Устройство для моделирования двухканальной системы массового обслуживания Советский патент 1986 года по МПК G06N7/08 

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано для моделирования процессов обслуживания заявок в двухканальной системе массового обслуживания.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования перераспределения заявок в очередях к обслуживающим каналам.

На фиг . 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фи1 ,2 - схема блока синхронизации.

Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, первый 2 и второй 3 генераторы случайных пойле- довательностей импульсов, первый- четвертый элементы И 4-7, первый 8 и второй 9 элементы ИЛИ, первьй 10 и второй 11 генераторы случайных интервалов времени, первый 12 и второй 13 элементы НЕ, блок 14 синхронизации, реверсивный счетчик 15, первый 16 и второй 17 счетчики об- слул енных заявок, дешифратор 18, . третий 19, четвертый 20, первый 21 и второй 22 одновибраторы, первый 23 и второй 24 эл ементы задержки, блоки 25 и 26 моделирования очередей заявок.

Блоки 25 и 26 моделирования очередей заявок содержат первые 27, 28 и вторые элементы РЦЖ, блоки 31 и 32 синхронизации, реверсивные счетчики 33 и 34, дешифраторы 35 и 36, элементы НЕ 37 и 38.

Блоки 14, 31 и 32 синхронизации предназначены для синхронизации моментов поступления импульсов на суммирующие и вычитающие входы реверсивных счетчиков 15, 33 и 34 соответственно , так как типовые реверсиные счетчики не допускают одновременной подачи импульсов на эти вход Блок синхронизации (фиг.2) содержит элемент НЕ 39, первьй 40 и второй 41 триггеры с динамически у и входами, первый 42 и второй 43 элементы И, первьй-четвертый одновибраторы 44-47.

Вербальная модель работы устройства следующая. Заявки, пришедшие н обслуживание в двухк;днальную ОУЮ, становятся в очереди к обслзтживаю- щим каналам. Если при поступлении очередной заявки очередь к соответствующему каналу достигла предельной длины, то заявке оказывается

в обслулшвании. Кроме того, производится анализ количества заявок, находя:цихся в очередях. Если оказывается, что в очереди к смежному каналу находится меньшее число заявок, причем эта разница (или больше) равна определенному заранее задаваемому числу, то заявка из длинной очереди переходит в более короткую.

Устройство работает следующим образом.

На выходах генератиров 2 и 3 случайных последовательностей импульсов формируются потоки коротких импуль- сов, имитирующие входящие в первый и второй каналы СИО потоки заявок на обслуйшвание с заданными законами распределения времени между поступлением заявок. Предположим, что на вторых входах элементов И 4 и 5 присутствует единичный сигнал. Тогда короткие импулъсы с выходов генераторов 2 и 3 через элементы И 4 и 5 и ИЛИ 8 и 9 соответственно поступают на первый и второй входы блока 14

0

5

0

5

0

5

синхронизации. Непосредственно с выходов элементов И 4 и 5 импульсы попадают на третьи входы блоков 25 и 26 моделирования очередей и, пройдя через элементы ИЛИ 27 и 28, поступают на первые входы блоков 31 и 32 синхронизации.

Блоки синхронизации работают следующим образом.

Импульсы, приходящие на первый (второй) вход блоков синхронизации по своему переднему фронту переводят триггеры 40 (41) в единичное .состояние На третий вход блоков cиIixpoнизaции поступают импульсы высокой частоты от .генератора 1 тактовых импульсов. По переднему фронту синхроимпульса на третьем входе блока синхронизации одновибратор 47 выдает импульс фиксированной длительности. При наличии в этот момент единичного сигнала на выходе триггера 41 срабатывает элемент ИЛИ 43, который запускает одновибратор 45. Импульс с выхода одновибратора 45 устанав,11Ивает по асинхронному входу триггер 41 в нулевое состояние и поступает .на второй выход блока синхронизации. Импульсы на первом выходе блока формируются аналогично при наличии паузы на третьем входе блока.

Одновибраторы выбираются из ус- ЛО.ВИЯ, чтобы сум1.1а длительностей импульсов на выходах одновибраторов 44 (45) и 46 (47) не превьшала половины периода импульсной последовательности генератора 1.

Таким образом, импульсы на первом и втором выходах блока синхронизации во времени не совпадают, что позволяет подавать их на входы реверсивного счетчика. С первого и второго выходов блоков 31 и 32 синхронизации импульсы по ступают на суммирующий .и вычитающий входы реверсивных счетчиков 33 и 34 соответственно. Счетчики 33 и 34 фиксируют количество заявок в очереди к первому и второму каналам обслуживания СМО.

Рассмотрим процесс обслуживания заявок на примере первого канала.

При наличии заявок в очереди к первому каналу СМО на втором выходе дешифратора 35 присутствует логическая единица. При достижении содержимым счетчика 33 значения,при котором происходит ограничение длины очереди на первом выходе дешифратора 35 появляется единичный сигнал, который через инвертор 37 поступает на первый выход блока 25 моделирования очереди заявок. Логический ноль с первого выхода блока 25 блокирует прохождение импульсов от генера.тора 2 через элемент И 4, что соответствует отказу вновь поступающим заявкам в приеме на обслуживание из-за достижения очередью предельной длины .

Обслуживание заявок моделируется следующим образом.

При наличии заявок в очереди логическая единица с.второго выхода дешифратора 35 поступает на второй вход элемента И 6. Предположим, что на его первом входе в этот момент также присутствует единица. В этом случае сигнал с выхода элемента И 6 запускает генератор 10, который фор- мирует импульс случайной продолжительности. На выходе элемента НЕ 12 формируется пауза соответствующей длительности, которая блокирует прохождение сигнала через элемент И б. По ее окончании одновибратор 19 выдает короткий импульс, который через элемент ИЛИ 29 и блок 31 синхронизации поступает на вычитающий вход счетчика 33 и вход счетчика 16. Со- держимое счетчика 33 уменьшается на единицу, что соответствует окончанию обслуживания заявки. Счетчик 16

, ю je

о 5 5

0

фиксирует количество заявок, обслуженных первым каналом.Обслуживание заявок продолжается до тех пор, пока существует их очередь, т.е. содержимое счетчика 33 отлично от нуля.

Обслуживание заявок во втором канале происходит аналогично.

Учет перехода заявок из длинной очереди в короткую производится следующим образом.

В начале процесса моделирования в реверсивный счетчик 15 заносятся начальные условия - число К.

И нульсы с выхода элемента И 4 Чзаявки, принятые в очередь к первому каналу) и с выхода одновибрато- ра 20 (заявки, обслуженные вторым каналом) через элемент ИЛИ 8 и блок 14 синхронизации поступают на суммирующий вход счетчика 15. Импульсы с выхода элемента И 5 (заявки, принятые в очередь по второму каналу) и с выхода одновибратора 19 (заявки, обслуженные первым каналом) через элемент ИЛИ 9 и блок 14 поступают на .вычитающий вход. Записанное в счетчике 15 число 1 определяется по формуле :

В m.-m -bpj-pj-t-k,,.

где m и mj - число заявок, принятых в очередь к первому и второму каналам обслуживания СМО, PJ, РЗ - число заявок, обслуженных первым и вторым каналами, k - число, записанное в

счетчик перед началом работы устройства. Величиной К задается то значение розницы в длинах очередей, которая служит поводом для перехода заявки в более короткую. Величина К может быть равной 2,3,4 и т.д.

Таким образом, в счетчике 15 ока- зьшается число, равное сумме величины К и числа, равного значению, на которое различаются длины очере- дей к каналам СМО.

Предположим, что число заявок в первой очереди растет быстрее, чем во второй. При этом содержимое счетчика 15 увеличивается. Как только это содержимое станет равным величине 2К, на втором выходе дешифратора 18 появляется логическая единица и на выходе одновибратора 22 формируется короткий импульс.

Этот импульс через элемент ИЛИ 29 и блок 31 синхронизации лоступает на вычитающий вход счетчика 33, через элемент ИЛИ .28 и блок 32 синхро- низации он же подается на суммирующий вход счетчика 34.

Содержимое счетчика 33 уменьшается на единицу, а содержимое счетчика 34 увеличивается, что соответствует переходу одной заявки из первой очереди во вторую.

Импульс с выхода одновибратора 22 через элемент ИЛИ 9 и блок 14 поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 15 и через элемент задержки 24, элемент ИЛИ 9 я блок 14 тоже на вычитающий вход счетчика 15. Время задержки элемента 24 больше длительности импульса, формируемого одновибратором 22. Содержимое счетчика 15, соответствующее разнице очередей плюс число k, уменьшаетс на два, что имитирует переход одной заявки из первой очереди во вторую. Первая очередь стала короче на одну заявку, а вторая - длиннее.

В случае, если очередь по второму каналу СМО оказывается длиннее очереди к первому каналу на- k заявок, то на первом выходе.дешифратора 18 появляется логическая.единица. Одновиб ратор 21 формирует короткий импульс, содержимое счетчика 33 увеличивается на единицу, содержимое счетчика 34 У1 1еньшается на единицу, содержимое счетчика 15 увеличивается на два. Это соответствует переходу заявки из второй очереди в первую.

Регистрация количества заявок в очередях к первому и второму каналам СМО производится по показаниям ре-, версивных счетчиков 33 и 34 соответственно. Количество обслуженных первым и вторым каналами СМО заявок фиксируется счетчиками 16 и 17.

Формула изобретения

Устройство для моделирования двух канальной системы массового обслуживания, содержащее первый и второй генераторы случайных последовательностей импульсов, первый и второй 1 енераторы случайных интервалов времени, первый, второй, третий и четвертый элементы И, первый и второй счетчики обслуженных заявок.

0

5

0

5

0

5

0

5

5

первый и второй элементы НЕ, первьш элемент задержки, первый и второй элементы ИЛИ, первые входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго элементов И, первые входы которых соединены с выходами первого и второго генераторов-случайных последовательностей импульсов соответственно, второй и третий входы первого элемента ИЛИ подключены к вьпсоду и входу первфго элемента задержки соответственно, выходы первого и второго генераторов случайных интервалов времени подключе ш соответственно к входам первого и второго элементов НЕ, выходы которых соединены с первыми входами третьего и четвертого элементов И соответственно , выходы которых- подключены соответственно к входам запуска первого и второго генераторов случайных интервалов времени, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования перераспределения заявок в очереди, оно дополнительно содержит первый, второй, третий и четвертый одновибраторы, генератор тактовых импульсов, дешифратор,второй элемент задержки, реверсивный счетчик, блок синхронизации и два блока моделирования очереди, блок синхронизации содержит элемент НЕ, первый и Е1Торой триггеры, первый,, второй, третий и четвертый одновибраторы, выходы первого и второго триггеров соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов И блока синхронизации, выходы которых соединены с входами пер- в.ого и втордго одновибраторов ветственно, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого и второго триггеров,выход элемента НЕ блока синхронизации соединен с входом третьего одновибратора, ,вькод которого и выход четвертого одновибратора подключены соответственно к вторым входам первого и второго элементов И блока синхронизации, каждый блок моделирования очереди содержит первьй и второй элемента ИЛИ, блок синхронизации, реверсивный счетчик, дешифратор, элемент НЕ, вход которого подключен к первому выходу дешифратора, входы дешифратора подключены соответственно к разрядным выходам реверсивного счетчика, суммиру1йщий и вычитающий входы которого соединены с выходами первого и второго одновиб- раторов блока синхронизации, первые входы первого н второг-с триггеров подключены соответственно к выходам первого и второго элементов ИЛИ блока моделирования очереди, выход и вход второго элемента задержки сое- .динены с вторым и третьим входами второго элемента ИЛИ устройства соответственно, выходы первого и второго элементов ИЛИ устройства подключены к первому и счетному входам соответственно первого и второго триггеров блока синхронизации устройства, выходы первого и второго одно- вибраторов которого подключены соответственно К суммирующему И вычитаю- щему входам реверсивного счетчика устройства, разрядными выходами соединенного соответственно с входами дешифратора устройства, первый и вто рой выходы которого соответственно через первый ,и второй одновибраторы устройства соединены с входами первого и второго элементов задержки,вход элемента НЕ и вход четвертого одно- вибратора блока синхронизации устрой ства соединены с выходом генератора тактовых импульсов и входами элемен- та НЕ и четвертого одновибратора первого и второго блоков моделирования очереди, выходы первого и второго элементов НЕ устройства подключены к входам третьего и четвертог о одно- вибраторов устройства соответственно выход третьего одновибратора устройства соединен с входом первого счет-

чика обслуженных заявок, первым входом второго элемента ИЛИ первого блока моделирования очереди и четвер тым входом второго элемента ИЛИ устройства, выход четвертого одновибратора устройства соединен с входом второго счетчика обслуженных заявок, первым входом второго элемента ИЛИ второго .блока моделирования очереди и четвертым входом первого элемента ШШ устройства, выходы первого и второго элементов И устройства под- ключены соответственно к первым входам первого элемента ИЛИ первого и второго блоков моделирования очереди, выход первого одновибратора устройства соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ первого блока моделирования очереди и вторым входом второго элемента РШИ второго блока моделирования очереди, выход второго одновибратора устройства соединен с вторым входом второго элемента ШШ первого блока моделирования очереди и вторым входом первого элемента ШШ второго блока моделирования очереди, выходы элементов НЕ первого и второг блоков моделирования очереди подключены соответственно к вторым входам первого .и второго элементов И устройства, вторые выходы дешифраторов первого и второго блоков моделирования очереди подключены соответственно к вторым входам третьего и четвертого элементов И устройства, а разрядные входы реверсивного счетчика устройства являются установочными входами устройства.

Фиг. 2

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и предназначено для моделирования систем массового обслуживания. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет моделирования перераспределения заявок в очереди к обслуживающим приборам. Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, генераторы 2 и 3 случайной последовательности импульсов, генераторы 10 и 11 случайных импульсов, блоки 14, ,31 и 32 синхронизации, реверсивные счер:чики 15, 33 и 34, одновибрато- ры 19-22, дешифраторь 18, 35 и 36, элементы 23 и 24 задержки,счетчики 16 и 17 обслуженных заявок,элементы ИЛИ 8,9,27-30,элементы И 4-7,элементы НЕ 12,13-,37 и 38. 2 ил. и .JB jsa Фиг.1