Устройство для моделирования систем массового обслуживания Советский патент 1984 года по МПК G06N1/00 

им вычитающим входом реверсивного счетчика и первым суммирующим входом реверсивного счетчика второго канала обслуживания, второй суммирующий вхо которого подключен к выходу второго элемента И устройства, выход блока обслуживания второго канала обслуживания подключен к второму информационному входу коммутатора импульсовтретий информационный вход которого является входом устройства, первый выход коммутатора импульсов соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика первого канала обслуживания и первым взводом блока обслуживания первого канала обслуживания, второй выход которого подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика и входу первого разряда регистра сдвига блока анализа ситуации, второй выход коммутатора импульсов подключе к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с управляющим входом коммутатора импульсов и выходом первого элемента И.

2. Устройство по п. 1, отличаю щ с я тем, что блок обслуживания содержит генератор импуль сов, генератор случайных импульсов, регистр сдвига, группуэлементов И, элемент ИЛИ, элемент И, два элемента задержки, выход генератора им,пульсов соединен с входом пербого

элемента задержки и сдвигающим входом регистра сдвига, информационный вход первого разряда регистра сдвига является первым входом блока, вторым входом которого является вход генератора случайных импульсов, выход которого соединен с входом второго элемента задержки, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, выход элемента И является первым выходом блока, вторым выходом которого является выход последнего элемента И группы, входы элемента ИЛИ подключены к выходам соответствующих элементов И группы, первые.входы кторых соединены с разрядными выходами регистра сдвига, входы гашения сигнала каждого разряда регистра сдвига подключены к выходам соответствующего элемента И группы, второй вход первого элемента И группы подключен к выходу третьего элемента И.группы, вторые входы К-го и ()-гo элемента И группы объединены и соединены с выходом (К+3)-го элемента И группы (, П-1), второй вход последнего элемента И группы подключен к выходу первого элемента задержки, а выход генератора случайных импульсов соединен с вторыми входами i1 -го и (П-ь1)-го элементов труппы.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ, содержащее первый канал обслуживания заявок,состоящий из реверсивного счетчика, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами первого элемента И и первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом запуска блока обслуживания, второй элемент И, блок регистрации, отличающееся тем, что, с цепью .расширения функциональных во:зможностей путем модели.рования ухода заявок из канала обслуживания с заданной вероятностью, оно дополнительно содержит коммутатор импульсов, второй канал обслуживания заявок, состоящий из последовательно соединенных реверсивного счетчика, элемента ИЛИ и блока обслуживания, и блок анализа ситуации, сост ТОЯ1ЦИЙ из генератора импульсов, генератора случайных импульсов, регистра сдвига, элемента И, двух элементов ИЛИ, двух элементов задержки, груп- пы элементов И, выход генератора импульсов соединен с сдвигающим входом регистра сдвига и входом первого элемента задержки, разрядные выходы реверсивного счетчика подключены соответственно к входам первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу генератора случайных импульсов, выход которого соединен с вычитающим выходом реверсивного счетчика и входом второго элемента задержки, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, разрядные выходы регистра сдвига подключены.соответственно к первым входам элементов И группы, второй вход первого элемента И группы подключен к выходу третьего элемента И группы, вто§ рые входы К-го и (K+D-ro элементов, группы объединены и соединены с &} выходом (К+3)-го элемента И группы (, П-1), вторые входы п -го и (П+1)-го элементов И группы соединены с выходом генератора случайных импульсов, второй вход (П+2)го элемента И группы подключен к выходу первого элемента задержки, СО входы второго элемента ИЛИ соедине;о : ны с соответствунмцими выходами элементов И группы, разрядные входы гаS шения сигнала регистра сдвигд соединены с выходами соответствукяцихэлементов И группы, выход элемента И блока анализа ситуации подключен к первому информационному входу коммутатора импульсов и первому вычитающему входу реверсивного счетчи ка, второй вычитающий вход которого соединен с первым выходом блока обслуткивания первого канала обслуживания и первым входом блока регистрации, второй вход которого соединен С выходом последнего элемента И группы блока анализа ситуации, треть

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для моделирования процессов образования и регулирования очередей и может быть использовано при исследовании сложных систем.

Известно устройство для моделирования очереди, содержащее генератор заявок, блок обслуживания заявок, регистр сдвига и реверсивный счет чик l .

Недостатком данного устройства является невозможность моделирования систем с очередью, в которой заявка не покидала бы ее до тех пор, пока не получит обслуживание.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для моделирования очереди, содержа-

щее реверсивный счетчик, первая группа выходов которого соединена с соответствующими входами блока имитации длины очереди, вторая группа выходов - с соответствующими входами задатчика ограничения очереди, выход которого соединен с первым входом блока выявления переполнения очереди, выход которого подключен к первому входу второго канала обелуживания. Данное устройство поэвoляJeт моделировать системы массового обслуживания (СМО) с переменной длиной очереди 2j . Однако при переполнении очереди заявки получают отказ и далее не рассматриваются. В реальных же СМО например, в больших магазинах, у касс на вокзалах и т .д., возможны ситуации, когда клиент, получивший отказ в обслуживании, оценивает создайшуюся ситуацию и с вероятностью о остается в прежней СМО и свероятностью 1-(J. уходит в другую СМО с новыми характеристиками. Уче такие ситуации при аналитическом .исследовании сложных СМО чрезвычай но трудно. Наиболее удобно моделир вать такие ситуации в СМО с помощь предлагаемого устройства. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем моделирования ухода заявок из канала обслуживания .с заданной вероятностью. Поставленная цель достигается тем, что в уст ойство для моделиро вания систем массового обслуживания, содержащее первый канал обслу живания заявок, состоящий из ревер сивного счетчика, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами первого элемента И и пер вого злемента ИЛИ, выход которого соединен с входом запуска блока об служивания, второй элемент И, блок регистрации, введены коммутатор импульсов, второй канал обслуживания заявок, состоящий из последовательно соединенных реверсивного счетчика, элемента ШШ и блока обслуживания, и блок анализа ситуации состоящий из генератора импульсов, генератора случайных импульсов, регистра сдвига, злемента И, двзгх элементов ИЛИ, двух элементов задержки, группы элементов И, выход генератора импульсов соединен с сдвигающим входом регистра сдвига и входом первого элемента задержки, р;азрядные выходы реверсивного счётчика подключены соответственно к вх дам первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу генератора случайных импульсов, выход которого соединен с вычитающим выхо дом реверсивного счетчика и входом второго элемента задержки, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого 164 соединен с выходом второго элемен-. та ИЛИ, разрядные выходы регистра сдвига подключены соответственно к первым входам элементов И группы, второй вход первого элемента И группы подключены к выходу третьего элемента И группы, вторые входы К-го и (К+1)-го элементов группы объединены и соединены с выходом (К+3)-го элемента И группы (, п-1), вторые входы и (М+1)-го элементов И группы соединены с выходом генератора случайных импульсов второй вход (f} + 2)-ro элемента И группы подключен к выходу первого элемента задержки, входы второго элемента ИЛИ соединены с соответствуюпщми выходами элементов И группы, разрядные входы гашения сигнала регистра сдвига соединены с выходами соответствующих элементов И группы, выход элемента И блока анализа ситуации подключен к первому информационному входу коммутатора импульсов и первому вычитающему входу реверсивного счетчика, второй вычитающий вход которого соединен с первым выходом блока обслуживания первого канала обслуживания и первым входом блока регистрации, .второй вход которого соединен с выходом последнего элемента И группы блока анализа ситуации третьим вычитающим входом реверсивного счетчика и первым суммирующим входом реверсивного счетчика второго канала обслуживания, второй суммирующий вход которого подключен к выходу второго элемента И устройства, выход блока обслуживания второго канала обслуживания подключен к второму информационному входу коммутатора импульсов, третий информационный вход которого является входом устройства, первый вход коммутатора импульсов соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика первого канала обслуживания и первым входом блока обслужи-: вания первого канала обслуживания, второй выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика входом первого разряда регистра сдвига блока анализа ситуации, второй выход коммутатора импульсов подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соеди- нен с управляющим входом коммутатора мпульсов и выходом первого элемента И. Блок обслуживания содержит генератор импульсов, генератор случайных импульсов, регистр сдвига, группу элементов И, элемент ИЛИ, элемент И два элемента задержки, выход генератора импульсов соединен с входом первого элемента задержки и сдвигающим входом регистра сдвига, информационный вход парного разряда регис ра .сдвига является первым входом блока, вторым входом которого являет ся вход генератора случайньж импульсов, выход которого соединен с входом второго элемента задержки, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого сое динен с выходом элемента ИЛИ, выход элемента И является первым выходом блока, вторым выходом которого является вькод последнего элемента И группы, входы элемента ИЛИ подключены к выходам соответствующих элементов И группы, первые входы которых соединены с разрядными выходами регистра, сдвига, входы гашения сиг нала каждого разряда регистра сдвиг подключ.ены к выходам соответствующего элемента И группы, второй вход первого элемента И группы подключен к выходу третьего элемента И группы, вторые входы К-го и (К+1)-го элементов И группы объединены и соединены с выходом (К+3)-го элемента И группы (, Ц-1), второй вход последнего элемента И группы подключен к выходу первого элемента задержки, а выход генератора случайных импульсов соединен с вторыми входами Vi-ro и (п+1)-го элементов И группы. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - схема коммутатора импульсов; на фиг. 3 схема блока обслуживания; на фиг.4 схема блока анализа ситуации. Устройство содержит реверсивный счетчик 1, блок,2 анализа ситуации, элемент ИЛИ 3, коммутатор 4 импульсов, первый элемент И 5, блок 6 обслуживания, второй элемент И 7, блок 8 регистрации, вход 9 устройства. Коммутатор 4 импульсов содержит элементы ИЛИ 10-12, элементы И 13-1 элементы 17-19 задержки, элемент 20 запрета, входы 21-23, выходы 24 и 25. . Блок 6 обслуживания содержит первый 2-6 и второй 27 элементы задержки, элемент И 28, элемент ИЛИ 29, группу элементов И 30, генератор 31 импульсов, генератор 32 случайных импульсов, регистр 33 сдвига, выходы 34 и 35. Блок 2 анализа ситуации содержит выходы 36 и 37, второй элемент ИЛИ 38, элемент И 39, первый элемент ИЛИ 40, первьй 41 и второй 42 элементы задержки,- реверсивный счетчик 43, генератор 44 импульсов, генератор 45 случайных импульсов, регистр 46 сдвига, группу элементов И 47. Устройство работает следующим образом. На вход 9 поступают импульсы, имитирующие поток заявок. В случае отсутствия очереди определенной в первом канале обслуживания сигнал о поступлении заявки с выхода 25 поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 1 и на первый вход блока 6 обслуживания, где он по данному входу используется как вспомогательный сигнал. При наличии очереди определенной длины заявки из счетчика 4 поступают с выхода 24 на первый вход вторЬго элемента И 7 Поступающие на входы коммутатора 4 (фиг. 2) заявки (вход 9 - входной поток, вход 21 - из второго канала обслуживания, вход 22 - с выхода блока анализа ситуации) вначале попадают на элемент ИЛИ 11. В блоке предусмотрено устройство, не позволяющее потерять заявки, если они приходят одновременно по двум или трем входам. Если заявки проходят одновременно по двум из трех входов, то наряду с сигналом, зафиксированным через элемент ИЛИ 11, происходит также фиксация сигнала одним из,элементов И 14-16 и через элемент ИЛИ 12 и элемент 19 задержки второй сигнал поступает на один из выходов. Таким образом, в реверсивном счетчике 1 фиксируется поступление двух заявок. Если же заявки поступают одновременно по трем входам 9, 21 и 22, то фиксируется поступление трех заявок: первой - через элемент ИЛИ 11, второй - через один из элементов И 14-16, элемент ИЛИ 12 и элемент 19 задержки, третьей через элемент И 13 и элементы 17 и 18 задержки. Заявки уходят из коммутатора 4 или через элемент 20 запрета при отсутствии очереди определенной длины, или непосредственно с выхода элемента ИЛИ 10 при наличии очереди. В последнем случае на управляющий вход элемента 20 запрета подается сигнал с выхода задатчика ограничения очереди (элемента И 5), который фиксирует определенную длину очеред на. реверсивном счетчике 1. При срабатывании элемента И 5 сигнал с его выхода поступает на вход элемента 2 запрета для переключения выходов ком мутатора А и одновременно подается на первый вход элемента И. 7, подготавливая его к открытию. В этом случае заявки с выхода 24 коммутатора 4 поступают на второй вход элемента И 7 и далее с его выхода на первый вход второго канала обслуживания. Во втором канале обслуживания, построенном аналогично первому заявки проходят обслуживание. Необслуженная по каким-либо причинам во втором канале заявка возвращается в первый канал по входу 21 коммутатора 4. Если очередь, зафиксированная в реверсивном счетчике 1, меньше установленной предельной величины, элемент И 7 закрыт, а эле мент 20 открыт и заявки поступают на выход 25.. Наличие очереди фиксируется элементом ИЛИ 3 (фиг. 3). Если в очере имеется хотг бы одна заявка, то сигнал оЬ этом с выхода элемента ИЛ 3 подается в блок 6 обслуживания, где происходит включение генератора 32, имитирующего случайное время об служивания заявки. Пока на выходе элемента ИЛИ 3 есть сигнал, генератор 32 включен. Время между случайными импульсами с генератора 32 принимается эа время обслуживания о редной заявки. Кроме генератора 32, имитирующего время обслуживания заявки, основными элементами блока 6 обслуживания являются также генератор 31 тактовых импульсов (ГТИ), УРС и элемент ИЛИ 29. ГТИ и УРС служат для запоминания на время ttgf, заявки, поступившей в блок 6 обслужи вания. Это время устанавливается пу тем продвижения вспомогательного си нала по УРС импульсами сдвига от ГТИ, поступающими на вход Q регист ра 33. Вспомогательный сигнал в УРС блока 6 поступает с выхода 25 коммутатора 4. Если за время сдо с генератора 32 поступает сигнал о завершении обслуживания очередной заявки, то она считается обслуженной и сигнал об этом проходит на выходе 35 блока 6 обслуживания. Времясдоп определяется разрядностью регистра 33 и частотой тактовых импульсов ГТИ 31. Для обеспечения прохождения сигнала об обслуживании заявки на выход 35 блока 6 с выхода генератора 32 в УРС поступает импульс, который используется для селективного гаше- ния вспомогательного сигнала, поступившего с выхода 25 коммутатора и продвигаемого по УРС. Гашение вспомогательного сигнала в УРС происходит следующим образом. Если в единичном состоянии находится и -и разряд регистра 33, то на первом входе соответствующего элемента И группы 30 присутствует разрешающий потенциал с выхода этого разряда. Тогда при появлении импульса с генератора 32при втором входе этого элемента И он проходит на нулевой вход h то разряда регистра 33 и через элемент ИЛИ 29 - на первый вход элемента И 28. На второй вход элемента И 28 поступает тот же импульс с генератора 32 через элемент 27 задержки. Если к моменту появления сигнала с генератора 32п-и разряд регистра 33находится в нулевом состоянии, то разрешающий сигнал имеется на инверсном выходе этого разряда и импульс с генератора 32 проходит на соответствующие два элемента И группы 30 (г|-1)-го разряда. Если (И-1)-й разряд регистра 33 бьш в единичном состоянии, то он обнуляет ся. В противном случае сигнал с генератора 32 передается на следующий (П-2)-й разряд, т.е. поиск ближайшего разряда регистра 33 с единичньм состоянием продолжается. С выхода 35 блока 6 обслуживания сигнал о конце обслуживания заявки за время, меньшее или равное , подается на вычитающий вход реверсивного счетчика 1 для снятия заявки с учета из системы обслуживания и на суммирующий вход реверсивного счетчика блока 8 регистрации. Если за времяНдд, в УРС не поступает импульс с генератора 32, то заявка считается не обслуженной. В этом случае сигнал об отказе в обслуживании поступает с

выхода rt -го разряда УРС через соответствующий элемент И группы 30 на вход ЗА блока 6 и далее на вход блока 2 анализа ситуации.

Необслуженная в блоке 6 заявка в блоке 2 производит анализ ситуации (фиг. 4). В результате анализа заявка может с некоторой вероятность а уйти во второй канал обслуживайия - выход 36 блока 2. Вторая возможность заявки состоит в том, что она с вероятностью 1-с возвращается в прежний канал обслуживания через коммутатор 4 по входу 37. В обоих случаях необслуженная заявка, покидая блок 2, снимается с учета данного канала через вычитакнцие входы реверсивного счетчика 1. Когда заявка покидает данный канал обслуживания, уходя в другой канал, то сигнал об этом подается на вычитающий вход реверсивного счетчика блока 8, фиксируя тем самым уход данной заявки из системы обслуживания. .

Работа блока 2 анализа ситуации аналогична работе блока 6 обслуживания . Поступающая по входу 34 необII

оценку

производит

заявка

служенная ситуации за время ц..,.,, которое опUon ., ределяется разрядностью регистра 46

и частотой генератора 44 блока 2 (фиг. 4). Заявка включает генератор 45 случайных импульсов с помощью реверсивного счетчика 43 и элемента ИЛИ 40. Генератор 45 включен, пока в блоке 2 находится хотя бы одна заявка. Генератор 45 имитирует случайное время принятия решения заявкой. Если 3at.g- время продвижения вспомогательного сигнала по УРС блока 2 с генератора 45 поступает сигнал. То заявка проходит через элементы 38 и 39 на вход 37 блока 4 В этом случае заявка остается в прежнем канале обслуживания. При этом селективное гашение вспомогательного сигнала в УРС блока 2 происходит точно так же, как и в бло ке 6 обслуживания.

Если за времяС, генератора 45 не поступает сигнал, то считается.

что заявка приняла решение уйти из данного канала во второй канал. Технически это осуществляется за счет того, что с генератора 45 за вpeмяt..J, не поступил сигнал селективного гашения. Следовательно,

Л,

сигнал с п -го выхода регистра 46 поступает на выход 36 блока 2 и во второй канал обслуживания. Этот же сигнал поступает также на вычитакиций вход реверсивного счетчика блока 8, где регистрируется как определенные потери для данного канала обслуживания . В итоге в блоке 8 регистрации определяется результат эффективности данного канала. Аналогично определяется эффективность второго канала Подключив счетчик импульсов к входу 9, можно определить число заявок N, поступивших в систему обслуживания. Тогда блок регистрации первого канала дает число заявок N, обслуженных первым каналом, а блок результатов второго канала дает число заявок Ц) обслуженньпс им. Если обозначить число заявок, не получивших обслуживания к моменту времени t и находящихся в очередях каналов обслуживания или в состоянии оценки ситуации через Nj, то оно будет равно

N N - ,

Тем самым можно вычислить вероятностные характеристики данной системы обслуживания.

Технически второй канал обслуживания выполнен точно также, как и первый. Для придания ему свойств с другими характеристиками достаточно изменить разрядность УРС или частоту ГТИ.

Такимобразом, предлагаемое устройство обеспечивает возможность . моделирования CMC, близкой к реально и может найти применение при оптимизации работы сложных дорогостоящих систем, где решение данной задачи аналитическим способом затруднительно или невозможно.

9 оZ5

1

Ж, Ш

Zit

а каноА

J5

Л

57

55

5

Фиг.

Ф1/1г2

Фиг.5

Фиг