Устройство для моделирования систем массового обслуживания Советский патент 1983 года по МПК G06N1/00 

ны к первым входам соответствующих элементов И группы, вторые входы которых объединены и соединены с выходом второго элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходам элементов ИЛИ-НЕ соответствующих каналов обслуживания и соответствующему входу коммутатора, выход генератора тактовых импульсов соеднен с входами делителей частоты всех каналов обслуживания и тактовым входом коммутатора, информационный вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с входом первого счетчика и сигнальным выходом коммутатора, канальные выходы которого подключены срответственно к входам одновибраторов каналов обслуживания, входы третьи элементов НЕ которых соединены с выходом второго элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ подключен н входу второго счетчика.

2, Устройство по п, 1, отличающееся тем, что коммутатор -содержит два триггера, группу

элементов И, элемент НЕ, элемент ИЛИ, элемент И, первые входы эле ментов И группы соответствующими входами коммутатора, первый вход элемента И является тактовым входом коммутатора, второй вход является информационным.входом коммутатора, а к третьему входу элемента И подключен выход элемента НЕ, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, входы которого соединены соответственно с выходами элементов и группы и являются канальными выходами коммутатора, сигнальным выходом которого является выход элемента ИЛИ, выход элемента И соединен со счетным входом первого триггера, инверсный выход которого подключен к вторым входам нечетных элементов И группы, а прямой выход первого триггера соединен .с вторыми входами четных элементов И группы и со счетным входом второго триггера, инверсный выход которого соединен с третьими входами первой половинЕл элементов и группы, а прямой выход - с третьими входами вто, рой половины элементов И.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИ- . ВАНИЯ, содержащее генератор заявок, генератор тактовых импульсов, реверсивный счетчик и два счетчика, канал обслуживания игруппу элемен тов И, два элемента ЮШ, выход генератора заявок подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, выходы элементов И группы подклзоч ;-ны к соответствующим входам.первого элемента ИЛИ, отличаю щ ее с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет воспроизведения режима взаимной помощи в обслуживании между каналами обслуживания, оно дополнительно содержит коммутатор и (п-1) каналов обслуживания, а каждый канал обслуживания включает генератор импульсов, одновибратор, семь элементов И, два элемента Ш1И, элемент ИЛИ-НЕ, три элемента НЕ, триггер, делитель частоты, два реверсивных счетчика, выходы генератора импульсов и одновибратора подключены к первым входам первого и второго элементов И соответственно, вторые входы которых соединены с входом делителя частоты, входы генератора. импульсов и одновибратора объединены, выход первого элемента Н подключен к первым входам третьего ы четвертого элслчентов И, выход второго элемента И соединен с вторым входом четрзертого элемента И и входом первого элемента НЕ, выход которого соедпнег с вторые; входом третьего элемента И, выход которого соединен с входом первого реверсиБкого счетчика, выход делителя частоты через пятый элемент И подключен к вычитающему входу второго реверсивного счетчика, суммирующий вход которого соединен с выходом nepEOi o элемента ИЛИ, i выход четвертого элемента И соединен с первы: ; входом первого элемен(Л та ИЛИ, выход второго реверсивного счетчика подключен к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, входу второго элемента НЕ и другому входу пятого элемента И, выход первого реверсивного счетчика соединеш с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ и с первыми входами шестого -и седьмого элементов Hf к вторым входам которых подключен выход второго элемента НЕ, третьи входы шестого и седьмого элементов И соединены с входом делителя частоты, четвертый вход шестого элемента И соединен с входом третьегоэлемента НЕ, выход которого подключен к четвертому входу седьмого элемента И, выход которого подключен к третьему входу первого элемента ИЛИ и через второй элемент ИЛИ к вычитающему .входу первого реверсивного счетчика, выход шестого элемента И соединен с другим входом второго эле мента. ИЛИ -и счетным входом триггера, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, ;выходы первых реверсивных счетчиков кансшов обслуживания подключе

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при проектировании технического обеспечения эффективных автоматизированных систем управления, подсистем обработки справочно-информационных массивов, в систзмах. передачи данных, а также при создании СМО на транспорте обслулшвание.пассажиров) при резервирЪвании и продаже билетов, при организации поездной и маневровой работы на сортировочных станциях сети железных дорог.

Известно устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее блоки формирования потоков заявок, блоки образования очереди, каналы обслуживания коммутатор и блок индикации ij.

Недостатком данного устройства являются ограниченные возможности реагения класса задач с различными принципами (дисциплинами) обслуживания заявок.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее п-1 двухвходовых элементов И, п-1 входовой элемент ИЛИ, регистр сдвига, последовательно соединенные генератор заявок.

реверсивный счетчик, элемент ИЛИ и блок обслуживающих приборов, блок имитации очереди. Устройство позволяет воспроизводить максимально

допустимое время пребывания заявок в очереди и на обслуживании.

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности осуществлять взаимную помощь между

0 каналами обслуживания в тех случаях, когда время обслуживания в одном из каналов превышает.предельно допустимое, а в это время имеются свободные (не занятые обслужй5 ванием) каналы.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей эа счет воспроизведения режима взаимной помощи в обслуживании между канала- . ми обслуживания.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее генератор заявок, генератор тактовых импульсов, реверсивный счетчик и два счетчика, канал обслуживания и группу элементов И, два элемента ИЛИ, выход генератора заявок подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, выходы элементов И группы подключены к соответствующим вхо0 дам первого элемента ИЛИ, дополнительно содержит коммутатор и (И-lj

каналов обслуживания, а каждый канал обслуживания включает генера тор импульсов, одновибратЪр семь элементов И, два элемента ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ, три элемента НЕ, триггер, делитель частоты, два реверсивных счетчика, выходы генератора импульсов и одновибратора подключены к первым входам первого .и второго элементов И соответственно, вторые входы которых соединены с входом делителя частоты, входы гене ратора импульсов и одновибратора объединены, выход первого элемента И подключен к первым входам тре,тьего и четвертого элементов И, выход второго элемента И соединен с вторым входом четвертого элемента К и входом первого элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с суммирующим входом первого реверсивного счетчика, выход делителя частоты через пятый элемент И подключен к вычитающему входу второго реверсивного счетчика, суммирующий вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, выход че.твертого элемента И соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход второго реверсивного счетчика подключен к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, входу второго элемента НЕ и другому входу пятого элемента И, выход первого реверсивного счетчика соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ и с первыми входами шестого и седьмого элементов И, к вторым входам которого подключен выход второго элемента НЕ, третьи входы шестого и седьмого элементов и соединены с входом делителя частоты, четвертый вход- шестого элемента И соединен с Входом третьего элемента НЕ, выход которого подключен к четвертому входу седьмого элемента И, выход которого подключен к третьему входу первого элемента ИЛИ и через второй элемент ИЛИ к вычитающему входу первого реверсивного счетчика, выход шестого элемента И соединен с другим входом второго элемента ИЛИ и счетным входом триггера, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выходы певых реверсивных счетчиков каналов обслуживания подключены к первым входам соответствующих элементов И группы, вторые входы которых объединены и соединены с выходом в.торого элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходам элементов ИЛИ-НЕ соответствующих каналов обслуживания и соответствующему входу коммутатора, выход генератора тактовых импульсов соединен с входами делителей частоты всех каналов х бслуживания и тактовым входом коммутатора, информационный вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с входом первого счетчика и сигнальным выходом коммутатора, канальные выходы которого подключены соответственно к входам одновибраторов каналов обслуживания, входы третьих элементов НЕ которых

10 соединены с выходом второго элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ подключен к входу второго счетчика.

Причем коммутатор содержит первый и второй триггеры, группу элементов И, элемент НЕ, элемент

5 И, элемент ИЛИ, первые входы элементов И группы являются соответствующими входами коммутатора, первый вход элемента И является такто- . Бым входом коммутатора, второй вход

0 является информационным входом-коммутатора, а к третьему входу подключен выход элемента НЕ, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, входы которого соединены с

5 выходами элементов И группы и являются соответствующими канальными выходами коммутатора, сигнальным выходом которого является выход элемента ИЛИ, выход элемента И соеди0нен со счетным уходом первого триггера, инверсный выход которого подключен к вторьом входам нечетных элементов И группы, а прямой выход первого триггера соединен с вторы5ми входами четных- элементов И группы и с счетным входом второго триггера , инверсный выход которого соединен с третьими входами первой половины элементов И группы, а прямой выход - с третьими входами вто0рой половины элементов И.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства j На фиг. 2 коммутатор; на фиг. 3 - схема канала обслуживания.

5

Устройство содержит генератор 1 заявок, представляющий собой датчик случайных по времени следования импульсов, реверсивный счетчик 2, генератор 3 тактовых импульсов, мутатор 4, счетчик 5, каналы 6-9 обслуживания, группу элементов И 10-13, первый и второй элементы ИЛИ 14 и 15, счетчик 16.

Коммутатор 4 состоит из тригге5ров 17 и 18, элемента И 19, группы элементов И 20-23, элемента ИЛИ 24, элемента НЕ 25. Каждый из каналов обслуживания содержит генератор 26 импульсов случайной длительности,

0 одновибратор 27, первый и второй элементы И 28 и 29, делитель 30 частоты, первый элемент НЕ 31, третий, четвертый и пятый элементы И 32-34, первый реверсивный счетчик 35, первый элемент ИЛИ .36, второй реверсив-1

ный счетчик 37, элемент ИЛИ-НЕ 38, второй элемент НЕ 39, шестой элемен И 40, третий элемент НЕ 41, седь- . мой элемент И 42, триггер 43, второ элемент ИЛИ 44.

Устройство работ-ает следующим

образом.

В генераторе 1 в случайные моменты времени формируются импульсы имитирующрш заявки (требования) на обслуживание. Заявки поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 2. 1 с выхода счетчика 2 подается на второй вход элемента И 19 коммутатора 4. На третий вход элемента И 19 от элемента НЕ 25 также поступает 1. Эти условия обеспечивают поступление на счетный вход триггера 17 прямоугольных импульсов, частота которых задаётся генератором 3. Триггеры 17 и 18

образуют кольцевой счетчик, с помощью которого начинается поиск свободных каналов СМО. Канал СМО считается свободным, если на выходе его элемента ИЛИ-НЕ.38 имеется единица. Эта единица через один из элементов И 20-23 подается на элемент ИЛИ 24. На выходе этого элемента появляется 1, которая регисрируется счетчиком 5 как принятое на обслуживание требование и вычитается в счетчике 2 из имеющейся

.очереди.

Появление на выходе элемента НЕ 25 О приостанавливает поиск свободных каналов триггерами 17-18 из-за занятости всех четырех каналов.

1 с выходов элементов И 20-23 поступают на вторые входы соответствующих каналов СМО, что служит сигналом появления на выходах генера-тора 26 и одновибратора 27 импульсо случайной и фиксированной длительностей соответственно. Импульсы случайной длительности моделируют случайное требуемое время обслуживаниязаявок, а импульсы фиксированной длительности имитируют предельно допустимое время обслуживания в каналах СМО.

С помощью элементов И 28чи 29 и генератора 3 тактовых импульсов формируемые блоками 26 и 27 импульсы нормируются-заполняются тактовыми импульсами. Частота тактовых импульсов выбирается на порядок больше величины, обратной среднему значению периода импульсов случайной длительности.

Количество импульсов на выходе гшемента И 29 пропорционально времени обслуживания данным каналом СМО. Эта последовательность импульсов подается на второй вход элемента И 33, на первый вход которого поступает последовательность случайного числа импульсов с выхода элемента И 28. На выходе элемента И 33 появляется количество импульсов, меньшее равное числу импульсов, пропорциональных времени обслуживания дан,ным каналом. Далее эти импульсы поступают на первый вход элемента ИЛИ 36, на двух других входах которого при занятом данном канале поступают О. При превышении количеством импульсов, фиксируемых счетчиком 37, нуля на еговыходе появляется 1, передаваемая на первый вход элемента ИЛИ-НЕ 38 и элемента НЕ 39.

Тотиз элементов .И 20-23, на входе которого присутствует 1 при поступлении на первые входы О,переключается в нулевое состоние . После этого на выходе элемента ИЛИ 24 появляется О, а на выходе инвертора 25 - 1. Возникновение на третьем входе элемента 19 единицы означает готовность коммутатора 4 к обслуживанию очередной заявки.

Когда время обслуживания требования превышает предельно допустимое, на выходе элемента И 32 появляются импульсы, число которых равно разности между количеством тактвых импульсов, заполнивших импульс случайной даительности от генератора 26, и количеством тактовых, импульсов, заполнивших импульс эталонной длительности, генерируемый одновибратором 27. Регистрируемое реверсивнЕлм счетчиком 35 число импульсов пропорционально времени, требующегося на дообслуживание заявки, обрабатываемой в данном канале.

При появлении первого положителного импульса в счетчике 37 с выхода делителя 30 частоты импульсы с меньшей в несколько раз частотой по сравнению с частотой срабатывания генератора тактовых импульсов начинают поступать на вычитающий .вход счетчика 37. В итоге содержимое счетчика 37 постепенно начинае уменьшаться, что соответствует процедуре обслуживания в данном канаЛе. Интенсивность обслуживания задается коэффициентом деления частоты в делителе 30.

Если время обслуживания требования оказывается меньше, чем предельно допустимое/ и соответственно на выходе реверсивного счетчика 35 присутствует О, то через некоторое время содержимое реверсивного счетчика 37 окажется равным нулю, что соответствует концу обслуживания требования. На входах элемента ИЛИ-НЕ 38 оказывается два нуля,.на втором выходе канала

появляется единица, что свидетельствует о готовности канала к приему новой заявки.

Поскольку все вторые выходы каналов СМО подключены к входам элемента ИЛИ 15, то появление на его выходе единицы сигнализирует Q наличии хотя бы одного свободного канала СМО.

Если время на обслуживание заявки превышает предельно -допустимое время, то содержимое реверсивного счетчика 35 .не равно нулю, и на ег выходе присутствует сигнал единицы.

В момент времени, соответствующий обнулению счетчика 37, на выходе элемента НЕ 39 появляется единица, передаваемая на вторые входы элементов И 40 и 42, на третьи входы которых поступают тактовые импульсы с выхода генератора 3. На первые входы элементов И 40 и 42 подаются 1 с выхода счетчика 35.

При наличии хотя бы одного свобного канала на третьем его входе появится 1, которая поступит на четвертый вход элемента И 40. Как только на первом, втором и четвер+ том входах элемента И 40 появится 1, а это происходит при возникновении нуля на выходе счетчика 37 на вход триггера 43 со счетным входом начинают проходить импульсы от генератора 3. Эти же импульсы через элемент ИЛИ 44 приходят на вычитающий вход счетчика 35.

Импульсы с выхода триггера 43 через элемент ИЛИ 36 поступают на суммирующий вход счетчика 37. Поскольку количество импульсов на .выходе триггера со счетным входом 43 вдвое меньше, чем на его входе, счетчик 37 зарегистрирует только половину из последовательности тактовых импульсов, характеризующих объем, той части обслуживания требования, которая выполняется двумя каналами (основным и оказывающим помощь). Обслуживание двум.я каналами завершится в момент обнуления обоих счетчиков 35 и 37, поскольку скорость- обслуживания двумя каналами вдвое больше. Если при дообслуживании заявки двумя каналами поступает следующая заявка, а свободные каналы отсутствуют, то дообслуживание заявки продолжается одним каналом, а канал, оказывающий помощь, начинает обслуживать вновь

5 поступившую заявку.

Элементы И 10-13 служат для выявления фактов взаимной помощи между каналами СМО. Общее количество осуществленных случаев помощи фиксируется на счетчике 16. Суммарное время, на которое сокращается весь процесс обслуживания всех поступивших в СМО требований за счет наличия взаимной помощи между каналаC ми, определяется путем деления суммарного количества импульсов, зафиксированных счетчиками 37 во всех каналах СМО на частоту следования и.чпу.пьсов на выходе делителя 30.

Применение изобретения расширяет фу: -:кциональнь;е вероятности модели СМО, а именно обеспечивает возможность моделирования процессов функционирования с учетом взаимной помощи ме/кду каналами при наличиине занятых (свободных) каналов. Необходимость в моделирующем устройстве такого типа обуславливается актуальными задачами создания вы сокоэффективных адаптивных технических средств автоматизированных систем управления предпри.чтиями и объектами авиационного, автомобильного и железнодорожного транспорта.

-Г

(рие.1