Устройство для моделирования систем массового обслуживания Советский патент 1985 года по МПК G06N7/08 

тель - с входами запуска датчика случайных чисел и генератора импульсов со случайным интервалом следования, другой выход триггера подключен к управляющему входу элемента запрета, а каждый блок обслуживания заяво дополнительно содержит элемент ИЛИ, выход которого является выходом блока, К элементов И и (К-1) генераторов импульсов со случайным интервалом следования, первые входы элементов И Объединены и являются входом запуска блока, выходы элементов

И подключены соответственно к вхрдам генераторов импульсов со случайным интервалом следования; выходы которых соединены соответственно с входами элемента ИЛИ, а входы останова генераторов импульсов со случайным интервалом следования объединены

и являются входом останова блока обслуживания заявок, вторые входы элементов И обоих блоков моделирования обслуживания заявок соединены соответственно с выходами дешифратора датчика состояний обслуживающего прибора.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ, . содержащее два блока обслуживания заявок, каждый из которых выполнен в виде генератора импульсов со случайным интервалом .следования, три элемента И, два триггера, элемент запрета и распределительный диод, первый вход первого элемента И является входом заявок высокого приоритета устройства, выход первого элемента И соединен с входом запуска первого блока обслуживания заявок и входом останова второго блока обслуживания заявок, выход которого является выходом обслуженных заявок низкого приоритета и подключен к первому входу первого триггера, второй вход которого соединен с выходом элемента запрета и через разделительный диод - с входом запуска второго блока обслуживания заявок, выход первого блока обслуживания заявок является выходом обслуженных заявок высокого приоритета устройства и соединен с первым входом второго триггера, второй вход которого подключен к выходу первого элемента И, первый выход второго триггера соединен с вторым входом первого элемента И, а второй выход второго триггера подключен к управляющему входу элемента запрета, информационный вход которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого является входом заявок низкого приоритета устройства, а второй вход подключен к первому выходу первого триггера, второй выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого (Л подключен к выходу первого блока обслуживания заявок, а выход третьего элемента И соединен с входом запуска второго блока обслуживания заявок, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования частичных отказов обслуliU СП живающих приборов, оно дополнительно содержит датчик состояний обслуживаоо ющего прибора, состоящий из переклю4ib чателя , элемента ИЛИ-НЕ и последова4i тельно соединенных датчика случайных чисел, счетчика, элемента запрета и дешифратора, последовательно соединенных генератора импульсов со случайным интервалом следования, триггера и генератора тактовых импульсов, выход которого соединен .с-входом считывания счетчика,.разрядные выходы которого подключены к входам элемента ИЛИ-НЕ, соответственно, выход которого соединен с другим входом триггера и через переключа

Изобретение относится к специали зированным средствам вычислительной техники и предназначено для моделир вания процесса обслуживания одним п борОм двух потоков заявок с различными приоритетами и может быть использовано в устройствах, модеЛирующгх работу систем массового обсл живания , Известно устройство организации приоритетного обслзживания с тремя дисциплинами, содержащее три устройства регистрации очереди, пять элементов И и три модели обслуживающих приборов р. Недостатками устройства являются невозможность моделировать процесс обслуживания заявок различного прио тета в условиях случайного нахоящения обслуживающего устройства в раз птлчньк состояниях, соответствующих различным производительностям его работы, а также сложность технической реализации. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для моделирования процес са обслуживания заявок с различными приоритетами, содержащее два генератора импульсов со случайным интер валом следования, выходы которых являются выходами устройства и соединены соответственно с первыми входами первого и второго триггеров первые выходы которых подключены соответственно к вторым входам первого и второго элементов И, первые входы которых являются соответственно входами заявок высокого и низкого приоритетов, устройства, выход первого элемента И соединен со вторьп входом первого триггера, входом запуска первого и управляюгцим входом второго генератора имтульсов со случайном интервалом следования, выход второго элемента И подключен к информационному входу элемента запрета, управляюпр-ш вход которого соединен со зторьм выходом первого триггера, первый вход которого подключен ко второму входу третьего элемента И, первый вход которого соединен совторым выходом второго триггера, второй вход которого подключен к выходу элемента запрета и через разделительный диод - к выхор,у третьего элемента И и входу запуска второго генератора импульсов со случайным интервалом следования C2.L Не,цостатком .данного устройства является невозможность моделировать процесс обслуживания заявок, различного приоритета в условиях случайного нахождения обслуживающего прибора Б различных состояниях 5 соответствующих различньгм.производительностям его работы при возникновении частичных отказов. Цель изобретения расширение функциональньпс возможностей устройства за счет моделирования частичных отказов обслуживающих приборов.

31 It

Цель достигается тем, что в устойство для моделирования систем масового обслуживания, содержащее ва блока обслуживания заявок, кажый из которых содержит генератор .

импульсов со случайным интервалом следования, три элемента И, два

триггера, элемент запрета и разделительный диоД, первый вход первого элемента И является входом заявок высокого приоритета устройства,, выход первого элемента И соединен с входом запуска первого блока обслуживания заявок и входом останова второго блока обслуживания заявок, выход которого является вькодом обслуженных заявок низкого приоритета и подключен к первому входу первого

триггера, второй вход которого соединен с выходом элемента запрета и через разделительный диод - с входом запуска второго блока обслуживания заявок, выход первого блока обслуживания заявок является выходом обслуженных заявок высокого приоритета устройства и соединен с первым входом второго триггера, второй вход которого подключен к выходу первого элемента И, первьй выход второго триггера соединен с вторым входом первого элемента И, а второй выход второго триггера подключен к управляющему входу элемента запрета, информационный вх.од которого соединен с выходом второго элемента.И, первьш вход которого является входом заявок низкого приоритета устройства, а второй вход подключен к первому вьвсоду первого триггера, второй выход которого соединен с nepBbiM входом третьего эле- мента И, йторой вход которого под-.

ключей к выходу первого блока обслуживания заявок, а выход третьего элемента И соединен с входом запуска второго блока обслуживания заявок, введены датчик состояний обслуживающего прибора, состоящий из переключателя, элемента ИЛИ-НЕ, последовательно соединенных датчика случайных чисел, счетчика, элемента запрета и дешифратора:, последовательно соединенных генератора импульсов со случайным интервалом с,педования, триггера и генератора тактовых импульсов, вьйсод которого соединен с входом считьгеания счетчика, разрядные выходы которого под3444

. к. к входам элемента ИЛИ-ИЕ соответственно, выход которого соединен с другим входом триггера и через переключатель - с входами 5 запуска датчика, случайных чисел

и генератора импульсов со случайным интервалом следования, другой выход триггера подключен -к управляющему входу элемента запрета,-а каж0 дый блок обслуживания заявок дополнительно содержит элемент, ИЛИ,, выход которого является выходом блока, К элементов И и (К-1) генерато:РОВ импульсов со случайным интервалом следования, первые входы элементов И объединены и являются входом запуска блока, выходы элементов И подключены соответственно к входам генераторов импульсов со случайным

0 интервалом следования, в.ыходы которых соединены соответственно с входами элемента ИЛИ, -а входы останова генераторов импульсов со случайным интервалом следования объединены и являются входом останова блока обслуживания заявок, вторые входы элементов И обоих блоков об:;служивания заявок соединены соот-ветственно с выходами дешифратора

0 датчика .состояний.обслуживающего прибора.

Вербальной моделью работы устройства является следующая.

Два случайных потока заявок на

- обслуживание поступают на один

обслуживающий прибор, имеющий ограниченное число состояний, определяющих производительность обслуживания . Обслуживающий прибор может наQ ходиться в одном из состояний случайно в течение случайного времени. Время обслуживания заявок имеет произвольный закон распределения, который для каждого состояния приj бора различньш.

Заявки на обслуживание с меньшим приоритетом принимаются к обслуживанию в случае отсутствия заявок с более высоким приоритетом.

0 Заявкам одного и того же приоритета, поступившим в момент занятости обсл5 ивающего прибора, в обслуживании отказывается.

Если заявка с более высоким приоритетом поступилав период обслуживания заявки с меньшим приоритетом, то обслуживание заявки с меньшим прибритетом прекращается, а обслуивается заявка с более высоким приоритетом. После освобождения обслуживающего прибора обслуживание принятой ранее к обслуживанию заявки с меньшим приоритетом возобновяется.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства-, на фиг. 2 - схема атчика.состояний обслуживающего прибора; на фиг. 3 - схема блока обслуживания заявок.

Устройство содержит вход 1 заявок высокого приоритета, вход 2 заявок низкого приоритета, первый 3 и втоой 4 элементы И, второй 5 и перный 6 триггеры, элемент 7 запрета, разделительный диод 8, третий эл-емент И 9, датчик 10 состояний обслуивающего прибора, первьй 11 и второй 12 блоки обслуживания аявок,

Датчик 10 состояний обслуживающего прибора состоит из переключателя 13, датчика 14 случайных чисел,

счетчика 15, элемента 16 запрета, генератора 17 импульсов со случайным интервалом следования, элемента ИЛИ-НЕ 18, триггера 19, генератора 20 тактовых импульсов и де1циф ратора 21.

Блоки 11, -12 обслуживания заявок содержат элементы И- 22, генераторы 23 импульсов со случайным интервалом следования по числу состояний обслуживающего прибора: один элемент И один генератор для каждого состояния , и элемент ИЛИ 24.

-- -iif

Потоки заявок на обслуживание на входах 1 и 2 представляют случайные импульснь1е последовательности, интервалы ме.жду которыми распределены по определенным (разным или одним и тем же) законам.

Моделью обслуживающего прибора являются блоки 11 и 12. Закон распределения случайных импульсов на выходах генераторов 23, соответствующих одному и тому же состоянию прибора, один и тот же (прибор в одном и том же состоянии) .

Временной интервал от момента запуска генераторов до появления импульса на их вьЬсоде случаен и распределен по принятому закону обслуживания заявок в каждом состоянии. Закон распределения временных интервалов от момента запуска до появления импульса на выходе для генераторов, соответствующих различным состояниям прибора, различен. Этим задается различная производительность обслуживающего прибора под которой понимается среднее число обслуженных заявок в единицу

времени при неизменном входном потоке заявок

Генератор 17 а -;алогичгн генераторам 23 и задает случайньш интервал времени, по истечении которого изменяется состояние обсл гкивающего прибора.

Датчик 14 случайного числа кри поступлении на его :в:гйэд запускающего импульса ВБщает на своем вьгходе случайноЕ.число кмпзльсов соответству;ющее номеру нового состояния прибора. Закон распределения случайного числа на выходе датчика 14 адается заранее.

Дешифратор 2г не выходе, соотвзтствующе1ч -номеру состояния прибора., поддержи вает вью.окий потенциал от момента eio появления,, задаваемое нм

25 пульсом с выхода

ратора

(измйнение состоякия прибора), до нового момента изменения состояния прибора (новый ;-л-тульс с вьшода rsнератора 17)Дк:од 8 для д-азЕлзки меж,п;у выходом элемента И 9 и входом TPPIFгера 6

Датчик состояний обслзокивайщего прибора работает следугопетм обоазом.

В исходном состоякр и триггер 19 установлен в положение, при котором на выходеэ подключенном к праЕляк- щему входу элемента tc запрета., имеется высокий потенциал.. При этом элемент 16 запрета закрыт На друго.м выходе триггера 19 „ соедкнен;чом со входом генератора 20, напряжение отсутствз ет. На выходе генератора 20 тактовых импульсов нет. Девв-фратор 5 21 находится в некотором произвольном состоянии,, при котором на одном иг выходов прксутствз ет высокий потенщ-гал. В счетчике tS записано число5 равное н/лго, Соответственко ф на выходе элемента Ж1И--НЕ 18 будет высокий потен.циал,

Работа датчика состояний начина((.ется с подачей импульсов на его

вход, запуска (замыкание контактов переключатепя 13), Этим импульсом одновременно запускается генератор 17 и датчик 145 с выхода которого случайное число импу.тьсо.в поступает

на информации о FiHbiii вход счетчика 15 и запоминается в нем. При этом высокий потенциал с выхода элемента ШШ-НЕ 18 снимается.

Появление импульса на выходе генератора 17 свидетельствует о наступлении момента изменения состояния прибора. Импульс с выхода генератора 17 опрокидывает триггер 19 при этом снимается высокий потенциал с управляющего входа элемента 16 запрета (элемент 16 открыт) и подается высокий потенциал на генератор 20 (генератор 20 начинает генерировать тактовые импульсы). Тактовые импульсы с выхода генератора 20 поступают на считывающий вход счетчика 15. Это приводит к считыванию числа из счетчика 15, которое через открытьш элемент 16 запрета поступает в дешифратор 21. На выход дешифратора 21, соответствующий вновь поступившему числу, подается .высокий потенциал, а с выхода, соответствующего прежнему числу, высокий потенциал снимается. При окончании считывания числа из счетчика 15 этот счетчик устанавливется в нулевое состояние (ноль во всех разрядах счетчика). Устанозление счетчика 16 в нулевое состояниеприводит к тому, -что низкий потенциал (ноль) с каждого его разряда подается на элемент ИЛИ-НЕ 18, на . выходе которого появляется высокий потенциал, запускающий датчик 14 и генератор;. 17 и опрокидывающий в состояние триггер 19. Опрокидыванием триггера 19 снимается высокий потенциал с генератора 20 и подается высокий потенциал на элемент 16 запрета. Элемент 16 запрта закрывается, а генератор 20 прекращает , генерировать тактовые импульсыс Одновременно под действием запускающего потенлщала с выхода элемента НПИ-НЕ 18 новое случайное число с датчика 14 записьгеается в счетчик 15, высокий потенциал с разрядов которого подается на выходы элемента ИЛИ-НЕ 18, с выхода которого высокий потенциал снимается.

Далее работа датчика состояний обслуживающего прибора повторяется аналогично рассмотренному.

Блок обетуживания заявок работает сле;1,ую1ци образом.

С одного из выходов датчика 10, соотретствующего номеру состояний обслуживающего прибора, подается высокий потенциал на вход аналогично номера блока обслуживания заявок. Со входа блока высокий потенциал подается на второй вход соответствующего элемента И, например на второй вход элемента И 22 (обслуживающий прибор находится во втором состоянии). Элемент И 222 будет открыт для поступившей заявки на обслуживание.

Импульс (заявка на обслуживание), поступивший на вход запуска блока, пройдет через открытый элемент И 22 и запустит генератор 232 (началось обслуживание заявки). Появление импульса на выходе генератора 232 означает окончание обслуживания заявки. Импульс с выхода генератора 23 через элемент ИЛИ 24 поступает на выход блока.

Данньш блок работает аналогично для любых состояний обслуживающего .прибора. .

Отличиеработы блока 12 от блока 11 состоит в том, что в период работы любого из генераторов блока подачей импульса на установочный

вход блока работающий генератор ус танавливается в исходное состояние, так как этот импульс одновременно поступает на установочный вход каждого генератора блока.

Устройство может работать во всех состояниях в трех режимах: обслуживание заявок низкого приоритета; обслуживание заявок высокого приоритета, обслуживание заявок высшего приоритета, поступивших в период обслуживания заявок низкого приоритета.

Устройство работает следзпощим образом.

В исходном состоянии во всех трех режимах триггеры 5 и 6 устанавливаются в положения, при которых на вы-, ходах, подключенных к элементам ИЗ

и 4, имеется высокий потенциал.

При этом на управляющем входе элемента 7 запрета напряжение отсутствует и этот элемент открыт.

Работа датчика 10 состояний

обслуживающего прибора начинается с момента замыкания контактов переключателя 13 и далее происходит независимо от режимов функционирования устройства. Переключение обслуживающего прибора с одного сос тояния в другое (снятие высокого , потенциала с одного выхода дещифратора 21 и датчика 10 и подача высокого потенциала на другой выход этого дешифратора) происходит мгно.венно. Приход .заявки на обслуживани в. момент изменения состояний обслуживающего прибора маловероятен. С одного из выходов датчика 10, соответствующего некоторому состоянию рбслуживающего прибора, и через соединенные с этим выходом входы блоков 11 и 12 высокий потенциал подается на вторые входы элементов указанного состояния. Этим,обеспечи вается открьггие входов генераторов (задание закона распределения времени обслуживания) данного .состо ния обслуживающего прибора. Предполо.жим, что датчик. 10 выдал номер текущего состояния обслуживающего прибора, равньй , при этом высокий потенциал находится на втором выходе датчика 10 и соответственно на вторых входах элементов И 22,, блоков 11 и 12 „ Обслуживание заявок низкого прио ритета. Импульс со входа 2 через элемент И 4 и элемент 7 запрета, диод 8, запускающий вход блока 12 и открытый элемент И 222 этого блокаS запускает-генератор 232- Одновременно триггер 6 переводится в положение, при котором элемент И закрыт до момента окончания обслуживания постуйившей заявки. Поступившие в это время заявки со входа к обслуживанию не принимаются и теряются. После окончания обслуживани импульс с выхода генератора 232 пройдя на выхо|Д блока 12 через элемент РИШ 24, переведет триггер 6 в положение, при котором откроется элемент И 4. , Обслуживание заявок высокого приоритета. Импульс со входа 1 чере открытый элемент И 3, запускающий вход блока 11 и открытьш элемент И 222 этого блока, запускает генера тор 232 одновременйо переводит триггер 5 в состояние, при котором снимается высокий потенциал с элеме „ т та И 3 И подается напряжение на управляющий (запрещающий) вход элемента 6 запрета. При этом заявки. поступившие со входа 1, теряются, г5, как элемент И 3 закрьгг, а заявки со входа 2, пройдя открытый элемент И 4р к обсл живанию не принимаются , так как элемент 7 закрыт. После окончания обслу-живания и появления импульса на выходе генератора 23, 3 через элемент ИЛИ 24 и на выходе блока t1 схема гфиводится в иеходное состояние J открываются элвЕ зеита 3 и 7.. Обслуживание заявок высшего приори.тета, поступизших в период обслуживания: заявок низкого приоритета. Заявка низкого ггриоритета со входа 2 череэ открытые элементы 4 и 7 и опрокидывает триггер 6 ,При этом закрывается элемент И 4; а 1Ш второй выход злемента И 9 выхода триггера 6 П9стут.1ает разрешаюпшй потенциал, Зэявка высшего приоритета, поступквиэя со входа 1, до окончания работы генератора 23j блока 12, через открытые элементы И j запуска-ет генератор 23 блока 11.,через установочный вход блока 12 устанав лизает генератор 23 этого блока в исходное сос сяние (зтн:1 имитируется прекращение обслужиздния заявки с низким пркооитатон), а также опрокидывает триггер 5. При -ЭТОМ закрываются элемент И 3 и эпемент 7 запрета, В таком состоянии схема удерживается до окончания обслуживания заявки с высоким приоритетом-. После появления импульса ка выходе /генератора.23 блока 11 и через элемант )1ЛИ 24 на выходе блока 11 (ими- тируется окончание обслуживания заявки высшего приоритета) опрокидывается триггер 5, открывая элементы 3 и-7. Одновременно этот ке импульс проходит через элеме: -гг PI 9, на втором входе которого имеется разреашюа(ий потенциаг, три триггера 6 на запускаюищй вход блока 12 и через открытый элемент К 22 этого блока запускает генератор 23 . Тем самЫм имитируется повторное обслуживание заявки с низкиьд приоритетом; прерванное поступлением высокоприоритеткой заявки. До окончания обслуживания триггер 6 держит элемент И 4 в закрытом состоянрш, а зл-емент И 9 в открытом.После появления импульса на выходе генератора 23 блока 12 и через элемент Ш1И 24 на выходе блока 12 схема возвращается в исходное состо яние . При поступлении заявки высокого приоритета со входа 1 до окончания работы генбратора 232 блока 12 обсл живание низкоприоритетной заявки снова прерывается, а генератор 232 блока 12 устанавливается в исходное состояние импульсом с выхода элемен . та И 3. Раббта устройства повторяет аналогичным образом. Работа устройства рассмотрена только для одного состояния (второго) обслуживания прибора. Для всех других состояний обслуживающего при бора устройство работает аналогично Особенности заключаются в отличиях вероятностных характеристик времени обслуживания заявок для каждого состояния прибора от характеристик других состояний. При изменении . состояния прибора в период работы устройства в режимах обслуживания только низкоприоритетных или только высокоприоритетных заявок запущенный генератор обслуживающего прибора продолжает работать до появления импульса на своем выходе в режиме прежнего состояния прибора. В режиме обслуживания высокоприо ритетной заявки, поступившей в период обслуживания низкоприоритетной заявки, если состояние обслуживающего прибора изменилось до поступления высокоприоритетной заявки или в период обслуживания высокоприоритетной заявки, возобновленное обслуживание низкоприоритетной заявки будет осуществляться с помощью уже другого генератора блока 12, а не тем, который использовался до прерывания обслуживания. Технико-экономическая эффектив-г гность от внедрения устройства зак.пючается в расширении функциональных возможностей за счет обеспечения возможности моделировать обслуживание приоритетных потоков обслуживающим прибором, имегацим несколько состояний работоспособности. Эти состояния могут характеризоваться различными вероятностными параметрами закона обслуживания, а следовательно, и различной производительностью прибора - средним числом обслуживаемых заявок в единицу времени, т.е. системы с частичными отказами. Устройство может также моделировать работу систем в изменяющихся условиях эксплуатации, от которых зависит их производительность.

22i

Щ

©

«

9 «

22к

23к

Фиг.З