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

:Но К первому и второму входам (i - 1)-го.элемента ИЛИ второй группы, выход которого соединен с первым управляющим входом второго элемента запрета (i - 1)-го измерительного канала и с третьим входом (i 2)го элемента ИЛИ второй группы, в каждом измерительном канале блока сравнения соединен с управляющим входом первого элемента, запрета и с вторым входом второго элемент И/ управляющий вход блока случайной временной задержки подключен к выходу общего генер.атора случайного потока импульсов, в. i-M измерительном канапе выход блока случайной времени ней задержки соединен с нулевым входом второго триггера, единичный вход которого соединен с выходом первого элемента И, а единичный выход - с управляющим входом третьего элемента .запрета, выход которого подключен к второму управляющему входу второго элемента запрета, единичный выход первого триггера соединен с вторым входом первого элемента И, третий вход которого соединен с входом элемента задержки и с выходом общего генератора случайного потока импульсов , выход элемента задержки подключен к первому входу первого элемента .ИЛИ, в п-м измерительном канале выход второго элемента ИЛИ соединен

с информационным входом второго эле-мента запрета, выход которого соединен с вторым входом третьего элемент

та И..

2. Устройство по п. Д, о т л и чающееся тем, что блок случайной временнрй задержки содержит датчик случайных кодов, элементы НЕ, счетчик, два элемента ИЛИ, два элемента И, триггер, генератор импульсо причем вход датчика случайных кодов является входом запуска блока, а выходы соединены с входами первого элемента ИЛИ и с входами соответствующих элементов НЕ, выхода которых соединены соответственно с входами

fiepBoro элемента И и с разрядными Ьходами счетчика, выход которого, подключен -к первому входу второго элемента ИЛИ и является выходом блока, выход первого элемента ИЛИ сое-; динен с выходом первого элемента И и с единичным входом триггера, нулевой вход которого соединен с. выходом второгоэлемента ИЛИ, а единичный выход - с с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход - к счетному входу 4HKaj уйравляющий вход которого сое-: диней с вторым входом второго элемеМта ИЛИ и является управляющим входоы

блока.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для статистического моделирования систем массового обслуживания (смо).

Известно устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генераторы обслуженных заявок, регистр управляющего слова, дешифратор, элементы ИЛИ, блоки элементов И ij .

Это устройство позволяет моделировать СМО с ненадежным обслуживающим прибором, но не может быть использовано для моделирования СМО с произвольным числом входных потоков заявок, относительным приоритетом, различными дисциплинами возобновления обслуживания заявок после восстановления обслуживающего прибора, ограниченной очередью и не определяет характеристики систем.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для моделирования систем , массового обслуживания, содержащее

общий ге1нератор случайного потока импульсов, две группы по (п -2) элементов ИЛИ и п измерительных каналов/а в каждом измерительном канале гене5 ратор случайного потока импульсов, реверсивный счетчик, блок сравнения, генератор импульсов, блок случайной временной задержки, три счетчика, триггер, три элемента ИЛИ, два элеб мента И и два элемента запрета, а в i-M измерительном канале (1 2п) третий элемент И и третий элемент запрета, а в k-м измерительном канале (k , ri - 1) четвертый и пятый

с элемент запрета.

I . ..

Это устройство позволяет моделировать СМО с произвольным числом входных потоков заявок, относительным приоритетом, ненадежным обслужйваю0 адим прибором, ограниченной очередью/ определить характеристики систем .2 .

Недостатками устройства являются невозможность моделирования СМО Сразличными дисциплинами возобновления

5 обслуживания заявок после восстановления обслуживающего прибора и необходимость введения временных ограничений на работу общего генератора случайного потока импульсов, блоков случайной временной задержки и некот рых, других элементов устройства для Ьравильного моделирования им отказов обслуживающего прибора и обслуживани заявок с относительным приоритетом. Указанные недостатки сужают функциональные возможности устройства. Цель изобретения - исключение временных ограничений на работу его элементов и расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования СМО с различными дисциплинами возобновления обслуживани заявок. Поставленная цель достигается тем что устройство, содержащее общий генератор случайного потока импульсов две группы элементов ИЛИ, п измерительных каналов, а в каждом измерительном кансше генератор случайного потока импульсов, .реверсивный чик, блок случайной временной задерж ки, блок сравнения, генератор импуль сов, три счетчика, первый триггер, два элемента :ИЛИ,; два элемента И, два элемента запрета, а в i-м измерительном канале (1 2,п) дополнительно третий элемент И и третий элемент запрета, причем выход общего генератора случайного потока импульсов соединен с входами запрета работы генераторов импульсов всех измерительных каналов и с первым входом первого элемента ИЛИ первого измерительного канала,первые.входы первых элементов И измерительных каналов объединены и являются управляющим входом устройства, а в каждом измерительном канале выход генератора случайного потока импульсов соединен с входом первого счетчика, с информационным входом первого эле мента Запрета и с первым входом второго элемента И, которого. подключен к входу второго счетчика выход первого элемента запрета соединен с суммирующим входом реверсив ного счетчика, разрядные выходы ко торого подключены к входам второго, элемента ИЛИ, а выход переполнения к входу блока сравнения, выхоД Гене ратора импульсов соединен с входом запуска блока случайной временной задержки и с единичным входом перёо го триггера, нулевой вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а нулевой выход - с первым вхо дом третьего элемента И, выход которого подключен к входу запуска ге нератора импульсов, выход блока слу чайной временной задержки подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика, входу третьего счетчика и второму входу первого элемента ИЛ а в каждом k-м измерительном канале . (k 1, п - 1) выход второго элемента ИЛИ соединен с информационным входом второго элемента запрет, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, дополнительно содержит в i-M измерительном канале второй триггер и элемент задержки, причем выход первого элемента ИЛИ i-го измерительного канала соединен с первым входом (i-l)-ro элемента ИЛИ первой группы, выход которого подключен к информационному входу третьего элемента запрета (i + 1)го измерительного канала и к второму входу i-ro элемента ИЛИ первой группы, выход второго элемента ИЛИ nepBot-o измерительного канала соединен с информационным входом третьего элемен;га запрета второго измерительного канала и с вторым входом первого элемента ИЛИ первой группы, единичные выходы первого и второго триггеров i-ro измерительного канала цодключены соответственно к первому и второму входам (i-l)-rp эле- . мента ИЛИ второй группы, выход которого соединен с первым управляющим входом второго элемента запрета (i-l)-ro измерительного Канала ис третьим входом (i-2)-ro элемента ИЛИ второй группы, в каждом измерительном канале выход блока сравнения соединен с управляющим входом первого, элемента запрета и с вторым входом второго элемента И, управляющий вход блока случайной временной задержки подключен к выходу общего генератора случайного потока импульсов, в i-M измерительном канале выход блока случайной временной задерж ки соединен с нулевым входом второго триггера, единичный вход которого соединен с выходом первого элемента И, а единичный выход - с управляющим входом третьего элемента запрета, выход которого подключен к второму управляющему входу- второго элемента запрета, единичный выход первого триггера соединен с. вторым входом первого элемента И, третий вход которого соединен с входом эле-1« мента задержки и с выходом общего генератора случайного потока импульсов, выход элемента задержки подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, в п-м измерительном канале выход второго элемента ИЛИ соединен с информационным входом второго элемента запрета, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И. Кроме того, блок случайной временной задержки содержит датчик случайных кодов, элементы НЕ,, счетчик, два элемента ИЛИ, два элемента И, триггер, генератор импульсов, причем вход датчика случайных кодов являетг ся входом запуска блока, а выходы соединены с входами первого элемента ИЛИ и с входами соответствующих элементов НЕ, выходы которых соединены соответственно с входами перво го элемента И и с разрядными входами счетчика, выход которого подключен к первому входу второго элемент ИЛИ и является выходом блока, выход первого элемента ИЩ соединен с вых дом первого элемента И и с единичны входом триггера,, нулевой вход которого соединен с выходом второго эле мента ИЛИ, а единичный выход - с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к вы ходу генератора импульсов, а выход к счетному входу счетчика, управляющий вход которого соединен с вторым входом второго элемента-ИЛИ и является управляющим входом блока. Рассмотрим устройство для г одели рования систем массового обслуживания на примере модели СМО с тремя потоками заявок на обслуживание. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; На фиг. 2 - то же уп равляемого блока случайной временной задержки. Устройство содержит измерительные каналы 1, генераторы 2 случай него потока импульсов, первые счетчики 3, первые элементы 4 запрета, вторые элементы И 5, вторые счетчики б, реверсивные счетчики 7, блоки 8 сравнения, вторые элементы ИЛИ 9, вторые элементы 1о запрета, третьи элементь И 11, генераторы 12 импуль сов, блоки 13 случайной временной задержки, первые элементы ИЛИ 14, , первые триггеры 15, третьи счетчики 16, вторые триггеры 17, первые элементы И 18, элементы 19 задержки, третьи элементы 20 запрета, элементы ИЛИ 21 первой группы, элементы ИЛИ 22 второй группы, общий генератор 2 случайного потока импульсов, управляющий вход 24 устройства. Блок 13 случайной временной задер жки содержит вход 25 запуска блока, датчик 26 слу1айных Кодов, элементы НЕ 27, счетчик 28, первый элемент ИЛИ 29, первый элемент И 30, триггер 31, генератор 32 импульсов, второй элемент И 33, второй элемент ИЛИ 34 выход 35 блока, управляющий вход 36 блока, i Генераторы 2 случайного потока импульсов имитируют входные потоки заявок на обслуживание различных при оритетов. Генераторы вырабатывают -им пульсы со случайным периодом повторения . Счетчики 3 считают общее число поступивших заявок на обслуживание различных приоритетов. Счетчики 6 считают число заявок различных приоритетов, получивших от каз в обслуживании по причине занятости всех мест в очереди. . Реверсивные счетчики 7 и .блоки 8 сравнения имитируют ограниченную очередь в СМО. Генераторы 12 импульсов в блоки 13 случайной временной задержки имитируют обслуживающий прибор со случайным временем Обслуживания. Счехчики 16 считают число обслуженных заявок различных приоритетов. Общий генератор 23 случайного потока импульсЬв имитирует отказы обслуживающего прибора. Генератор вырабатывает импульсы со случайным пе . риодом повторения и случайной длительности, имитирующей время восстановления обслуживающего прибора. Устройство может работать в двух режимах: в режиме моделирования СмО с относительным приоритетом и возобЙовлением обслуживания после восстанoвЛeнJи я, обслуживающего прибора с прерванной отказом заявки и в режиме моделирования СМО с от носитель ным приоритетом и возобновлением обслуживания с заявки высшего приоритета. В.исходном состоянии, реверсивные счетчики.7, триггеры 15 и 17 нахойятся в нулевом состоянии. Единичные потенциалы с нулевых выходов триггеров 15 поддерживают элементы И 11 в открытом состоянии. Элементы 4, 10, и20;запрета открыты, так йак на иХ управляющих входах присутствую, нулевые потенциалы. В блоках 13 случайной времен ной задержки триггера 31 находятся в нулевом состоянии. Импульсы с выходов генераторов 32 импульсов не проходят через элемен-. ты И 33, так как они удерживаются в закрытом состоянии нулевыми потенг циалами с единичных выходов триггеров 31. 1. Режим моделирования СМО с от- . носительным приоритетом и возобновлением обслуживания с прерванной Отказом заявки. На управляющий вход 24 устройства подается сигнал Единица, который поступает на первые входы элементов И 18. ; : Работу измерительного канала рассмотрим на примере второго канала. Импульсы от генератора 2 случайного потока импульсов, имитируя входной поток заявок на обслуживание, проходят через открытый элемент 4 запрета и поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 7, который ведет подсчет .поступивших импульсов., имитируя занятие заявками мест в очереди. Единичный потенциал с выходов разрядов реверсивного счетчика 7 через элемент ИЛИ 9, открытые эле.мент 10 запрета и элемент И 11 запускает генератор 12 импульсов, имитидуя поступление заявки на обслуживание, а через элемент ИЛИ 21 и открытый элемент 20 запрета третьего измерительного канала закрывает элемент 10 запрета того же канала, имитируя блокировку обслуживания младшей по приоритету заявки из третьего потока в случае её поступления Импульс с выхода генератора 12 имг пульсов поступает на вход запуска . блока 13 случайной временной задержки и устанавливает триггер 15 в единичное состояние, закрывая тем самым элемент И 11 и останавливая работу генератора 12 импульсов, В результате Генератор 12 импульсов вырабахывает один импульс. Единичный потенци ал с единичного выхода триггера 1-5н, поступая на второй вход элемента И 18, открывает его, а через элемент ИЛИ 22 удерживает в закрытом состояНИИ элемент 10 запрета первого измерительного д анала,- имитируя блокиров ку обслуживания старшей по приоритету заявки из первого потока в случае ее поступления в период обслуживания Заявки из второго потока. Блок 13 случайной-временной за- ержки имитирует случайное время об служивания заявки. Он работает следукзщим образом. С приходом импульса от генерато;ра 12 импульсов на вход 25 блока датчик 26 случайных кодов генерирует код, который, преобразуясь с помощью элементов НЕ 27 в обратн1Й5/ записывается на счетчик 28. Сигнал с выхода элемента ИЛИ 29 устанавливает триггер 31 в единичное состояние. Единичный потенциал с единичног ГО выхода триггера 31 открывает элемент И 33, через который на счетный вход счетчика 28 начинают поступать импульсы ,от генератора 32 импульсов. При переполнении счетчика 28 на его выходе появляется импульс, который через элемент ИЛИ 34 устанавливает триггер 31 в нулевое состояние, закрывая тем самым элемент И 33. Этот же импульс поступает на выход 35 бло ка в качестве импульса, имитирующего обслуженную заявку. Время задержки ; импульса блоком 13 случайной временной задержки определяется величиной случайного кода, генерируемого датчикрм 2б,и периодом повторения импульсов с выхода генератора 32 ймпульсов, В процессе работы блока 13 случайной временной задержки могут возникнуть экстремальные ситуации, когда датчик случайных кодов 26 генерирует код, во всех разрядах которого единицы и когда датчик случайных кодов 26 генерирует код, во всех разрядах которого нули. В первом случае работа блока аналогична описанной. Время задержки пр этом максимально. Во втором случае функцию элемента ИЛИ 29 выполняет элемент И 30. Время задержки при т; этом минимально и определяется временем срабатывания элементов блока. Задержанный на случайное время импульс с выхода блока 13 случайной временной задержки через элемент ИЛИ 14 устанавливает триггер 15 в нулевое состояние, имитируя окончание обслуживания заявки, и увеличивает на единицу показание счетчика 16 обслуженных заявок. Этот же импульс поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 7, уменьшая.его содержимое на единицу и имитируя тем самым освобождение одного места в очереди. Имитируя заполнение всех мест в очереди, блок 8 сравнения выдает сиг« нал, который закрывает элемент 4 запрета и открывает элемент И 5. Счетчик б начинает считать импульсы-заявки, потерянные по причине занятости всех мест в очереди. Пусть во время обслуживания заявки из второго потока поступит старший по приоритету импульс-заявка от генератора 2 случайного потока импульсов в первом измерительном канале. Этот импульсу пройдя через открытый элемент 4 запрета, поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 7. В результате на выходе элемента ИЛИ 9 первого измерительного канала появляется единичный потенциал, который через открытый элемент 20 запрета второго измерительного канала закрывает элемент 10 запрета того же канала, имитируя блокировку поступления на обслуживающий прибор младших по приоритету заявок из второго потока. При этом текущее обслуживание заявки из вторЪго потока не прекращается, и поступившая старшая по приоритету заявка из первого потока ожидает его завершения, так как элемент 10 запрета первого измерительного канала удерживается в закрытом состоянии единичным потенциалом с единичного входа триггера 15 второго измерительного канала. По окончании обслуживания заявки из второго потока триггер 15 второго измерительного канала устанавливается внулевое состояние, открывается- эле-. мент 10 запрета перйого измерительного канала и заявка из первого по- тока поступает на обслуживание. Пусть во время обслуживания заявки из второго потока происходит отказ обслуживающего прибора. Имитируя отказ обслуживающего прибора, общий генератор 23 случайного потока импульсбв вырабатывает импульс, который на время своей длительности запрещает работу генераторов 12 импульсов,а через открытый элемент И 18 ус танавливает триггер 17 второго измер тельного канала в единичное состояние. Единичный потенциал с единичного выхода этого триггера закрывает элемент 20 запрета/ обеспечивая тем самым открытое состояние элемента 10 запрета второго измерительного канала даже при наличии заявок из первого потока, а через элемент ИЛИ 22 подтверждает закрытое состояние элемента. 10 запрета первого измерительного канала. Импульс с выхода генератора 23 случайного потока импульсов, задержанный элементом 19 задерж ки на время вызванных им переходных процессов, через элемент ИЛИ 14 уста навливает триггер 15 в нулевое состо яние, имитируя прерывание обслуживан ния- заявки отказом. Этот же импульс поступает также на управляющий вход 36 .блока 13 случайной временной задержки, устанавливая в нем через эле мент ИЛИ 34 в нулевое состояние триг гер 31 и обнуляя счетчик 28, имитиру потерю промежуточных результатов обслуживания заявки (сама заявка при этом остается в очереди). После исчезновения импульса с выхода общего генератора 23 случайного потока им-пульсов единичный потенциал с выхода элемента ИЛИ 9 второго измерительно го канала через открытые элемент 10 запрета и элемент И 11 внов.ь запускает генератор 12 импульсов,имитируя возобновление обслуживания после, воестановления обслуживающего прибора с прерванной отказом заявки из второго потока даже при наличии,заявки из старшего по приоритету первого потр-, ка. После обслуживания заявки из второго потока импульс с выхода блока 13 .-. случайной временной задержки устайавливает в нулевое состояние триггер 17,и на обслужившощий прибор поступае.т заявка из nejpBoro потока, если рна есть.. 2..Режим моделирования СМО с от- ; носительшдм приоритетом и возобнов- , лением обслуживания заявки высшего приоритета. На управляющий вход 24 .устройства подается сигнал Нуль, который, поступая на первые входы элементов И 18, удерживает их в закрытом состоянии. Пусть во время обслуживания заявки из второго потока происходит отказ обслуживающего прибора. Имитируя отказ обслуживающего прибора, общий генератор 23 случайного потока импульсов вырабатывает импульс, который запрещает на время своей длительноети работу генераторов 12 импульсов, прекращает работу блока 13 случайной временной задержки и через элемент 19 задержки и элемент ИЛИ 14 устанавливает в нулевое состояние триггер 15 второго измерительного канала. При этом триггер 17 этого канала остается в нулевом состоянии, так как импульс с выхода общего генератора 23 случайного потока импульсов не проходит через закрытый элемент И 18. Поэтому при наличиии заявки из старшего по приоритету первого потока или поступлении ее во время отказа обслуживающего прибора 10 запрета второго измерительного канала он будет находиться в закрытом состоя-: НИИ, а элемент 10 запрета первого измерительного канала - в открытом состоянии. Вследствие этого после исчезновения импульса с выхода общего генератора 23 случайно;го потока импульсов единичный потенциал с выхода элемента ИЛИ 9 первого измерительного канала через открытые элемент : 10 запрета и элемент И 11 запускает генерадор 12 импульсов своего канала. Таким образом, после восстановления обслуживающего прибора обслуживание возобновляется с заявки высшего приоритета. Аналогичным образом работает устройство для моделирования систем MaccipBorp обслуживания с произвольным числом потоков заявок на обслуживание. : , : Устройство позволяет получить еле дующие характериетики СМО: Pggj - вероятнрсгь обслуживания i-ro потока; PpTKi - вероятность отказа в обелуживании заявки потока по причине занятости всех мест в очереди; Lf - средняя длина очереди заявок 1-го потока. Эти характеристики можно получить по формулам . . р Nfci, %, oTeriJ-r.l показания к кЬнцу де ,WgN ,%;эксперимента счет-, чиков 3, б, 16 1-го .измерительного канала; k-oe показание ревврсйвного счетчи- ка 7, зафиксированное m раз во время эксперимента в i-M измерительном канале Таким образом, использование в предлагаемом устройстве новык элементов и новых связей выгодно отличает его от Известного устройства,, так как позволяет расширить функциональые возможности. Устройство позволят моделировать СМО с относительным риоритетом и различными дисциплинами озобновления обслуживания заявок осле восстановления обслуживающего рибора без введения временных ограничений на работу элементов устройства.