Устройство для моделирования многофазных систем массового обслуживания Советский патент 1983 года по МПК G06N7/08 

рого соединен с выходом третьего эле мента запрета, а разрядные выходы второго счетчика - с входами переключателя выкоп. которого соединен с третьим вхбдо третьего счетчика, с вторым входом первого счетчика и с входом элемента задержки, выход которого соединен с третьим -вход ом делителя и с первым входом регистра, а его выход - с вторым входом схемы сравнения, второй выход которой соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с { И + 1)-ым выходом второго регистра сдвига, а выход четвертого элемента ИЛИ - с вторым входом второго элемента запрета, с вторым входом третьего элемента запрета, с вторым входом первого элемента запрета, первый вход которого соедшюн с выходом 10 16 первого элемента ИЛИ, с первыми входами элементов И второй гру1шы, выходы которых являются второй группой выходов блока модел1фования фазы обслуживания, а вторые входы элементов И второй груп-: пы соединены с разрадными выходами второго регистра сдвига, и с четвертыми входами элементов И первой группы соответственно, выход reHepsTqpa тактовых импульсов блока генераторов случайных потоков импульсов подклюу1ен к вторым входам третьих элементов запрета блоков моделирования фаз обслуживания, вторые входы регистров которь1Х соединены с выходом датчика чисел, выходы элементов И второй группы и выход ( h + l)-ro блоков моделирования фаз обслу- :жквания подключены соответственно к входам узла ивдикацин.

устройство ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ МНСГОФАЗНЫХ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ, содержа- щее k блоков моделирования фаз обслуживания и блок генераторов случайных потоков импульсов, выходы и входы которых соединены на наборном поле в соответствии с топологией, фаз системы массового обслуживания, каждый блок моделирования фазы обслуживания содержит первую группу элементов И| группу элементов НЕ, группу генераторов случайных BpeMeifflbK интервалов, группу диффе-. ренцирующих элементов, первый, второй и третий элемеагы ИЛИ, прячем выход первого элемента ИЛИ соединен с первь1 ми входами элементов И первой группы; вторые входы которых соединены с выходами элементов НЕ группы соответственно, вход -го элемента НЕ ( i 2,h) соединен с третьим входом ( 1 f )-го элемента И первой группы, а выходы эпеиеа тов И первой группы - с входами второго элемента ИЛИ и с входами генераторов случайных временных интервалов coonpiветственно, выходы которых соединены с входами элементов НЕ группы и с входами дифференцирующих элементов группы соответственно, выходы которых являются перюй группой выходов блока моделирования фазы обслуживания, входы третьего элемента ИЛИ являются входами блоков моделирования фаз обслуживания, отличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач путем нормирования потерь, оно дополнительно содержит датчик чисел, узел индикации, а в каждом блоке моделгфовашся фазы обслуживания четвертый элемент ИЛИ, первый и второй регистры сдвига, вторую группу из п элементов И, с первый, второй и третий счетчики, первый б второй и третий элементы запрета, блок (Л : коммутации, схему сравнения, регистр, переключатель, элеме1гг задержки, , делитель, причем первый вход дели теля соединен с выходом первого счет чика,первый вход которого с оепинен с выко- дом первого элемента запрета и с первым входом первого регистра сдвига,второй вход которого соединен с выходом второго ю х элемента ИЛИ, а разрядные выходы е одноименными входами блока коммутации, ( 171 - l) Выходов KOTqporo со; единены с входами первого элемента ИЛИ 0) а 1-Ц-ЫЙ выход - с первым входом втоI ррго элемента запрета, выход которого соединен с первым входом третьего счетчика, вьисод котсрого соединен с BTOV рым входом делителя, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения, первый выход которой соединен с входом второго регистра сдвига, с вторым входом третьего счетчика, с третьим вхопом первого счетчика и с вторым входом второго счетчика, первый вход кото

. Изобретение относится к вычислитель:ной технике а именно к устройствам для моделирования больших систем, и может быть использовано для расчета количества приборов обслуживания в фазах многофазных систем массового обслуживания с заданными нормами потерь. « Известно устройство для моДелщювания систем массового обслуживания с потерями, содержащее логический блок, первый вход которого соединенс Ген;ератором входного потока заявок, второй и третий входы соедщены соответственна с первым и вторым выходами блока управ ления изменением пропускной способности, первый вход которого подключен к генератору тактовых импульсов, а второй вход соединен с первым выходом логического блока. Второй и третий выходы которого соединены с первым .и вторым счетчиками соответственно, третий , четвертый и пятый выходы блока управления изменением пропусв:ной Способности подключены к соот-ветствующим счетчикам ч:етвертый выход логического блока соедйней с первым входом блока измерения времени занятости каналов обслуживания, второй вход которого соединен с выходом генератсфа тактовых импульсов, а выходы подключены к соответствующим входам блока ухфавпейия изменением пр я1ускаой способности. Данное устройство позволяет исследо-, вать однофазные, системы массового обслуживания с переменной пропускной способностью, адаптирующейся к изменениям интенсивности входного потока по критерию заданной вероятности отказА на обслуживание. При этом показателем качества обслуживания является величина суммарного времени занятости всех каналов системы массового обслуживания за определенный интервал ее функционирования l. Однако устройство не позволяет моделировать многофаакь1е системы массового обслуживания- и определять количество приборов обслуживания в каждой фазе системы по заданному критерию качества обслуживания, а также модёлиррватъ сис темы с условными потерями (т.е. с ограниченным ожиданием). Наиболее близким к изобретению яы1яется устройство для моделирования мно гофазных систем массового обс жнаавия, содержащее k блоков моделирования фаз системы массового обслуживания и блок генераторов случайных потоков импульсов, вькоды и входы котОрь1х соединены на наёорном поле в соответствии с топологией фаз системы массового обслужива1 шя,каждый блок модел1ф6ван1ш фазы системы массового обслужввания содержит первой, второй и третщ элементы ИЛИ, и элементов И, п триггеров, П генераторов случайных, временных интервалов, И элементов НЕ, И дифференцирующих элементов, дешифратор, счетчик и реверсивный счетчик, суммирующий вход которого соединен с выходом перво го элемента ИЛИ, входы которого являются входами блока, разрядные выходы реверсивного счетчикасоединены с входами второго элемента ИЛИ, выход го соединен с первыми входами элементов И, втсрые входы котсрых соединены с выходами триггеров соответственно, входы которых соединены с выходами дешифратора соответственно, входы которого соединены с разрядными выходами хзчетчика соответственно, суммирующий вход соединен с выходом реверсивного счетчика, вычитающий вход кото- 20 рого соединен с выкодом третье го элемента ИЛИ, входы объединены с входами генераторов случайных временны интервалов и подключены к выходам элемеигов И Соответственно, третьи входы которых соединены с выходами элементов НЕ соответственно, входы которых подключены к выходам генераторов случайных временных интервалов и к входам . элементов дифференцирования соответственно,выходы которык являются выходами блока, четвертый вход каждого i -го эл мента И соединен с выходом каждого ( 4 - 1)-Го генератора случайных време ных интервалов соответственно 2. Недостатком известного устройства является отсутствие возможности модели рования систем массового обслуживания заданным качеством и выбора количества хфиборов обслумшвания в фазах системы по заданной норме потерь. Цель изобретения - райширение класс решаемых задач за счет нормирования потерь в фазах многофазных систем мае- сового обслуживания, Эта цепь достигается тем, что устройство для моделирования многофазных систем массового обслуживания, содержащее k блоков моделирования фаз обслуживания и блок генератсров случайных потоков импульсов, выходы и входы которых соединены на-наборном поле в соответствии с топологией фаз системы массового обслуживания, каждый блок модел1фования фазы обслуживания сйд) жит первую группу элеметов И, i: pyjmy элементов НЕ, группу генераторов случайных временных интервалов, грухшу 1 164 дифференцирующих элементов, первый, второй и третий элементы ИЛИ, причем выход первого элеме1гга ИЛИ соединен с первыми входами элеме1ггов И первой группы, вторые входы которых соединены с Выходами элементов НЕ группы соответственно, вход 1 -го элемента НЕ группы { 2, П );: соединен с третьим входом ( 4 - l)-ro элемента И первой группы, а выходы элементов И первой группы с входами второго элемента ИЛИ .и с входами генераторов случайных временных интервалов соответственно, Ьыходы которых соединены с входами злеме ТОЙ НЕ группы и с входами дифференцирующих элементов группы соответственно, выходы кот(Ч5Ь1х являются первой группой выходов блока моделирования фазы обслуживания, входы ИретьеТб элемента ИЛИ являются входами блоков моделирования фаз обслуживания, дополнительно содержит датчик чисел, узел индикации, а в каждом блоке мод(элирования фазы обслу-. живания четвертый элемент ИЛИ, первый и второй регистры сдвига, вторую группу из h элементов И, первый, второй и третий счетчики, первый, второй и третий элементы запрета, блок коммутации, схему сравнения, регистр, переключатель. гVif я. X А. . . элемент задержки, делитель, причем первый вход делителя соединен с выходом первого счетчика, первый вход которого соединен с выходом первого элемента запрета и с первым входом первого регистра сдвига, второй вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а разрядные выходы - с одноименными входами блока коммутации, ( IT) - 1) выходов которого соединены с входами элемента ИЛИ, а m-ый выход с первым входом в-горого элемента запрета, выход которого соединен с первым входом третьего счетчика, выход которого соединен с входом делт-еля, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения, первый выход которой соединен с входом втсрого регистра сдвига, с втфым входом третьего счетчика, с третьим входом первого счетчика и с вторым входом второго счетчика, первый вход которого соединен с выходом третьего элемента запрета, а разрядные выходы второго счетчика - с входами переключателя, вьисод которого соединен с третьим входом третьего счетчика, с вторым- входом счетчика и с входом элемента задержки, выход которого соединен с третьим входом делителя и с первым входом репютра, а его выход соединен с вторым входом схемы сравнения, второй выход которой соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с ( Л + 1)-ым выходо второго регистра сдвига, а выход четвертого элемента ИЛИ - с вторым входом Второго элемента запрета, с вторым входом третьего .элемента запрета,с вторым входом первого элемента запрета,первый вход которогосоеаинен с-ВЫХОДОМ первого элемента ИЛИ,, с первыми входами элементов И второй группы, выходы которых являются второй группой Выходов блока моделирования фазы обслуживания, а вторые входы элементов И второй группы соединены с разрядными выходами второго регистра сдвига и с четвертыми входами элементов И первой группы соответственн выход генератора тактовых импульсов блока генераторов случайных потоков импульсов подключен к вторым входам третьих элементов запрета блоков моделнро.« вания фаз обслуживания, вторые входы регистров котсрых соединены с выходом датчика чисел, выходы элементов И второй группы и выход ( И 4- l)-ro разряда блоков моделирования фаз обслуживания подключены соответственно к входам узла индикации.

На фиг. 1 представлена функциональна схема устройства для моделирования многофазных систем массового обслуживания; на фиг. 2 - функциональная схема блока моделирования фазы (системы маесового) обслуживания.

Устройство содержит К блоков 1 моделирования фаз обслуживания, датчик 2 чисел, узел 3 индикации, наборное поле 4 и блок 5 генераторов случайных потоков импульсов, содержащий выходы 6/ - 6с, генератор 7 тактовых импульсов, датчики 8.) - 8с случайных импульсов, моделирующие с источников заявок с заданными законами распределения.

Выход генератора тактовых импульсов соединен с входами датчиков случайных импульсов и с первыми Входами блоков i - 1 j, вторые входы которых соединены с выходом датчика 2 чисел. Группа входов и первая группа выходов каждого блока 1 выведаны на наборное поле 4. Вто рая группа выходов каждого блока i; соединена с узлом 3 индикации.

Блок 1 моделирования фазы обслуживания содержит третий 9, первый Ю, второй 11 и четвертый 12 элементы ИЛИ первый 13, втсфой 14 и третий 15 элементрл запрета, первый и Вгорой регис pjbi 16 и 17 сдвига, вторую ipyiu y 37ieментов И 18 - 20, порпую группу, элементов И 21 - 23, rpj-nriy элемен-. тов НЕ 24 - 2G, гругшу генераторов 27 - 29 случайн)1х време1шых интервалов, группу диффере1щирующих элеме тов 30 - 32, первьй счетчик 33 (посту пивших заявок), второй счетчик 34 (времени), третий счетчик 35 (потерянных заявок), делитель 36, схему 37 сравнения, регистр 38, блок 39 коммутации переключатель 40, элемент 41 задержки Группа входов х , А ,..., Xg в фазу блока 1 является входами элемента ИЛИ 9, выход которого соединен с входом элемента 13 запрета, выход которого соединен с входом записи и сдвига вправо на один-разряд регистра 16 сдвига и с информационным входом счетчика 33.

При моделировании многофазной системы массового обслуживания на набсрном поле 4 набирается сеть исследуемой системы цутем коммутации выходов у , ..., у предьщущей фазы (или фаз) и входов Х , Хо « последующей фазы (или фаз). Выходы датчиков случайных импульсов (Jg , ..., (jc коммутирются с заданными входами Х, Хг , X 0 ф исследуемой системы. С помощью датчика 2 чисел в регистры 38 записываются нормы допустимых потерь ( РА СП ) Емкость счетчика 34 устанавливается такой, чтобы он мог принять число импульсов, равное заданному времени (например, если норма потерь для телефонных сетей дается для часа наиболшей нагрузки, то счетчик 34 записываеся 60 мин. или 3,6-10 с и т.д.). Заданная емкость счетчика 34 стан вливается с помощью переключателя 4О путем подключения выхода переключателя 4О , к определенному разрядному выходу счетчика 34. Блоком 39 коммутации устанавливается максимально допустимая очередь заявок поступающих на обслуживание. При этом входы (1 , 2,.., f ) блока 39 коммутации соединяются с одноименными выходами блока коммутации, а ( Г + 1)-ый вход блока коммутации соединяется с еготп.-м выходом. Заданное число г соответствует величине допустимой очереди заявок. входы этих регистров 16 и 17 сдвига служат для сдвига информации на один разряд впраЬо и записи единицы в освободивщийсй первый . Второй вход регистра 1.6 cuBnfa служит для сдвига информшши 1ш один влево. В исходном состоянии регистр 17 сдвига рас ешает включение минимально возможного числа каналов, т.е.. содержит единицу в первом . (Модель спос бна начать работу даже в том-случае, V если во всех разр1здах регистра 17 сдви га будут нули). Счетчик 33 поступивших заявок и счетчик 35 потерянных заявок об1гулены, элементы 13 15 запрета открытьи На выходах генераторов 27 29 случайных временных интервалов (ге нераторов обслуживания) сигналы .отсутствуют. Поэтому с выходов гмэнераторов 27 и 28 на четвертые входы соответствующих элементов И 22 к 23 поступают сигналы запрета, а с выходов элементов НЕ 24 - 26 на третьи входы соотуветствующих элементов И 21 - 23 - разрешающие сшналы. На второй вход элемента И 21 поступает разрешающий сигнал с разрядного выхода регистра 17 сдвига (поскольку в нем записа на единица). При включении устройства в работу счетчик. 34 начинает подсчитывать временные импульсы, поступающие на его вход с выхода генератора тактовых имг пульсов через открытый элемент 15 . . запрета, а на вход записи к сдвига вправо регистра 16 и на вход счетчика 33 через открытый элемент 13 запрета, элемент ИЛИ 9 и входы х начинают поступать импульсы, имитирующие поток заявок. Счетчик 33 подсчить вает число поступающих заявок X . С при ходом первой заявки на выходе первого разряда регистра 16 появляется сигнал Логическая единица, который проходит блок 39 коммутации, элемент ИЛИ 1О и поступает на входы элементов И 21 - 23, Элементы И 22. . и 23, закрыты. Элемент И 21 Пропускает сигнал, который включает генератор 2.7 случайных временных интервалов, модедирующий процесс обслуживания заявки, ,и через элемент ИЛИ 11 поступает на вход сдвига влево регистра 16. Единица находящаяся в первом регистра 16 сдвига, сдвигается на од1Ш разряд влево, в результате чего регистр обнуляется. Выходной сигнал с генератора 27 .случайных временных интервалов посту.-- пает на вход элемента И 22, под1Х)тавливая второй прибор Сбслуживйния к включе нию, и через элемент НЕ 24 за1фьшает элемент И 21, запрещая тем самым поступлелир новой заявки на перВ1,1Й прибор обслуживания. После окошшпия обслуживания заявки сигнал, проП11ффе(юнцированный диффере щирующим эле,оитом ЗО, поступает на выходную клеммуу Следующая заявка вновь записывается в первый разряд регистра 16 сдвига. Если она поступает в момент времени, когда генератор 27 случайных временных интервалов занят обслуживанием, то заявка ставится в очередь на ожидание до освобождения занятого притСра обслуживания. Если интенсивность поступивших заявок достаточно высока, очередь заявок увеличивается и достигает величины (т.е. регистр 16 сдвига заполняется до заданной величины). Следующая заяв- ка, поступающая в регистр 16 сдвига, обуславливает появление сигнала на выходе ( Г -f l)-ro разряда этого регистра, на (jr + 1)-м входе блока 39 коммуташш и на соединенном с этим входом fVl -м выходе блока 39 коммутации. Далее сигнал поступает через открытый элемент 14 запрета на вход счетчика 35. Счетчик 35 подсчитывает число Xf, заявок, получивших отказ. По истечении заданного времени L на выходе соответствующего разряда счетчика 34 времени появляется сигнал, который через перек- лючатешз 4О поступает на входы считывания счетчика 35 потеряш ых заявок, счетчика 33 числа, поступивших заявок и . через элемент 41 задержки на входы считывания делителя 36 и регистра 38. Содержимое счетчиков 33 и 35 передается в делитель 36, где осуществляется операция деления Р- Ш где PC) - величина потерь по заявкам в течение времени L ; V,,(t)- число потеря1Шых заявок в течение времени ; X (t) - число поступивших заявок в течение времени . . Элемент 41 задержки обеспечивает задержку сигнала считывания на емя, необходимое для осуществления операции деления делителем 36, Полученная величина потерь Р .с выхода делителя поступает на первый вход схемы 37 сравнения,на второй вход которой поступает допустимая норма лотерь Рдоп с выхода регистра 38. В результате сравнения двух чисел схемой 37 сравнения вьфабатывакугся угфавляющие сигнальи

При Р Рдоп не первом выходе схемы 37 сравйения появляется сигнал, который поступает на вход записи и сдвига вправо регистра 17 сдвига. Содержимое регистра 17 сдвигается вправо на один , и в первый pieгистра записывается единица, т.е. число регистра 17 сдвига, занятых единицами, увеличивается на один. Единичный сигнал с выхода старшего, нaпpи мер разряда поступает на вход элемента И 22. Элемент И 22 начинает фопускать импульсы заявок на вход ге- ;нератора 28 случайных временных интервалов, который модел15)ует процесс их обслуживания. Таким oбpaзoм моделируется включение еще одного прибора обслуживания. В результате увеличения числа приборов обслуживания число заявок, получающих отказ, уменьшается, т.е. уменьшается число импульсов, поступающих на вход счет4ика 35 поте рянных заявок. По истечении заданного . емени на соответствующем выходе счетчика 34 времени вновь появляется сигнал, который через переключатель 4О поступает на входы считывания счетчика 35 йотерянных за время D заявок и Ьчетчика 33 числа поступивших за емя о заявок. Содержимое этих сче1 чиков поступает на входы делителя 36. Получаемая в результате деления новая величина потерь P-i () подается на схему 37 сравнения где сравнивается с заданной нормой потерь Р/доп).

результате сравнения вырабатывается сигнал Р Рдоп или Р п При R(%ot происходит увеличение числа приборов обсл 5щвания на единицу, вычисление новой величины потерь и сравне ние этой величины с .заданной нормой. В результате сравнения вырабат зШается сигнал Р Рдоп или Р Рдот) 1 случае 7 Рдоп процесс модел1фовакия продолI жается. Число включенных приборов обслужшзания еще более увеличивается, а расчетная величина потерь { 9 ) уменьшается, приближаясь к величине допустимых потерь..

При Р Рдоп на втором -выходе схемы 37 сравнения появляется сигнал, который через элемент ИЛИ 12 поступает на входы элементов 13-15 запрета, в результате чего прекращается поступление новых заявок в очередь, подсчет числа поступивших и потерянных заявок, подсчет времени обслуживания заявок и происходит выдача содержимого рег истра 17 сдвига на узел 3 индикации Содержимое регистра 17 сдвига соответствует числу приборов обслуживания, необходимому для обслуживания потока заявок заданной интенсивности с заданными допустимыми потерями при заданной величине очереди. В случае заполнения регистра 17 сдвига на его ( П + 1)-м выходе появляется единичный сигнал, который через элемент ИЛИ 12 закрывает элементы 13-15 запрета. Поступление заявок в регистр 16 сдвига, подсчет поступивших и потерянных заявок, а также подсчет времени обслуживания заявок прекращается. Содержимое регистра 17 сдвига считывается с помощью элементов И 20 - 18 и передается в узел 3 индикации. Сигнал с (И + 1)-го Выхода регистра 17 сдвига индицирует Переполнение в фазе..

Для того, чтобы избежать Потерь заяво в гчроцессе функционирования модели фазьь необходимо следующее ограничение. Время, затраченное на сравнение величин Р и Рдоп и на изменение числа приборов обслуживания, не должно превышать минимального времени между двумя соседними заявками случайного потока заявок.

.Экономический эффект от применения предлагаемого устройства составляет-Ькопо ЗО тыс. руб;.

, Предлагаемое устройство может найти применение в организациях, занимающихся исследованием и дрбектированием различных коммуникационных систем, Например сетей связи, транспортных сетей и др.

Г

Фиг.1