действий вычислительной системы, включающая выборку запроса из очереди, выделение ему ресурса, а также проведение завершающих операций. Запрос – посылка сигнала, инициирующего ответ. Входное сообщение, содержащее требование к системе на выделение ресурса.

Под «приоритетом» понимается число, предписанное задаче, процессу или операции, определяющее очередность их выполнения или обслуживания. Чем меньше число, тем выше уровень приоритета.

Под «состоянием разноприоритетных запросов» понимается набор значений параметров, характеризующих эти запросы (их приоритет и максимальное время ожидания обслуживания для каждого запроса) в конкретный момент времени.

Под «максимальным временем ожидания» обслуживания запроса понимается максимальное время нахождения запроса в очереди на обслуживание второго или первого порядка. Код максимального времени ожидания обслуживания запроса Т_{ож n} от конкретного абонента (где n=1, 2,…, N – соответствующий номер приоритета n-го абонента, а N – общее число абонентов), запоминается, затем формируется сигнал запроса и из таких сигналов запросов формируется очередь второго порядка в соответствии с номерами приоритетов абонентов. Запросы из очереди второго порядка, достигшие максимального времени ожидания, переносят в очередь первого порядка на позиции, соответствующие номерам их приоритетов.

Целью заявленного технического решения является создание устройства обслуживания разноприоритетных запросов абонентов вьяислительной системы, обеспечивающего повышение вероятности своевременного обслуживания пользователей в условиях, присущих реальному процессу функционирования вычислительной системы – в условиях непрерывной динамики смены состояний разноприоритетных запросов и с учетом влияющих факторов, устройства, способного своевременно предоставлять пользователям ресурс вычислительной системы, с учетом, как динамики управляющих воздействий или внешних факторов, так и изменяющихся во времени текущих требований абонентов, на основе динамически корректируемых значений (границ) максимального времени ожидания обслуживания для каждого запроса.

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство обслуживания разноприоритетных запросов абонентов вычислительной системы, содержащее N2 абонентских блоков, генератор тактовых импульсов, первый и второй N-входовые элементы И-НЕ, первый и второй шифраторы приоритетов, элемент ИЛИ, элемент И-НЕ и селектор-мультиплексор, J-разрядный, где J=]log₂N[, выход которого является J-разрядным выходом «Код подлежащего обслуживанию абонента» устройства, выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовым входам каждого из N абонентских блоков, запросные входы и K-разрядные входы «Код максимального времени ожидания» каждого из N абонентских блоков, где К2 – разрядность кода максимального времени ожидания обслуживания запросов, являются соответствующими N запросными входами и N K-разрядными входами «Код максимального времени ожидания» устройства, входы «Обнуление» каждого из N абонентских блоков являются соответствующими входами «Обнуление» устройства, каждый из N входов первого и второго N-входовых элементов И-НЕ подключены к соответствующим N инверсным входам соответственно первого и второго шифраторов приоритетов, инверсные выходы первого и второго N-входовых элементов И-НЕ подключены соответственно к второму и первому входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу элемента И-НЕ, первый вход которого является опросным входом устройства, выход элемента И-НЕ подключен к инверсному разрешающему входу селектора-мультиплексора и является разрешающим выходом устройства, управляющий вход селектора-мультиплексора подключен к второму входу элемента ИЛИ, каждый из J инверсных выходов первого и второго шифраторов приоритетов подключены к соответствующим J первичным входам и соответствующим J вторичным входам селектора-мультиплексора, дополнительно включены N1 идентичных абонентских контроллеров времени, предназначенных для дешифровки, дополнительного сравнения и контроля K-разрядного кода, обуславливающего новое значение максимального времени ожидания обслуживания для каждого запроса конкретного абонента, и главный контроллер времени ожидания, предназначенный для динамической коррекции значений максимального времени ожидания обслуживания для каждого запроса любого из N абонентов вычислительной системы. При этом n-й, где n=1, 2,…, N, инверсный вход первого шифратора приоритетов подключен к первому сигнальному выходу ((N+1)-n)-го абонентского контроллера времени, n-й инверсный вход второго шифратора приоритетов подключен к второму сигнальному выходу ((N+1)-n)-го абонентского контроллера времени. Первый и второй сигнальные выходы n-го абонентского блока подключены соответственно к первому и второму сигнальным входам n-го абонентского блока подключены соответственно к первому и второму сигнальным входам n-го абонентского контроллера времени. Причем K-разрядный корректирующий вход n-го абонентского блока соединен с K-разрядным проверочным входом n-го абонентского контроллера времени и подключен к n-му, где n=1, 2,…, N, K-разрядному выходу главного контроллера времени ожидания, N K-разрядных входов которого являются соответствующими N K-разрядными входами «Коррекция максимального времени ожидания» устройства.

Абонентский контроллер времени (АКВ) состоит из дешифратора корректированного кода максимального времени ожидания и регистра сравнения-коррекции максимального времени ожидания. При этом K-разрядный вход дешифратора корректированного кода максимального времени ожидания является K-разрядным проверочным входом абонентского контроллера времени. Первичный и вторичный проверочные выходы дешифратора корректированного кода максимального времени ожидания подключены соответственно к первичному и вторичному проверочным входам регистра сравнения-коррекции максимального времени ожидания, первый и второй сигнальные входы которого являются соответственно первым и вторым сигнальными входами абонентского контроллера времени. Первый и второй сигнальные выходы регистра сравнения-коррекции максимального времени ожидания являются соответственно первым и вторым сигнальными выходами абонентского контроллера времени.

Главный контроллер времени ожидания состоит из регистрирующего элемента времени ожидания и элемента хранения нового значения времени ожидания. При этом N К-разрядных входов регистрирующего элемента времени ожидания являются соответствующими N K-разрядными входами главного контроллера времени ожидания. Причем N К-разрядных выходов регистрирующего элемента времени ожидания подключены к соответствующим N K-разрядным входам элемента хранения нового значения времени ожидания, N К-разрядных выходов которого являются соответствующими N К-разрядными выходами главного контроллера времени ожидания.

Абонентский блок состоит из счетчика, инвертора, трехвходового элемента И и корректирующего регистра. При этом инверсный вход разрешения счета счетчика является запросным входом абонентского блока и подключен к второму входу трехвходового элемента И и к входу инвертора. Причем К-разрядный первичный вход корректирующего регистра является K-разрядным входом «Код максимального времени ожидания» абонентского блока, К-разрядный вторичный вход корректирующего регистра является K-разрядным корректирующим входом абонентского блока, а К выходов корректирующего регистра подключены к соответствующим К информационным входам счетчика. Вход сброса счетчика является входом «Обнуление» абонентского блока. Инверсный выход счетчика подключен к первому входу трехвходового элемента И и является первым сигнальным выходом абонентского блока. Третий вход трехвходового элемента И является тактовым входом абонентского блока, а выход трехвходового элемента И подключен к счетному входу счетчика. Выход инвертора является вторым сигнальным выходом абонентского блока.

Благодаря новой совокупности существенных признаков, за счет введения N2 идентичных абонентских контроллеров времени и главного контроллера времени ожидания, обеспечивающих, соответственно, дешифровку и динамическую коррекцию значений (границ) максимального времени ожидания обслуживания для каждого запроса, в заявленном устройстве достигается возможность предоставления пользователям ресурса вычислительной системы, с учетом, как динамики управляющих воздействий или внешних факторов, так и изменяющихся во времени текущих требований абонентов, обуславливающая повышение вероятности своевременного обслуживания пользователей в условиях, присущих реальному процессу функционирования вычислительной системы – в условиях непрерывной динамики смены состояний разноприоритетных запросов и с учетом влияющих факторов.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного устройства условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Заявленное устройство поясняется чертежами, на которых представлены:

на фиг.1 – структурная схема устройства обслуживания разноприоритетных запросов абонентов вычислительной системы,

на фиг.2 – структурная схема n-го () абонентского контроллера времени;

на фиг.3 – структурная схема главного контроллера времени ожидания;

на фиг.4 – структурная схема n-го () абонентского блока;

на фиг.5 – структура вычислительной системы;

на фиг.6 – размещение сигналов запросов в очереди второго порядка;

на фиг.7 – порядок переноса запросов из очереди второго порядка в очередь первого порядка.

Устройство обслуживания разноприоритетных запросов абонентов вычислительной системы, изображенное на фиг.1, состоит из N2 идентичных абонентских блоков 1₁-1_N (АБ), генератора тактовых импульсов 2, N2 идентичных абонентских контроллеров времени 3₁-3_N, элемента ИЛИ 4, элемента И-НЕ 5, селектора-мультиплексора 6, первого 7 и второго 10 N-входовых элементов И-НЕ, первого 8 и второго 9 шифраторов приоритетов, главного контроллера времени ожидания 11. При этом J-разрядный, где J=]log₂N[, выход 65 селектора-мультиплексора 6 является J-разрядным выходом «Код подлежащего обслуживанию абонента» устройства, выход 21 генератора тактовых импульсов 2 подключен к тактовым входам 014₁-014_N каждого из N абонентских блоков 1₁-1_N, запросные входы 011₁-011_N и K-разрядные входы «Код максимального времени ожидания» 012₁-012_N каждого из N абонентских блоков 1₁-1_N, где К2 – разрядность кода максимального времени ожидания обслуживания запросов, являются соответствующими N запросными входами и N К-разрядными входами «Код максимального времени ожидания» устройства. Входы «Обнуление» 013₁-013_N каждого из N абонентских блоков 1₁-1_N являются соответствующими N входами «Обнуление» устройства. Каждый из N входов первого 7 и второго 10 N-входовых элементов И-НЕ (соответственно 71₁-71_N и 101₁-101_N) подключены к соответствующим N инверсным входам (81₁-81_N и 91₁-91_N) соответственно первого 8 и второго 9 шифраторов приоритетов. Инверсные выходы первого 7 и второго 10 N-входовых элементов И-НЕ (соответственно 72 и 102) подключены соответственно к второму 42 и первому 41 входам элемента ИЛИ 4, выход 43 которого подключен к второму входу 52 элемента И-НЕ 5, первый вход 51 которого является опросным входом устройства. Выход 53 элемента И-НЕ 5 подключен к инверсному разрешающему входу 61 селектора-мультиплексора 6 и является разрешающим выходом устройства. Управляющий вход 64 селектора-мультиплексора 6 подключен к второму входу 42 элемента ИЛИ 4. Каждый из J инверсных выходов (соответственно 82₁-82_J и 92₁-92_J) первого 8 и второго 9 шифраторов приоритетов подключены к соответствующим J первичным входам 62₁-62_J и соответствующим J вторичным входам 63₁-63_J селектора-мультиплексора 6. При этом n-й, где n=1, 2,…, N, инверсный вход 81_n первого шифратора приоритетов 8 подключен к первому сигнальному выходу 34_(N+1)-n ((N+1)-n)- го абонентского контроллера времени 3_(N+1)-n, n-й инверсный вход 91_n второго шифратора приоритетов 9 подключен к второму сигнальному выходу 35_(N+1)-n ((N+1)-n)-го абонентского контроллера времени 3_(N+1)-n. Первый 015_n и второй 016_n сигнальные выходы n-го абонентского блока 1_n подключены соответственно к первому 31_n и второму 32_n сигнальным входам n-го абонентского контроллера времени 3_n. Причем K-разрядный корректирующий вход 017_n n-го абонентского блока 1_n соединен с K-разрядным проверочным входом 33_n n-го абонентского контроллера времени 3_n и подключен к n-му, где n=1, 2,…, N, К-разрядному выходу 112_n главного контроллера времени ожидания 11, N K-разрядных входов 111₁-111_N которого являются соответствующими N K-разрядными входами «Коррекция максимального времени ожидания» устройства.

Число «N, (N2)» (абонентских блоков, входов, выходов и т.п.) определяется в соответствии с возможным количеством абонентов вычислительной системы и, как правило, составляет от 2 (двух) до 50 (пятидесяти). Число «К, (К2)» характеризует разрядность кода максимального времени ожидания обслуживания запросов абонентов и, как правило, составляет от 2 (двух) до 10 (десяти).

Абонентские контроллеры времени 3₁-3_N идентичны и предназначены для дешифровки, дополнительного сравнения и контроля нового, вводимого в динамике управления процессом обслуживания разноприоритетных запросов абонентов вычислительной системы, K-разрядного кода, обуславливающего новое значение (границы) максимального времени ожидания обслуживания для каждого запроса конкретного абонента.

Абонентский контроллер времени (например, n-й АКВ) 3_n, где n=1, 2,…, N, (фиг.2), состоит из дешифратора корректированного кода максимального времени ожидания 3.1_n и регистра сравнения-коррекции максимального времени ожидания 3.2_n. При этом К-разрядный вход 3.1_n-1 дешифратора корректированного кода максимального времени ожидания 3.1_n является K-разрядным проверочным входом 33_n абонентского контроллера времени 3_n. Первичный 3.1_n-2 и вторичный 3.1_n-3 проверочные выходы дешифратора корректированного кода максимального времени ожидания 3.1_n подключены соответственно к первичному 3.2_n-6 и вторичному 3.2_n-3 проверочным входам регистра сравнения-коррекции максимального времени ожидания 3.2_n, первый 3.2_n-1 и второй 3.2_n-2 сигнальные входы которого являются соответственно первым 31_n и вторым 32_n сигнальными входами абонентского контроллера времени 3_n. Первый 3.2_n-4 и второй 3.2_n-5 сигнальные выходы регистра сравнения-коррекции максимального времени ожидания 3.2_n являются соответственно первым 34_n и вторым 35_n сигнальными выходами абонентского контроллера времени 3_n.

Дешифратор корректированного кода максимального времени ожидания 3.1_n абонентского контроллера времени 3_n предназначен для преобразования K-разрядного кода, обуславливающего новое, вводимое в процессе управления, значение (границы) максимального времени ожидания обслуживания для каждого запроса конкретного n-го абонента в двоичный код. Дешифратор корректированного кода максимального времени ожидания 3.1_n может быть технически реализован в виде серийно выпускаемого дешифратора, описанного в книге [Богданович М.И., Грель И.Н., Прохоренко В.А. и др. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник. – Минск: Беларусь, 1991. С.432-436, рис.4.46].

Регистр сравнения-коррекции максимального времени ожидания 3.2_n абонентского контроллера времени 3_n предназначен для дополнительной проверки (сравнения) принадлежности запроса с изначальным и вновь вводимым максимальным времени ожидания обслуживания к очереди первого или второго порядка для каждого запроса конкретного n-го абонента и коррекции (формирования по итогам сравнения) на первом 34_n и втором 35_n сигнальных выходах АКВ 3_n сигналов низкого либо высокого уровня, характеризующих принадлежность этого запроса соответственно к очереди первого либо второго порядка с учетом нового времени ожидания. Регистр сравнения-коррекции максимального времени ожидания 3.2_n может быть реализован технически на базе серийно выпускаемого узла сравнения (цифрового компаратора), как показано в [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров А.М. Основы импульсной и цифровой техники. – СПб.: СПВВИУС, 1995. С.149-152, рис.5.19].

Главный контроллер времени ожидания 11 предназначен для динамической коррекции значений (границ) максимального времени ожидания обслуживания для каждого запроса любого из N абонентов вычислительной системы.

Главный контроллер времени ожидания 11 (фиг.3) состоит из регистрирующего элемента времени ожидания 11.1 и элемента хранения нового значения времени ожидания 11.2. При этом N K-разрядных входов 11.1-1₁-11.1-1_N регистрирующего элемента времени ожидания 11.1 являются соответствующими N K-разрядными входами 111₁-111_N главного контроллера времени ожидания 11. Причем N K-разрядных выходов 11.1-2₁-11.1-2_N регистрирующего элемента времени ожидания 11.1 подключены к соответствующим N K-разрядным входам 11.2-1₁-11.2-1_N элемента хранения нового значения времени ожидания 11.2, N К-разрядных выходов 11.2-2₁-11.2-2_N которого являются соответствующими N K-разрядными выходами 112₁-112_N главного контроллера времени ожидания 11.

Регистрирующий элемент времени ожидания 11.1 главного контроллера времени ожидания 11 предназначен для контроля и регистрации в К-разрядном коде нового, вводимого в динамике управления процессом обслуживания разноприоритетных запросов абонентов вычислительной системы, значения максимального времени ожидания обслуживания для каждого запроса конкретного абонента. Регистрирующий элемент времени ожидания 11.1 может быть технически реализован в виде серийно выпускаемого многоразрядного сдвигающего регистра для сдвига влево, как показано в литературе [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров А.М. Основы импульсной и цифровой техники. – СПб.: СПВВИУС, 1995. С.158-160, рис.5.28(б)].

Элемент хранения нового значения времени ожидания 11.2 главного контроллера времени ожидания 11 предназначен для записи и хранения в K-разрядном коде нового, вводимого в динамике управления процессом обслуживания, значения максимального времени ожидания. Элемент хранения нового значения времени ожидания 11.2 может быть технически реализован в виде обычного запоминающего устройства на базе типового многоразрядного регистра сдвига с последовательным вводом и выводом информации, описанного в [Быстров Ю.А., Великсон Я.М., Вогман В.Д. и др. Электроника: Справочная книга/Под ред. Быстрова Ю.А. – СПб.: Энергоатомиздат, 1996. С.291-292, рис.6.7].

Абонентские блоки (АБ) 1₁-1_N идентичны и предназначены для контроля поступления сигналов запросов, контроля оставшегося времени ожидания, а также выработки управляющих сигналов по истечении установленного изначального или вновь вводимого в динамике управления времени ожидания для каждого запроса.

Абонентский блок (например, n-й АБ) 1_n, где n=1, 2,…, N, (фиг.4), состоит из счетчика 1.1_n, инвертора 1.2_n, трехвходового элемента И 1,3_n и корректирующего регистра 1.4_n. При этом инверсный вход разрешения счета счетчика 1.1_n является запросным входом 011_n абонентского блока 1_n и подключен к второму входу 1.3_n-2 трехвходового элемента И 1.3_n и к входу 1.2_n-1 инвертора 1.2_n. Причем K-разрядный первичный вход 1.4_n-1 корректирующего регистра 1.4_n является K-разрядным входом 012_n «Код максимального времени ожидания» абонентского блока 1_n, K-разрядный вторичный вход 1.4_n-2 корректирующего регистра 1.4_n является K-разрядным корректирующим входом 017_n абонентского блока 1_n, а К выходов 1.4_n-3₁-1.4_n-3_K-корректирующего регистра 1.4_n подключены к соответствующим К информационньм входам D₁-D_K счетчика 1.1_n. Вход сброса R счетчика 1.1_n и является входом 013_n «Обнуление» абонентского блока 1_n. Инверсный выход счетчика 1.1_n подключен к первому входу 1.3_n-1 трехвходового элемента И 1.3_n и является первым сигнальным выходом 015_n абонентского блока 1_n. Третий вход 1.3_n-3 трехвходового элемента И 1.3_n является тактовым входом 014_n абонентского блока 1_n, а выход 1.3_n-4 трехвходового элемента И 1.3_n подключен к счетному входу Z счетчика 1.1_n. Выход 1.2_n-2 инвертора 1.2_n является вторым сигнальным выходом 016_n абонентского блока 1_n.

Счетчик 1.1_n абонентского блока 1_n предназначен для счета поступающих на его вход импульсов (счетных импульсов), выработки управляющего сигнала, определяемого кодом начального заполнения по входам D₁-D_K и периодом следования тактовых импульсов, то есть является настраиваемым таймером. Описание работы и схема такого счетчика известны и приведены, например, в работе [Мальцев П.П., Долидзе Н.С. и др. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник. – М.: Радио и связь, 1994, С.64-65].

Инвертор 1.2_n абонентского блока 1_n предназначен для преобразования сигналов высокого уровня, поступающих на запросный вход 011_n абонентского блока 1_n, в сигналы низкого уровня, совокупность которых на вторых сигнальных выходах 016₁-016_N абонентских блоков 1₁-1_N образует очередь второго порядка. Инвертор 1.2_n может быть технически реализован в виде элемента НЕ в соответствии с описанием, приведенньм в [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров А.М. Основы импульсной и цифровой техники. – СПб.: СПВВИУС, 1995. С.14, рис.1.3].

Трехвходовый элемент И 1.3_n абонентского блока 1_n предназначен для регистрации запросов на обслуживание, а также коммутации тактового входа 014_n абонентского блока 1_n и инверсного выхода счетчика 1.1_n в интересах контроля времени ожидания для каждого запроса, либо установленного изначального, либо вновь вводимого в динамике управления обслуживанием. Трехвходовый элемент И 1.3_n может быть технически реализован на основе серийно выпускаемого элемента И, описанного в [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров А.М. Основы импульсной и цифровой техники. – СПб.: СПВВИУС, 1995. С.13-14, рис.1.2].

Корректирующий регистр 1.4_n абонентского блока 1_n предназначен для регистрации и предварительного сравнения изначального и вновь вводимого в динамике управления К-разрядного кода, а также коррекции (формирования по итогам сравнения) на своих К выходах 1.4_n-3₁-1.4_n-3_K информационных сигналов, характеризующих предварительное решение о значении максимального времени ожидания обслуживания для каждого запроса конкретного n-го абонента. Корректирующий регистр 1.4_n может быть технически реализован на основе серийно выпускаемого узла сравнения многоразрядных чисел, как описано в [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров А.М. Основы импульсной и цифровой техники. – СПб.: СПВВИУС, 1995. С.149-152, рис.5.21].

Генератор тактовых импульсов 2, входящий в общую структурную схему, предназначен для выработки синхронизирующей последовательности импульсов. Техническая реализация генератора тактовых импульсов 2 возможна на базе серийно выпускаемого генератора тактовых импульсов, описанного в работе [Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. Справочник. – М.: Радио и связь, 1987. С.50-53].

Элемент ИЛИ 4, входящий в общую структурную схему, предназначен для объединения выходных сигналов определенного логического уровня, поступающих с выходов первого 7 и второго 10 N-входовых элементов И-НЕ. Элемент ИЛИ 4 может быть технически реализован на базе серийно выпускаемого элемента ИЛИ, подробно описанного в [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров А.М. Основы импульсной и цифровой техники. – СПб.: СПВВИУС, 1995. С.24-26, рис.1.7].

Элемент И-НЕ 5, входящий в общую структурную схему, предназначен для выработки сигналов низкого либо высокого логического уровня и соответственно разрешения либо запрещения трансляции данных селектору-мультиплексору 6. Элемент И-НЕ 5 может быть технически реализован на основе серийно выпускаемого элемента И-НЕ, как показано в [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров А.М. Основы импульсной и цифровой техники. – СПб.: СПВВИУС, 1995. С.26-28, рис.1.9(a)].

Селектор-мультиплексор 6, входящий в общую структурную схему, предназначен для коммутации либо J первичных 62₁-62_J либо J вторичных 63₁-63_J входов селектора-мультиплексора 6 на его J-разрядный выход 65. Частный случай технической реализации селектора-мультиплексора 6 описан в [Мальцев П.П., Долидзе Н.С. и др. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник. – М.: Радио и связь, 1994. С.34-35].

Первый 7 и второй 10 N-входовые элементы И-НЕ, входящие в общую структурную схему, аналогичны по структуре и принципу действия, предназначены для установления высокого уровня выходного сигнала при наличии в очереди (соответственно первого и второго порядка) хотя бы одного сигнала запроса. Первый 7 и второй 10 N-входовые элементы И-НЕ могут быть технически реализованы на основе серийно выпускаемого многовходового элемента И-НЕ, как показано в [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров А.М. Основы импульсной и цифровой техники. – СПб.: СПВВИУС, 1995. С.26-28, рис.1.9(б)].

Первый 8 и второй 9 шифраторы приоритетов, входящие в общую структурную схему, аналогичны по структуре и принципу действия, предназначены для преобразования сигнала низкого уровня на одном из их входов в двоичный код на выходе, причем преобразование осуществляется с учетом приоритетов сигналов, соответствующих номерам входов. Первый 8 и второй 9 шифраторы приоритетов могут быть технически реализованы на базе серийно выпускаемых шифраторов, как показано в [Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. Справочник. – М.: Радио и связь, 1987. С.147-148].

Устройство обслуживания разноприоритетных запросов абонентов вычислительной системы работает следующим образом.

Известно [1-5], что с точки зрения повышения вероятности своевременного обслуживания пользователей в условиях, присущих реальному процессу функционирования вычислительной системы – в условиях непрерывной динамики смены состояний разноприоритетных запросов и с учетом влияющих факторов, существует возможность варьировать временем обслуживания абонентов. Эта возможность реализуется на основе принципа динамической коррекции значений (границ) максимального времени ожидания обслуживания для каждого запроса.

Очевидно, что при обработке разноприоритетных запросов объективно изменяются во времени не только управляющие воздействия на систему или внешние факторы, но и текущие требования абонентов к качеству и своевременности предоставления услуг вычислительной системы. В данных условиях затруднено своевременное обслуживание пользователей, которое напрямую зависит от динамики изменения во времени параметров, режимов и методов обслуживания, от динамики внутренних и внешних воздействий на вычислительную систему, а также от динамики изменения требований, целей и задач обслуживания, обусловленных конкретной ситуацией.

Анализ работ [1-5], посвященных алгоритмам и принципам обслуживания разноприоритетных запросов абонентов в рамках локальных вычислительных сетей и иных сложных технических систем, позволяет сделать вывод о возможности реализации процедур повышения вероятности своевременного обслуживания пользователей на основе технической реализации принципа динамической коррекции значений (границ) максимального времени ожидания обслуживания для каждого запроса в условиях непрерывной динамики смены состояний разноприоритетных запросов и с учетом влияющих факторов.

Построение устройства обслуживания разноприоритетных запросов абонентов вычислительной системы на основе предложенного принципа работы позволяет получить преимущество перед прототипом, обеспечивая повышение вероятности своевременного предоставления пользователям ресурса в рамках реальной вычислительной системы, когда запросы абонентов в динамике функционирования данной системы могут изменять пороговые значения своих состояний под влиянием управляющих воздействий (текущих требований) абонентов или внешних факторов.

Техническая реализация принципа динамической коррекции значений (границ) максимального времени ожидания обслуживания в заявленном устройстве осуществлена путем введения внешнего динамического управления временем ожидания (в заявленном устройстве – K-разрядные входы «Коррекция максимального времени ожидания» устройства) и введения регистрации, контроля и динамической коррекции максимального времени ожидания обслуживания для каждого запроса (в заявленном устройстве реализованы соответственно в рамках абонентских блоков 1₁-1_N, абонентских контроллеров времени 3₁-3_N и главного контроллера времени ожидания 11).

С учетом этого, в заявленном устройстве осуществляется управляемое формирование очереди на обслуживание разноприоритетных запросов и реализация изменяющихся во времени потребностей абонентов в вычислительном ресурсе, обуславливающие повышение вероятности своевременного обслуживания пользователей. Перед началом работы устройства с его K-разрядных входов «Код максимального времени ожидания» через K-разрядные входы 012₁-012_N абонентских блоков 1₁-1_N на K-разрядные первичные входы 1.4₁-1-1.4_N-1 корректирующих регистров 1.4₁-1.4_N поступают значения кода, задающие начальное максимальное время ожидания обслуживания запросов для каждого n-го () абонента.

Если в ходе обслуживания абонентов отсутствует внешнее динамическое управление временем ожидания для всех запросов всех N абонентов, на K-разрядных корректирующих входах 017₁-017_N абонентских блоков 1₁-1_N, а значит и на K-разрядных вторичных входах 1.4₁-2-1.4_N-2 корректирующих регистров 1.4₁-1.4_N, кодовые сигналы отсутствуют.

В этом случае корректирующие регистры 1.4₁-1.4_N абонентских блоков 1₁-1_N (см. фиг.4) выступают в роли транзитных узлов, идентифицируют начальные коды времени ожидания как некорректируемые и транслируют (перезаписывают) их каждый через свои К выходов (1.4₁-3₁-1.4₁-3_K)-(1.4_N-3₁-1.4_N-3_K) на соответствующие К информационных входов (D₁-D_K) соответствующих счетчиков 1.1₁-1.1_N абонентских блоков 1₁-1_N.

Если в ходе обслуживания абонентов инициировано внешнее динамическое управление временем ожидания для любого запроса любого n-го () абонента (например, если изменились требования к своевременности обслуживания всех или конкретного запроса всех, нескольких из N или конкретного абонентов в условиях объективно изменяющихся во времени целей и задач обслуживания и с учетом влияющих факторов), с внешнего устройства в K-разрядном коде (либо с помощью человека-оператора, либо с помощью специального управляющего устройства), через N K-разрядных входов «Коррекция максимального времени ожидания» устройства на N К-разрядных входов 111₁-111_N главного контроллера времени ожидания 11 поступают новые, дополнительно вводимые в динамике управления обслуживанием, значения максимального времени ожидания для конкретных запросов соответствующих абонентов.

Главный контроллер времени ожидания 11 может быть реализован в соответствии со схемой, изображенной на фиг.3. Динамическая коррекция значений (границ) максимального времени ожидания обслуживания для каждого запроса всех, нескольких из N или конкретного абонентов вычислительной системы осуществляется в главном контроллере времени ожидания 11 следующим образом.

Новые, дополнительно вводимые в динамике управления обслуживанием, значения максимального времени ожидания для конкретных запросов соответствующих абонентов, в K-разрядном коде поступает через N K-разрядных входов 111₁-111_N главного контроллера времени ожидания 11 на N K-разрядных входов 11.1-1₁-11.1-1_N регистрирующего элемента времени ожидания 11.1 для контроля и регистрации. С N K-разрядных выходов 11.1-2₁-11.1-1_N регистрирующего элемента времени ожидания 11.1 новые значения максимального времени ожидания поступают на соответствующие N K-разрядных входов 11.2-1₁-11.2-1_N элемента хранения нового значения времени ожидания 11.2, который записывает и хранит в К-разрядном коде эти значения до момента введения очередного управляющего воздействия, а также со своих N K-разрядных выходов 11.2-2₁-11.2-2_N, через соответствующие N К-разрядных выходов 112₁-112_N главного контроллера времени ожидания 11, передает эти новые значения максимального времени ожидания на корректирующие входы 017₁-017_N соответствующих абонентских блоков 1₁-1_N и на проверочные входы 33₁-33_N соответствующих абонентских контроллеров времени 3₁-3_N.

При этом на K-разрядных корректирующих входах 017₁-017_N абонентских блоков 1₁-1_N, а значит и на K-разрядных вторичных входах 1.4₁-2-1.4_N-2 корректирующих регистров 1.4₁-1.4_N, присутствуют K-разрядные кодовые сигналы. Корректирующие регистры 1.4₁-1.4_N абонентских блоков 1₁-1_N регистрируют изначальный код (поступивший с К-разрядных входов 012₁-012_N абонентских блоков 1₁-1_N на их K-разрядные первичные входы 1.4₁-1-1.4_N-1) и предварительно сравнивают его с вновь вводимым в динамике управления K-разрядным кодом, который поступает через корректирующие входы 017₁-017_N абонентских блоков 1₁-1_N на K-разрядные вторичные входы 1.4₁-2-1.4_N-2 корректирующих регистров 1.4₁-1.4_N.

Причем коррекция (формирование по итогам предварительного сравнения) на К выходах 1.4_n-3₁-1.4_n-3_K корректирующего регистра 1.4_n n-го () абонентского блока 1_n кода, характеризующего предварительное решение о значении максимального времени ожидания обслуживания для каждого запроса конкретного n-го абонента осуществляется следующим образом. Если на K-разрядном вторичном входе 1.4_n-2 корректирующего регистра 1.4_n есть K-разрядный сигнал, обуславливающий новое, вводимое в динамике управления максимальное время ожидания, этот сигнал идентифицируется как приоритетный, и именно он с К выходов 1.4_n-3₁-1.4_n-3_K-корректирующего регистра 1.4_n поступает на соответствующие К информационных входов (D₁-D_K) счетчика 1.1_n n-го () абонентского блока 1_n. Если на K-разрядном вторичном входе 1.4_n-2 корректирующего регистра 1.4_n нет К-разрядного сигнала, обуславливающего новое, вводимое в динамике управления максимальное время ожидания, то приоритетными признаются значения кода, задающего начальное максимальное время ожидания обслуживания запроса n-го () абонента и поступающего на K-разрядный первичный вход 1.4_n-1 корректирующего регистра 1.4_n через К-разрядный вход 012_n абонентского блока 1_n с соответствующего n-го K-разрядного входа «Код максимального времени ожидания» устройства.

Таким образом, с К выходов 1.4_n-3₁-1.4_n-3_K корректирующего регистра 1.4_n поступает на соответствующие К информационных входов (D₁-D_K) счетчика 1.1_n n-го () абонентского блока 1_n либо изначально введенное, либо новое, вводимое в динамике управления обслуживанием, значение кода, задающее максимальное время ожидания обслуживания запроса.

Тем самым обеспечивается инициализация счетчиков 1.1₁-1.1_N АБ 1₁-1_N. Причем наименьшему времени ожидания соответствует наибольший код, являющийся дополнением до максимального числа, представимого в К-разрядном коде.

В начальный период, когда запросы на обслуживание отсутствуют, на всех N запросных входах устройства и на соответствующих запросных входах 011₁-011_N абонентских блоков 1₁-1_N установлены низкие логические уровни. Трехвходовые элементы И 1.3₁-1.3_N всех АБ закрыты, тактовые импульсы от генератора тактовых импульсов 2 через трехвходовые элементы И 1.3₁-1.3_N на счетные входы Z счетчиков 1.1₁-1.1_N АБ 1₁-1_N не поступают. Со стороны вычислительного ресурса (ЭВМ, ЛВС) отсутствует сигнал об освобождении ресурса (на опросном входе устройства установлен низкий логический уровень). На вторых 016₁-016_N и первых 015₁-015_N сигнальных выходах АБ 1₁-1_N установлены высокие логические уровни. Соответственно, на выходе 72 первого N-входового элемента И-НЕ 7 и выходе 102 второго N-входового элемента И-НЕ 10 установлены низкие логические уровни. При этом J-разрядный выход 65 селектора-мультиплексора 6 разомкнут, поскольку на его инверсном разрешающем входе 61 () через элемент ИЛИ 4 и элемент И-НЕ 5 установлен высокий логический уровень. Устройство готово к работе и ожидает сигналы запросов, вырабатываемые абонентами вычислительной системы (см. фиг.5).

При возникновении потребности в вычислительном ресурсе, абонентами вычислительной системы генерируются сигналы запросов, которые с соответствующим (изначальным или введенньм в рамках управления) максимальным временем ожидания, поступают на устройство обслуживания запросов и помещаются в очередь второго порядка. Сигналом запроса от абонента считается сигнал высокого уровня, установленный на любом из запросных входов 011₁-011_N соответствующего АБ 1₁-1_N. При этом на вторых сигнальных выходах 016₁-016_N этих АБ через инверторы 1.2₁-1.2_N предварительно установятся сигналы низкого уровня. Совокупность предварительных сигналов низкого уровня на вторых сигнальных выходах 016₁-016_N АБ образует предварительную очередь второго порядка. Положение сигнала запроса в предварительной очереди второго порядка определяется его начальным приоритетом: сигнал запроса, поступивший от абонента с наименьшим номером, обладает наивысшим приоритетом (см. фиг.6). На счетные входы Z счетчиков 1.1₁-1.1_N АБ 1₁-1_N, содержащих сигналы запросов, поступают импульсы с выхода 21 генератора тактовых импульсов 2 по цепи: тактовые входы 014₁-014_N АБ 1₁-1_N, открытые Трехвходовые элементы И 1.3₁-1.3_N АБ 1₁-1_N. Счетчики 1.1₁-1.1_N каждого АБ выполняют функцию таймеров, которые контролируют истечение допустимого времени (изначального или введенного в рамках управления) нахождения запросов в очереди второго порядка путем суммирования поступающих на их счетный вход Z тактовых импульсов и формируют сигнал переполнения на инверсных выходах счетчиков 1.1₁-1.1_N через установленный интервал времени, определяемый кодами начального заполнения счетчиков и частотой тактовых импульсов.

Сигналы с вторых сигнальных выходов 016₁-016_N АБ 1₁-1_N поступают через вторые сигнальные входы 32₁-32_N абонентских контроллеров времени 3₁-3_N (см. фиг.2) на вторые сигнальные входы 3.2.₁-2-3.2_N-2 регистров сравнения-коррекции максимального времени ожидания 3.2₁-3.2_N, на вторичные проверочные входы 3.2₁-3-3.2_N-3 которых поступают в двоичном коде с вторичных проверочных выходов 3.1₁-3-3.1_N-3 дешифраторов корректированного кода максимального времени ожидания 3.1₁-3.1_N сигналы, характеризующие новое, вводимое в процессе управления, значение (границы) максимального времени ожидания обслуживания для конкретного запроса конкретного абонента. При этом дешифраторы корректированного кода максимального времени ожидания 3.1₁-3.1_N преобразуют К-разрядный код, обуславливающий новые, вводимые в процессе управления, значения (границы) максимального времени ожидания обслуживания для каждого запроса абонента в двоичный код и передают этот код для проверки истинности присвоения запросам места в очереди первого либо второго порядка на регистры сравнения-коррекции максимального времени ожидания 3.2₁-3.2_N.

Регистры сравнения-коррекции максимального времени ожидания 3.2₁-3.2_N осуществляют дополнительную проверку (сравнение) принадлежности запроса с изначальным и вновь вводимым максимальным времени ожидания обслуживания к очереди второго порядка и формируют на своих вторых сигнальных выходах 3.2₁-5-3.2_N-5 и на вторых сигнальных выходах 35₁-35_N абонентских контроллеров времени 3₁-3_N сигналы низкого уровня, совокупность которых окончательно образует очередь второго порядка. Положение сигнала запроса в окончательной очереди второго порядка, так же, как и в предварительной очереди, определяется его начальным приоритетом: сигнал запроса, поступивший от абонента с наименьшим номером, обладает наивысшим приоритетом (см. фиг.6).

Таким образом, на вторых сигнальных выходах 35₁-35_N абонентских контроллеров времени 3₁-3_N имеем сигналы запросов для очереди второго порядка, полученные с учетом динамической коррекции максимального времени ожидания обслуживания.

Сигналы запросов для очереди второго порядка, полученные с учетом динамической коррекции максимального времени ожидания обслуживания, с вторых сигнальных выходов 35₁-35_N абонентских контроллеров времени 3₁-3_N поступают на инверсные входы 91₁-91_N второго шифратора приоритетов 9, обеспечивающего преобразование сигналов запросов в J-разрядный код, соответствующий номеру АБ с учетом его приоритета и динамической коррекции максимального времени ожидания. При этом сигнал с второго сигнального выхода 35₁ первого абонентского контроллера времени 3₁ поступает на N-й инверсный вход 91_N второго шифратора приоритетов 9, сигнал с второго сигнального выхода 35₂ второго абонентского контроллера времени 3₂ поступает на (N-1)-й инверсный вход 91_N-1 второго шифратора приоритетов 9, сигнал с второго сигнального выхода 35_n n-го абонентского контроллера времени 3_n поступает на ((N+1)-n)-й инверсный вход 91_(N+1)-n второго шифратора приоритетов 9, сигнал с второго сигнального выхода 35_N N-го абонентского контроллера времени 3_N поступает на первый инверсный вход 91₁ второго шифратора приоритетов 9.

Указанный способ подключения вторых сигнальных выходов 35₁-35_N абонентских контроллеров времени 3₁-3_N обусловлен тем, что выходы 92₁-92_J второго шифратора приоритетов 9 инверсные. Это обуславливает тот факт, что для получения на выходе второго шифратора приоритетов 9 кода, соответствующего конкретному n-му абонентскому контроллеру времени (3_n) с наименьшим номером из числа тех АКБ 3₁-3_N, на вторых сигнальных выходах 35₁-35_N которых установлены низкие логические уровни (сигналы запросов), следует подключить вторые сигнальные выходы 35₁-35_N абонентских контроллеров времени 3₁-3_N к входам второго шифратора приоритетов 9 в обратном порядке. При наличии в очереди второго порядка хотя бы одного сигнала запроса с учетом динамической коррекции максимального времени ожидания или без таковой, на выходе 102 второго N-входового элемента И-НЕ 10 установится высокий уровень.

По мере освобождения вычислительного ресурса (ресурса ЭВМ, ЛВС) вырабатывается сигнал высокого уровня, который поступает на опросный вход устройства и далее, на первый вход 51 элемента И-НЕ 5. При наличии хотя бы одного запроса в очереди второго порядка, сформированной с учетом динамической коррекции максимального времени ожидания или без таковой, на выходе 53 элемента И-НЕ 5 установится сигнал низкого уровня, который разрешит трансляцию данных селектору-мультиплексору 6. На селективном входе 61 (входе S) селектора-мультиплексора 6 установлен низкий уровень (на первых сигнальных выходах 015₁-015_N всех АБ и на первых сигнальных выходах 34₁-34_N всех АКВ – высокий уровень), следовательно, на J-разрядный, где J=]log₂N[, выход 65 селектора-мультиплексора 6 и на J-разрядный выход «Код подлежащего обслуживанию абонента» устройства будет скоммутирован код, поступивший на J первичных входов 62₁-62_N (входов A₁-A_J) селектора-мультиплексора 6 и соответствующий наименьшему номеру АБ и АКВ, содержащему сигнал запроса из очереди второго порядка, сформированной либо с учетом динамической коррекции максимального времени ожидания, либо без коррекции.

После удовлетворения потребности в вычислительном ресурсе, n-й абонент снимает сигнал запроса с соответствующего n-го запросного входа устройства, с запросного входа 011_n соответствующего АБ (1_n), и производит сброс счетчика 1.1_n соответствующего АБ 1_n по n-му входу «Обнуление» устройства и входу «Обнуление» 013_n соответствующего АБ 1_n. При этом на первом и втором сигнальных выходах 015_n и 016_n соответствующего АБ 1_n, а также на первом и втором сигнальных выходах 34_n и 35_n соответствующего АКВ 3_n будут высокие уровни.

В случае, если один или несколько запросов в результате создавшейся очереди достигли максимального времени ожидания или максимальное время ожидания уменьшилось в результате динамической коррекции (управления), происходит переполнение счетчиков 1.1₁-1.1_N соответствующих АБ 1₁-1_N, формирование на их инверсных выходах переполнения , а следовательно, и формирование на первых сигнальных выходах 015₁-015_N соответствующих АБ 1₁-1_N сигналов низкого уровня, что соответствует процедуре динамического управления очередями – переносу запросов в очередь первого порядка на места, соответствующие их приоритетам (см. фиг.7), в целях их дальнейшего внеочередного, по отношению к очереди второго порядка, обслуживания.

При этом запираются соответствующие трехвходовые элементы И 1.3₁-1.3_N (фиг.4), запрещая поступление тактовых импульсов на счетные входы Z соответствующих счетчиков 1.1₁-1.1_N АБ 1₁-1_N. Совокупность сигналов низкого уровня на первых сигнальных выходах 015₁-015_N соответствующих АБ 1₁-1_N образует предварительную очередь первого порядка. Обслуживание запросов из предварительной очереди первого порядка осуществляется с учетом их начальных приоритетов и динамической коррекции максимального времени ожидания для каждого запроса из очереди первого порядка.

Сигналы с первых сигнальных выходов 015₁-015_N АБ 1₁-1_N поступают на первые сигнальные входы 31₁-31_N соответствующих АКВ 3₁-3_N. В АКВ 3₁-3_N осуществляется процедура дешифровки, дополнительного сравнения и контроля нового, вводимого в динамике управления процессом обслуживания разноприоритетных запросов абонентов вычислительной системы, K-разрядного кода, обуславливающего новое значение (границы) максимального времени ожидания обслуживания для каждого запроса конкретного абонента в очереди приоритетов первого порядка. Аналогично процедуре дешифровки и коррекции времени ожидания для запросов из очереди второго порядка, регистры сравнения-коррекции максимального времени ожидания 3.2₁-3.2_N АКВ 3₁-3_N осуществляют дополнительную проверку (сравнение) принадлежности запроса с изначальным и вновь вводимым максимальным времени ожидания обслуживания к очереди первого порядка и формируют на своих первых сигнальных выходах 3.2₁-4-3.2_N-4 и на первых сигнальных выходах 34₁-34_N абонентских контроллеров времени 3₁-3_N сигналы низкого уровня, совокупность которых окончательно образует очередь первого порядка. Как и в случае с очередью второго порядка, положение сигнала запроса в окончательной очереди первого порядка определяется его начальным приоритетом: сигнал запроса, поступивший от абонента с наименьшим номером, обладает наивысшим приоритетом (см. фиг.6).

Таким образом, на первых сигнальных выходах 34₁-34_N абонентских контроллеров времени 3₁-3_N имеем сигналы запросов для очереди первого порядка, полученные с учетом динамической коррекции максимального времени ожидания обслуживания.

Сигналы запросов для очереди первого порядка, полученные с учетом динамической коррекции максимального времени ожидания обслуживания, с первых сигнальных выходов 34₁-34_N абонентских контроллеров времени 3₁-3_N поступают на инверсные входы 81₁-81_N первого шифратора приоритетов 8. При этом формирование кода, соответствующего наименьшему номеру АБ и АКВ, содержащим сигнал запроса из очереди первого порядка, осуществляется первым шифратором приоритетов 8 тем же способом, что и для очереди второго порядка. При наличии запроса в очереди первого порядка их внеочередное, по отношению к запросам из очереди второго порядка, обслуживание обеспечивается сигналом высокого уровня на выходе 72 первого N-входового элемента И-НЕ 7, который, поступая на селективный вход 64 (вход S) селектора-мультиплексора 6, коммутирует на J-разрядный выход 65 селектора-мультиплексора 6 и на J-разрядный выход «Код подлежащего обслуживанию абонента» устройства код, поступивший на J вторичных входов 63₁-63_N (входов B₁-B_J) селектора-мультиплексора 6 и соответствующий наименьшему номеру АБ и АКВ, содержащим сигнал запроса из очереди первого порядка. Сигнал высокого уровня на выходе 72 первого N-входового элемента И-НЕ 7 будет до тех пор, пока в очереди первого порядка есть хотя бы один запрос.

После освобождения ресурса, выделенного в интересах очередного запроса абонента из очереди первого порядка (с истекшим изначальным временем ожидания, либо с истекшим уменьшенным в ходе коррекции временем ожидания), каждый n-й абонент снимает сигнал запроса с запросного входа 011_n соответствующего АБ (1_n) и производит сброс счетчика 1.1_n соответствующего АБ 1_n по n-му входу «Обнуление» устройства и входу «Обнуление» 013_n АБ 1_n. Это предопределяет установление высокого уровня на выходе счетчика 1.1_n соответствующего АБ 1_n, что, в свою очередь, обуславливает установку на первом и втором сигнальных выходах 015_n и 016_n этого АБ 1_n, а также на первом и втором сигнальных выходах 34_n и 35_n соответствующего АКВ 3_n высоких уровней. Это позволяет устройству после выполнения всех запросов с истекшим (корректированным или не корректированным) временем ожидания перейти к обслуживанию вновь поступивших, либо ждущих своей очереди запросов в порядке, определенном логикой работы устройства.

Таким образом, в рамках обслуживания разноприоритетных запросов абонентов реальной – многофункциональной, сложной и управляемой вычислительной системы, функционирующей в условиях непрерывной динамики смены состояний разноприоритетных запросов и иных влияющих факторов, за счет реализуемых в N2 идентичных абонентских контроллерах времени 3₁-3_N и главном контроллере времени ожидания 11 дешифровки и динамической коррекции значений (границ) максимального времени ожидания обслуживания для каждого запроса, осуществляется повышение вероятности своевременного обслуживания пользователей. Данный результат обусловлен получением на первых 34₁-34_N и вторых 35₁-35_N сигнальных выходах абонентских контроллеров времени 3₁-3_N сигналов запросов в очереди соответственно первого, либо второго порядка, сформированной с учетом как динамики управляющих воздействий или внешних факторов, так и изменяющихся во времени текущих требований абонентов.

Анализ принципа работы заявленного устройства показывает очевидность того факта, что наряду с сохраненными и описанными в прототипе возможностями по уменьшению времени обслуживания сложных запросов и повышению надежности, устройство способно своевременно предоставлять пользователям ресурс системы в условиях, присущих реальному процессу функционирования вычислительных систем – когда в динамике работы управляемой вычислительной системы объективно изменяются во времени не только свойства самой системы и окружающей среды, но и требования к качеству и своевременности обслуживания.

Данное устройство обеспечивает повышение вероятности своевременного обслуживания пользователей в условиях, присущих реальному процессу функционирования вычислительной системы – в условиях непрерывной динамики смены состояний разноприоритетных запросов и с учетом влияющих факторов, что существенно расширяет область применения устройства, расширяет функциональные возможности подсистем массового обслуживания в рамках систем обмена данными и локальных вычислительных сетей, где заявленное устройство обслуживания разноприоритетных запросов абонентов вычислительной системы будет использовано.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. – СПб.: Питер, 1999. – 672 с.

2. Уилсон Э. Мониторинг и анализ сетей. – М.: ЛОРИ, 2002. – 350 с.

3. Блахнов Л.Л., Игнатенков В.Г., Кузнецов В.Е. и др. Инфокоммуникационные сети: архитектура, технологии, стандартизация / Под ред. А.А.Сахнина. – М.: Радио и связь, 2004. – 208 с.

4. Курносов В.И., Лихачев А.М. Методология проектных исследований и управление качеством сложных технических систем электросвязи. – СПб.: ТИРЕКС, 1998. – 496 с.

5. Евланов Л.Г. Контроль динамических систем. – М.: Наука, 1979. – 432 с.

Формула изобретения

1. Устройство обслуживания разноприоритетных запросов абонентов вычислительной системы, содержащее N2 абонентских блоков, генератор тактовых импульсов, элемент ИЛИ, элемент И-НЕ, селектор-мультиплексор, первый и второй N-входовые элементы И-НЕ, первый и второй шифраторы приоритетов, причем J-разрядный, где J=]log₂N[, выход селектора-мультиплексора является J-разрядным выходом «Код подлежащего обслуживанию абонента» устройства, выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовым входам каждого из N абонентских блоков, запросные входы и К-разрядные входы «Код максимального времени ожидания» каждого из N абонентских блоков, где К2 – разрядность кода максимального времени ожидания обслуживания запросов, являются соответствующими N запросными входами и N К-разрядными входами «Код максимального времени ожидания» устройства, входы «Обнуление» каждого из N абонентских блоков являются соответствующими N входами «Обнуление» устройства, каждый из N входов первого и второго N-входовых элементов И-НЕ подключены к соответствующим N инверсным входам соответственно первого и второго шифраторов приоритетов, инверсные выходы первого и второго N-входовых элементов И-НЕ подключены соответственно к второму и первому входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу элемента И-НЕ, первый вход которого является опросным входом устройства, выход элемента И-НЕ подключен к инверсному разрешающему входу селектора-мультиплексора и является разрешающим выходом устройства, управляющий вход селектора-мультиплексора подключен к второму входу элемента ИЛИ, каждый из J инверсных выходов первого и второго шифраторов приоритетов подключены к соответствующим J первичным входам и соответствующим J вторичным входам селектора-мультиплексора, отличающееся тем, что дополнительно введены N2 идентичных абонентских контроллеров времени, предназначенных для дешифровки, дополнительного сравнения и контроля К-разрядного кода, обуславливающего новое значение максимального времени ожидания обслуживания для каждого запроса конкретного абонента, и главный контроллер времени ожидания, предназначенный для динамической коррекции значений максимального времени ожидания обслуживания для каждого запроса любого из N абонентов вычислительной системы, причем n-й, где n=1, 2,…, N, инверсный вход первого шифратора приоритетов подключен к первому сигнальному выходу ((N+1)-n)-го абонентского контроллера времени, n-й инверсный вход второго шифратора приоритетов подключен к второму сигнальному выходу ((N+1)n)-го абонентского контроллера времени, первый и второй сигнальные выходы n-го абонентского блока подключены соответственно к первому и второму сигнальным входам n-го абонентского контроллера времени, К-разрядный корректирующий вход n-го абонентского блока соединен с К-разрядным проверочным входом n-го абонентского контроллера времени и подключен к n-му К-разрядному выходу главного контроллера времени ожидания, N К-разрядных входов которого являются соответствующими N К-разрядными входами «Коррекция максимального времени ожидания» устройства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что абонентский контроллер времени состоит из дешифратора корректированного кода максимального времени ожидания и регистра сравнения-коррекции максимального времени ожидания, причем К-разрядный вход дешифратора корректированного кода максимального времени ожидания является К-разрядным проверочным входом абонентского контроллера времени, первичный и вторичный проверочные выходы дешифратора корректированного кода максимального времени ожидания подключены соответственно к первичному и вторичному проверочным входам регистра сравнения-коррекции максимального времени ожидания, первый и второй сигнальные входы которого являются соответственно первым и вторым сигнальными входами абонентского контроллера времени, первый и второй сигнальные выходы регистра сравнения-коррекции максимального времени ожидания являются соответственно первым и вторым сигнальными выходами абонентского контроллера времени.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что главный контроллер времени ожидания состоит из регистрирующего элемента времени ожидания и элемента хранения нового значения времени ожидания, причем N К-разрядных входов регистрирующего элемента времени ожидания являются соответствующими N К-разрядными входами главного контроллера времени ожидания, N К-разрядных выходов регистрирующего элемента времени ожидания подключены к соответствующим N К-разрядным входам элемента хранения нового значения времени ожидания, N К-разрядных выходов которого являются соответствующими N К-разрядными выходами главного контроллера времени ожидания.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что абонентский блок состоит из счетчика, инвертора, трехвходового элемента И и корректирующего регистра, причем инверсный вход разрешения счета счетчика является запросным входом абонентского блока и подключен к второму входу трехвходового элемента И и к входу инвертора, К-разрядный первичный вход корректирующего регистра является К-разрядным входом «Код максимального времени ожидания» абонентского блока, К-разрядный вторичный вход корректирующего регистра является К-разрядным корректирующим входом абонентского блока, К выходов корректирующего регистра подключены к соответствующим К информационным входам счетчика, вход сброса счетчика является входом «Обнуление» абонентского блока, инверсный выход счетчика подключен к первому входу трехвходового элемента И и является первым сигнальным выходом абонентского блока, третий вход трехвходового элемента И является тактовым входом абонентского блока, выход трехвходового элемента И подключен к счетному входу счетчика, выход инвертора является вторым сигнальным выходом абонентского блока.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 02.08.2007

Извещение опубликовано: 10.03.2009 БИ: 07/2009