Типовые модели систем массового обслуживания

В САУ и АСУ с управляющими ЭВМ управляемые технические устройства (ТУ) работают непрерывно, т.е. параллельно во времени, но процессоры в ЭВМ решают задачи управления разными ТУ (пользователями) последовательно (поочередно) во времени. Вычислительные системы с разделением времени процессора ЭВМ между одновременно работающими пользователями называются системами с разделением времени (СРВ) [2, 3, 4, 7, 18, 23]. Очередность обслуживания пользователей в СРВ определяется встроенной в СРВ системой массового обслуживания (СМО), создаваемой на основе теории массового обслуживания (ТМО) [3, 4].

ТМО возникла в начале 20 века как раздел теории вероятностей, решающий задачи оптимизации массового обслуживания абонентов телефонных сетей связи, в которых число абонентов (пользователей) значительно превышает число обслуживающих коммутирующих приборов (ресурс системы). Поэтому в ТМО и СМО используется терминология из телефонии — пользователи, каналы (приборы) обслуживания, заявки (требования) на обслуживание, входящий λ и выходящий μ потоки заявок, число мест ожидания (очередь), время обслуживания, приоритеты обслуживания и другие.

Режим разделения времени в СРВ характеризуется оперативным предоставлением ресурсов ЭВМ (процессорного времени, памяти, каналов связи и других средств) многим одновременно работающим пользователям по их требованиям. Работа ЭВМ заключается в выполнении требований (заявок) от разных пользователей и собственных системных требований.

Задачи массового обслуживания возникают в тех случаях, когда требования на выполнение работы поступают в случайные моменты времени, а выполнение этих работ, называемое обслуживанием, осуществляется одним или несколькими обслуживающими устройствами (приборами, ЭВМ). Каждое очередное n-е требование Cn характеризуется тремя случайными величинами: τn — моментом поступления; tп=τпτп–1 — временем между поступлением требования Cn и поступлением предыдущего требования Сn–1; xn — временем обслуживания требования Cn. Общая структура СМО с тремя обслуживающими приборами приведена на рис. 8.8.1.

См. также:  Основные понятия и определения в автоматике

Типовые модели систем массового обслуживания

Рис. 8.8.1 — Модель системы массового обслуживания

Устройства, способные в любой момент времени обслуживать лишь одно требование, называются каналом обслуживания. При наличии в СМО нескольких каналов, способных одновременно обслужить ряд требований, СМО называется многоканальной системой. Все каналы или часть их могут выполнять одинаковые или различные виды обслуживания.

Очередность и порядок выполнения требований в СМО определяет составная часть операционной системы ЭВМ-планировщика в виде алгоритма диспетчеризации, устанавливающего очередность работ всех ЭВМ в СМО при обработке требований (рис. 8.8.2). Входящий поток требований (работ) поступает в накопитель R, из которого первые по очереди требования ЭВМ-планировщик направляет на обслуживание в свободные от работы ЭВМ. Очередность выполнения заявок в СМО определяется правилами, называемыми дисциплиной обслуживания. Большинство дисциплин обслуживания формируются на основе модификаций циклической дисциплины и дисциплины многоуровневого понижения приоритета.

Типовые модели систем массового обслуживания

Рис. 8.8.2 — Схема планирования порядка работ ЭВМ в СМО

Циклическая дисциплина обслуживания RR (Round-Robin) предусматривает поступление заявок в накопителе в конец единственной очереди R (рис. 8.8.1 и 8.8.2). Каждой заявке из вершины очереди отводится квант Θ времени процессора ЭВМ. Если обслуживание заявки не заканчивается за время кванта Θ, то процесс её обслуживания прерывается и заявка перемещается в конец очереди R, а процессор приступает к обслуживанию следующей очередной заявки, что позволяет ускорить выполнение коротких заявок за счет задержки выполнения длинных заявок.