Устройство для моделирования систем массового обслуживания Советский патент 1984 года по МПК G06N7/08 

числа обслуживаемых приоритетных, заявок, разрядные выходы которого подключены соответственно к входам второго многовходового элемента И, выход которого подключен к управляющему входу второго элемента запрета и второму входу второго элемента И, 2. Устройство по п,1, отличающееся тем, что реверсивный блок случайных временных задержек содержит общий элемент НЕ, общий элемент ИЛИ, п каналов, каяздый из которых состоит из элемента случайной задержки, триггера, двух элементов И и элемента ШШ, выход которого подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И и входом запуска элемента случайной задержки, вход сброса которого и первьй вход элемента ИЛИ подключены к выходу второго элемента И, второй вход элемента. ИЛИ соединен с выходом элемента случайной задержки и соответствующим входом общего элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока, п-1 узлов управления, каждый из которых содержит два элемента ИЛИ-НЕ, два элемента ИЛИ и два элемен.та НЕ, первый вход первого элемента ИЛИ-НЕ и первьй вход первого элемента ИЛИ первого узла управления подключены к выходу общего элемента НЕ и первому входу второго элемента И первого

канала, первый вход второго элемента ИЛИ-НЕ и первый вход второго элемен та ИЛИ первого узла -управления соединены с входом общего элемента НЕ, первым входом первого элемента И и выходом триггера первого канала, первые :входы первого элемента ИЛИ-НЕ и первого элемента ИЛИ К-го узла управления соединены с выходом лервого элемента ИЛИ (К-1)-го узла управления (, п), первые входы второго элемента ИЛИ-НЕ и второго элемента ИЛИ К-го узла управления соединены с выходом второго элемента ИЛИ (К-1)-го узла управления, в каждом узле управления вторые входы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с выходами первого и второго элементов НЕ, выходы первого и второго элементов ИЛИ-НЕ К-го узла управления подключены к первым входам соответственно второго и первого элементов И (К+1)-го канала, выход триггера К-го канала подключен к вторым входам первого и второго элементов ИЖ-НЕ и входам первого и второго элементов НЕ (К-1)-го узла управления, объединенные вторые входы первых элементов И всех каналов являются суммирующим входом блока, а объединенные вторые входы вторых элементов И всех каналов являются вычитаюпщм входом реверсивного блока случайных задержек.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ, содержащее генератор заявок, выход которого подключен к информационному входу первого элемента запрета, первому входу первого элемента И и входу счетчика заявок, выход первого элемента запрета подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика числа занятых каналов, вычитающий вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а разрядные выходы подключены соответственно к входам первого многовходового элемента И, выход которого соединен с управляющим входом jnepBoro элемента запрета и вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к входу счетчика потерянных заявок, третий элемент И, блок случайных временных задержек, выход которого соединен с первым входом- второго элемента ИЛИ, ггенератор приоритетных заявок, выход, которого соединен с входом счетчика приоритетных заявок, первым входом второго элемента И и информационным входом второго элемента аапрета, реверсивный счетчик числа обслуживаемых приоритетных заявок, выход второго элемента И соединен с входом счетчика потерянных приоритетных заявок, третий элемент запрета, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования абсолютного приоритета в обслуживании, оно дополнительно содержит счетчик числа неполностью обслуженных заявок, второй многовходовый элемент И и реверсивный блок случайных временных задержек, причем выход реверсивного блока случайных | временных задержек соединен с рым входом второго элемента ИЛИ, суммирующий.вход реверсивного блока случайных временных задержек подключен к выходу первого элемента запрета, а вычитающий вход реверсивного блока случайных временных задержек соединен с входом счетчика числа неполностью обслуженных заявок и выходом третьего элемента И, первый вход которого подключен к выходу первого многовходового элемента И и информационному входу третьего элемента запрета, второй вход третьего элемента И соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика числа обслуживаемых приоритетных заявок, выходом второго элемента запрета, входом блока случайных временных задержек и информационным входом третьего элемента запрета, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход блока случайных временных задержек подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика

Изобретение -относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании систем массового обслуживания (СМО),

Известно устройство для моделирования СМО, содержащее логический блок, генератор входного потока заявок, блок управления, генератор тактовых импульсов, счетчики, блок измерения времени занятости каналов обслуживания J .

.Недостаток этого устройства низкая точность моделирования

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для моделирования СМО, содержащее генератор заявок, выход которого подключен к входу первого элемента запрета, первому входу первого элемента И и входу первого счетчика, выход первого элемента запрета через первый элемент ИЛИ соединен с суммирующим входом первого реверсивного счетчика, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами дешифратора и многовходового элемента И, выход которого соединен с управляющими входами первого и второго элементов запрета и вторыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены соответственно с входами второго н третьего 31 счетчиков, выход второго генератора заявок подключен к первому входу второго элемента И, четвертого счетчика и второго- элемента запрета, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом вто рого элемента И и суммирующим входом второго реверсивного счетчика, суммирующий вход которого подключен к выходу третьего элемента И, а разрядные выходы через многовходовый элемент ИЛИ соединен с первым входом третьего элемента И и управляющим входом третьего элемента запрета, вход которого соединен с выходом первого блока случайных временных задержек, а выход - с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу второго блока случайньк временных задержек, выход третьего элемента ИЛИ соединен с вычитающим входом первого реверсивного счетчика, выход второго элемента запрета подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом второго блока случайных временных задержек, выход дешифратора через переключатель соединен с входом запуска второго генератора заявок Zj . Однако в реальных условиях существуют ситуации, когда некоторого типа заявки имеют абсолютный приоритет т.е. прерьшают вьтолнение менее приоритетных заявок. Известное устройство не позволяет моделировать такую СМО. Цепь изобретения - расширение функциональных возможностей устройст ва за счет моделирования абсолютного приоритета в обслуживании заявок. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирова ния систем массового обслуживания, содержащее генератор заявок, выход которого подключен к информационному входу первого элемента з-апрета, первому входу первого элемента И и входу счетчика заявок, выход первого элемента запрета подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика числа занятых каналов, вычитающий вход которого, соединен с выходом второгб элемента ИЛИ, а разрядные выходы под 20 ключены соответственно к входам первого многовходового элемента И, выход которого соединен с управляющим входом первого элемента запрета я вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к входу счетчика потерянных заявок, третий элемент И, блок случайных временных задержек, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, генератор приоритетных заявок, выход которого соединен с входом счетчика приоритетных заявок, первым входом второго элемента И и информационным входом второго элемента запрета, реверсивный счетчик числа обслуживаемых приоритетных заявок, выход второго элемента И соединен с входом счетчика потерянных приоритетных заявок, третий элемент запрета, введены счетчик числа неполностью обслуженных заявок, второй многовходовый элемент И и реверсивный блок случайных временных задержек, причем выход реверсивного блока случайных временных задержек соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, суммирующий вход реверсивного блока случай.ных временных задержек подключен к выходу первого элемента запрета, а .вычитающий вход реверсивного блока случайных временных задержек соединен с входом счетчика числа неполностью обслуженных заявок и выходом третьего элемента И, первый вход которого подключен к выходу первого многовходового элемента И и информационному входу третьего элемента запрета, второй вход третьего элемента И соединен с С5гммирующим входом реверсивного счетчика числа обслуживаеMtix приоритетных заявок, выходом второго элемента запрета, входом блока случайных временных задержек и информационным входом третьего элемента запрета, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход блока случайных временных задержек соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика числа обслуживаемьгх приоритетных заявок, разрядные выходы которого подключены соответственно к входам второго много вхрдового элемента И, выход крторо.го подключен к управляющему входу второго элемента запрета и второму входу второго элемента И. Кроме того, реверсивньш блок случайных временных задержек содержит общий элемент НЕ, общий элемент ИЛИ п каналов, каждый из которых состоит из элемента случайной задержки, триггер-а, двух элементов И и элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И и входом запуска элемента случайной задержки, вход сброса которого и первый вход элемента ИЛИ подключены к выходу второго элемента И, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом элемента случайной задержки и соответствующим входом общего элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока, пузлов управления, каждый из которых содержит два элемента ИЛИ-НЕ, два элемента ИЛИ и два элемента НЕ, первый вход первого элемента ИЛИ-НЕ и первый вход первого элемента ИЛИ первого узла управления подключены к выходу общего элемента НЕ и первому входу второго элемента И первого канала, первый вход второго злемента ИЛИ-НЕ и первый -вход второго элемента ИЛИ первого узла управления со со.единены с входом общего элемента НЕ, первым входом первого элемента И и вькодом триггера первого канала первые входы первого элемента ИЛИ-НЕ и первого элемента ИЛИ К-го узла управления соединен с вькодом первого элемента ИЛИ (К-1)-го узла управления (, п)., первые входы второго элемента ИЛИ-НЕ и второго элемента ИЛИ К-го узла управления соединены, с. выходом второго элемента ИЛИ (К-1)-го узла управления, в каждом узле упра зления вторые входы пер вого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с выходами перво го и второго элементов НЕ, выходы первого и второго элементов ИЛИ-НЕ К-го узла управления подключены к первым входам соответственно второго и первого эдементов И (К+1)-го канала, выход триггера К-го канала подключен к вторым входам первого и вто рого элементов ЙПИ-НЕ и входам перво го и второго элементов НЕ (К-1)-го .узла управления, объединенные вторые входы первых элементов И всех каналов являются суммирующим входом блока, а объединенные вторые входы вторых элементов И всех каналов являются вычитающим входом реверсивного блока случайных задержек. На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 схема реверсивного блока случайных временных задержек; на фиг, 3 - схема блока случайных временных задержек. Устройство содержит генератор 1 заявок, генератор 2 приоритетных заявок, счетчик 3 заявок, счетчик А потерянных заявок, счетчик 5 приоритетных заявок, счетчик 6 потерянных приоритетных заявок, первый 7, второй 8 и третий 9 элементы запрета, первый 10, второй 11 и третий 12 элементы И, реверсивный блок 13 случайных временных,задержек, блок 14 случайных временных задержек, первый и второй элементы ИЛИ 15 и 16, реверсивный счетчик 17 числа занятых, каналов, реверсивный счетчик 18 числа обслуживаемых приоритетных заявок, первый и второй многовходовые элементы И 19 и 20, счетчик 21 числа неполностью обслуженных заявок. Реверсивный блок 13 случайных временных задержек включает в себя п-1 узлов 22 управления, содержащих второй элемент ИПИ-НЕ 23, первый элементЦПИ-НЕ 24, первый 25 и второй 26 элементы ИЛИ, первый 27 и второй 28 элементы НЕ, Кроме того, блок содержит общий элемент ИЛИ 29 и п каналов 30, каждый из которых содержит элемент ИЛИ 31, первый 32 и второй 33 элементы И, триггер 34, элемент 35 случайной временной задержки. Блок содержит также суммирующий .36 и вычитающий 37 входы и общий элемент НЕ 38, Блок 14 случайных временных задержек содержит элементы ШШ-НЕ 39, элементы ИЛИ 40, элементы НЕ 41, элемент 42, каналы 43, состоящие из элементов И 44,триггера 45, элемента 46 случайной временной задержки. Блок 13 работает следующим образом, В исходном состоянии на выходе триггеров 34 всех каналов высокий уровень (логическая единица), При этом каждый триггер 34 обеспечивает наличие низкого уровня (логического нуля) на выходах элементов ИЛИ-НЕ 24, номера которых больше или равны номеру соответствующего триггера.34, Для открытия каждого из элементо И 32 требуется наличие высокого уро ня на выходе соответствующего элемента ИЛИ-НЕ 24. Следовательно, если свободен один из каналов 30, пре положим с номером i, то на выходе триггера 34; высокий уровень, который (через последовательность элементов ИЛИ 26-,, , ИЛИ-НЕ 24,-, ИЛИ 26 ...) исключает возможность прохожде ния импульса, имитирующего поступле ние заявки, в элементы случайных временных задержек каналов 30 с ном рами i+1, ..., п. Импульс, поступающий на вход 36, через открытьй элемент И 32 первого канала 30 проходит на нулевой вход триггера 34 и на вход запуска эпемента 35 случайной временной задержки. До тех пор,, пока этот импул не появится на его выходе, на,выходе триггера 34 низкий уровень и от крыт лишь элемент И 32g. При поступлении следующего импульса задействуется элемент 352 сл чайной временной задержки второго канала 30 и на выходе триггера 342 также низкий уровень и т.д. Импульс на выходе элемента 35случайной временной задержки (, ..., п), появившийся через время, равное случайной длительности обслу живания, через элемент ИЛИ 31; пос тупает на единичный вход соответст вующего триггера 34;, цереводит ег в состояние логической единицы и через элемент ИЛИ 29 поступает на выход блока. Импульс, поступивший на вычитающий вход 37 блока 13 и имитирующий снятие заявки с обслуживания, долже освободить один из п каналов 30. Это возможно в том случае, когда хотя бы один из п каналов занят. Каждый триггер занятого канала находится в состоянии логического нуля и обеспечивает наличие низкого уровня на выходах элементов ИЛИ-НЕ .24 с номерами, большими или равными номеру соответствующего триггера 34 Дпя открытия одного из элементов И 33, например с номером i, необходимо наличие высокого уровня на выходе элемента ИЛИ-НЕ 24j. . Следова тельно, если-занят канал 30;, то триггер 34j- этого канала находится в состоянии логического нуля и сигнал, с его выхода (через прследовательность элементов НЕ 27; «-1 ИЛИ 25;., , ИЛИ-НЕ 24;., ) исключает возможность прохождения импульса, имитирующего снятие заявки с обслуживания, на отрицательные входы каналов 43 с номерами i+l, .., п. Пусть i теперь наименьший номер из числа занятых каналов. В этом случае открыт только один элемент И 33;, так как все элементы И с номерами, большими i, закрыты сигнаснимаемым с триглом низкого уровня, а элементы И 33 с номерами, Гера 34J, меньшими i закрыты сигналами высокого уровня с выхода триггеров 34j (так как каналы с номерами, меньшими чем i,свободны). Тогда импульс, поступивший на вход 37 блока 13, проходит через открытый элемент И 33 на отрицательный вход элемента 35случайной временной задержки, имитируя снятие заявки с обслуживания, и через элемент ИЛИ 31, - на единичный вход триггера 34;, переводя его в состояние логической единицы, что означает освобождение одного канала. Таким образом, блок 13 позволяет имитировать занятие канала для обслуживания при приходе импульса на суммирующий вход 36 блока, причем выбирается свободный канал с меньшим номером, а также снятие заявки с обслуживания при приходе импульса на вычитающий вход 37 блока, причем выбирается занятый канал с м.еньшим номером, Блок 14 работает следующим образом. В исходном состоянии триггеры 45 всех каналов находятся в состоянии огической единицы. При этом эти триггеры обеспечивают наличие низкого уровня на выходах элементов РЙИНЕ 39 с номерами, большими или равыми номеру триггера 45. Для открытия каждого из элементов И 44 требутся наличие сигнала высокого уровня на выходе соответствующего элемента ИЛИ-НЕ 39. Следовательно, если вободен один из каналов, предполоим с номером i, то триггер 45j наодится в состоянии логической единиы, и сигналом с его выхода (через оследовательность элементов ИЛИ 0j., ,.ИЛИ-НЕ. 39; ,. ИЛИ 40;, ИЛИ-НЕ исключается возможность рохождения импульса, имитирующего

91

поступление заявки на вхойы каналов с номерами, большими 1. , Импульс, поступивший на вход 47, через открытый элемент И 44 первого канала 43 поступает на нулевой вход триггера 45, и на вход элемента 46 случайной временной задержки. До тех пор, пока этот импульс не.появится на го выходе, на выходе триггера 45, низкий уровень и открыт лишь элемент второго канала И 442 поступлении следующего импульса он попадает на вход элемента 462 случайной временной задержки и устанавливает триггер 45rt в состояние логического нуля и т.д.

Импульс, появившийся на быходе элемента 46j через время, равное случайной длительности обслуживания, устанавливает соответствующий триггер 45 в состояние логической единицы и через элемент ШШ 42 поступает на выход блока.

Устройство работает следующим образом.

№1пульсы от генераторов 1 и 2, имитирующие потоки заявок, поступают на счетчики 3 и 5. В случае, когда не все каналы заняты, отсутствует сигнал на выходе многовходового элемента И 19, при этом открыты элементы 7 и 9 запрета и закрыты элементы И 10 и 12. Импульсы от генератора 1 через элемент 7 запрета и элемент Ш1И 15 поступают на суммирующий вход счетчика 17 и одновременно входят в блок 13, имитирующий процесс обслуживания. Поступление импульса на суммируюищй вход счетчика 17 увеличивае его код на единицу, что означает занятие одного канала. Импульс, попавший на вход блока 13, появлз яется на его выходе через время, равкое случайной длительности обслуживания, поступает на вычитаюн{ий вход счетчика 17 занятых каналов и списывает из него единицу, тем самым имитируя освобождение одного канала. Импульсы от генератора 2 через открытый элемент 8 запрета поступают на суммирующий вход счетчика 18 числа обслуживаемых приоритетных заявок, а также через элемент 9 запрета и эле мент ИЛИ 15 на суммирующий вход счетчика 17 общего числа занятых каналов. Эти же импульсы поступают на вход блока 14 и через некоторое .время, равное случайному времени об

24320JO

служиванйя заявок приоритетного тппа, поступают на вычитающий вход счетчика 18, т.е. в любой Ыомент времени на счетчике 17 хранится информация об J общем числе занятых каналов, а на счетчике 18 - о числе каналов, занятых приоритетными заявками.

Если заняты все каналы, но колиJQ чество приоритетных заявок не равно числу каналов, то в этом случае на выходе элемента И 19 появляется сигнал, поступающий йа управляющие входы элементов 7 и 9 запрета и на вхо,j ды элементов И 10 и 12. При этом элементы 7 и 9 запрета закрьюаются, а элементы И 10 и 1Й открываются. Тогда импульсы от генератора 1 проходят через элемент И 10 на вход счет2Q чика 4, имитируя поток заявок, получивших отказ в обслуживании. Эти же импульсы поступают на вход счетчика 3 заявок.

Импульс от генератора 2 поступает на вход счетчика 5 и через открытый элемент 8 запрета, так как отсутствует сигнал свыхода многовхо дового элемента И 20, поступает на положительный вход счетчика 18 числа обслуживаемых приоритетных заявок и через открытый элемент И 12 на вход счетчика 21 и вычитающий вход блока 13, в котором исключает неприоритетную заявку из обслуживания. В этом случае исключенная заявка теряется. Подсчет таких заявок производится счетчиком 21. Этот же импульс с выхода элемента 8 запрета поступает на вход блока 14 и после .имитации обслуживания на вычитающий вход счетчика 18 числа обслуживаемых приоритетных заявок и через элемент ШШ 16 на вычитающий вход счетчика 17 занятых каналов. Если все каналы заняты приоритетными заявками, то в этом случае вырабатываются сигналы с выходов многовходовых элементов И 19 и 20. Эти сигналы закрывают элементы 7 и 8 запрета и открывают элементы И 10 и 11. Тогда импульсы с генераторов 1 и 2 постз пают на счетчики числа поступивших бесприоритетных 3 и приоритетных 5 заявок и через открытые элементы И 10 и 11 на счетчики числа потерянных бесприоритетных 4 и приоритетных 6 заявок. В этом случае все поступившие заявки теряются. и Таким образом, устройство позвол ет моделировать СМО с двумя случайными потоками поступления заявок: без приоритета и с абсолютным приоритетом . Статистические характеристики функционирования СМО, моделируемой данным устройством, вычисляются известными методами на основе показаний счетчиков числа поступивших бес

t-

12

ю

13

15

13

Г6 2012 приоритетных заявок и заявок с абсолютным приоритетом, соединенных непосредственно с генераторами входящих потоков, счетчиков заявок, получИвших отказ, в обслуживании из-за отсутствия свободных каналов в системе, и счетчика неполностью обслуженных заявок (обслуживание которых было прервано приходом заявок с a6toлютным приоритетом).

18

/«

20

Фиг.1