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

ю -vi

ел

4

а

О5 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании систем массового обслуживания (СТЮ) и сетей Массового, обслуживания, состоящих из нескольких ШО, Целью изобретения является расширение функциональных воаможностей устройства за счет моделирования прО цессов отказов и восстановлений каналов обслуживания. На фиг,1 представлена структурная схема предлагаемого устройства ( на фиг,2 - схема блока линий саучайных временных задержек,. Устройство для моделирования систем массового обслуживания содержит генератор 1 случайного потока заявок счетчик 2 общего числа заявок, первы 3 и второй 4 счетчики числа заявок получивших отказ в обслуживании, с первого по шестой элементы И 5-lOj с первого по шестой элементы 11-16 запрета, с первого по седьмой элемен ты ИЛИ 17-23, первый 2А и второй 25 блоки линий случайных воеменных задержек, первый 26 и второй 27 вероят ностно-распределительные блоки, первый 28 и второй 29 реверсивгалг счетчики занятых каналов5 первый 30 и второй 31 реверсивные счетчики длины очереди,, с первого по четвертый многовходовые элементы И 32-35 первый 36 и второй 37 многовходовые элементы ИЛИ, первый 38 и второй 39 счетчики числа заявок, получивших отказ в обслуживании из-за выхо,; д из стоол каналов обслуживания, Блок 24 линий случайных- временньгх задержек содержит элементы ИЛИ-НЕ 40 элементы ШШ 41, элементы FfE 42 четыре элемента ЮТИ 43 и каналы 44, каждый из которых содержит с первого по четвертьй элементы И 45-48j первый 49 и второй 50 триггеры, первый 31 и второй 52 элементы ИЛИ первьй 33 и второй 54 элементы случайной задержки, генератор 55 отказов, вход 36 блока и с первого по четвертый выходы 57-60, Блок 24 работает следуюшим образом, В исходном состоянии триггеры 49 и 50 всех каналов находятся в единич ном состоянии. При этом триггеры 49 обеспечивают наличие нулевых потенциалов на выходах элементов ИЖ-НЕ 40 каналов с номерами,, большиг-м или равными.номеру триггера 49. Для открытия каждого из элементов И 45 требуется единичный потенциал с выхода соответствующего элемента ИЛИНЕ 40, Следовательно, если свободен один из каналов 44, предположим с номером i, то его триггер 49j находится в единичном состоянии, и сигналом с его выхода (через последовательность элементов ИЛИ 41, ИЛИ-НЕ 40, ИЛИ 41, ИЛИ-НЕ 40) исключается возможность прохождения импульса, имитирующего поступление заявки на входы кангшов с большими номерами, Импульс, поступивший на вход 56, через открытый элемент И 45 первого канала 44 и второй вход второго элемента ИЛИ 52 проходит на нулевой вход триггера 49 и непосредственно с выхода элемента И 45 на вход первого элемента 53 случайной задержки первого . До тех пор, пока этот импульс не появится на выходе элемента 53 задержки, триггер 49 первого канала находится в нулевом состоянииJ и открытым оказывается лишь элемент И 45 второго канала, Следующий импульс поступает на вход первого элемента 53 задержки второго канала и устанавливает в нулевое состояние соответствующий триггер 49, и т.д. Импульс элемента 53 задержки, появившийся на выходе через время, равное случайной .длительности обслугдсивання, проходя через открытый (так как триггер 50 - в единичном состоянии) элемент И 48 и элемент ИЛИ 51, устанавливает соответствующий триггер 49 в единичное состояние и одновременно с выхода элемента И 48 через первый элемент ИЛИ 43 поступает на первый выход 57 блока линий случайных временных задержек. Импульс с генератора 35, имитирующего случайный поток отказов канала, проходит на вход второго элемента 54 случайных задержек, имитирую1дего процесс восстановления канала j через второй элемент ИЛИ 32 на н /левой вход триггера 49, имитируя занятие канала, на нулевой вход триггера 50 и на второй вход третьего элемента И 47. При этом, если канал не занимался обслуживанием заявки (триггер 49 находится в единичном состоянии), то элемент И 46 открытый, и импульс с генератора 53 проходит через второй элемент 1-ШИ A3 на второй выход 58 блока линий случайных временных задержек и сигнализирует о занятии канала. Если канал был занят обслуживанием (триггер 49 в нулевом состоянии), то открыт элемент И 47 и импульс с генер тора 55 проходит через четвертый элемент ИЛИ 43 на четвертый выход 60 блока линий случайных временных задержек, сигнализируя о потере обслуживаемой заявки из-за отказа канала обслуживания. В последнем случае импульс, появившийся на выходе первого элемента 53 случайной задерж ки, не может пройти на первьш выход блока линий задержек из-за нулевого состояния триггера 50. Для исключения появления ложного импульса на выходе элемента 53 после восстановления канала величина задержки сигнала в элементе 54 должна быть много больше задержки в элементе 53. Импульс на выходе второго элемента 54 случайных задержек, появившийся через случайное время, равное слу чайной длительности восстановления канала, поступает на единичный вход триггера 50, одновременно через элемент ИЛИ 51 на единичный вход триггера 49 и вместе с тем через третий элемент ИЛИ 43 на третий выход 59 блока линий случайных временных задержек, имитируя тем самым восстанов ление канала обслуживания. Остальные каналы работают аналогично. Устройство работает следующим образом. Когда в сети свободен хотя бы один канал как в первом узле, так и во втором, сигналы на выходах многовходовых элементов И 33 и 34 отсутствуют, и импульсы от генератора 1 случайного потока заявок через откры тьш элемент 1I запрета и шестой элемент ИЛИ 22 поступают на суммирующий вход счетчика 28 числа занятых каналов первого узла и одновременно через элемент ИЛИ 19 в блок 24 линий случайных временных задержек. Поступ ление импульса на суммирующий вход реверсивного счетчика 28 числа занятых каналов первого узла увеличивает его код на единицу, что означает занятие одного канала. Импульс с блока 24 линий случайных временных задержек, появившийся на его первом выходе через время, равное случайной 664 длительности обслуживания, поступает на вход вероятностно-распределительного блока 26, который с вероятностью Р генерирует импульс по своему первому выходу и с вероятностью 1 -р по вторму. Импульс, по-, явившийся на первом выходе вероятностно-распределительного блока 26, поступает через элемент ИЛИ 17 и открытый элемент 12 запрета на вычитающий вход реверсивного счетчика 28 числа занятых каналов первого узла и списывает с него единицу, имитируя тем самым освобождение одного канала. С вероятностью 1-Р импульс генерируется на втором выходе вероятностно-распределительного блока 26 и поступает через элемент ИЛИ 17 и элемент 12 запрета на вычитающий вход реверсивного счетчика . 28 числа занятых каналов первого уэла, спись вая с него единицу, через открытый элемент 14 запрета и элемент ИЛИ 23 на суммирующий вход реверсивного счетчика 29 числа занятых каналов второго узла и через элемент ИЛИ 20 на вход блока 25 линий случайных временных задержек, имитирукгщего процесс обслуживания. Импульс с первого выхода блока 25 линий случайных временных задержек, задержанный на время, равное случайной длительности обслуживания, поступает на вход вероятностно-распределительного блока 27, который с вероят- ностью Р, генерирует импульс по первому выходу и с вероятностью 1-Р по второму выходу. Импульс по первому выходу списывает единицу со счетчика 29 числа занятых каналов второго узла, а импульс по второму выходу, кроме этого, поступает через элемент ИЛИ 18 .вновь на обслуживание в первый узел. В момент времени, когда все каналы второго узла заняты, на выходе многовходового элемента И 33 появяется сигнал, которьй закрывает лемент 14 запрета, открывает элеент И 8, и импульсы с второго выхода вероятностно-распределительного блока 26 поступают через открытый элемент И 8 и элемент 16 запрета на суммирующий вход реверсивного счетика 31. Поступление импульса на суммирующий вход счетчика 31 увелиивает его код на единицу, что озна5 1 Чгэет появление в очереди еш.е одной заявки, fia выходе миоговходового эле мента И.ПИ 37 появляется сигнал5 открывающий элемент И 9 и закрывагощий элемент 15 запрета. Импульс на первом выходе блока 25 линий спучайных временных задержек через вероятностно-распределительный блок 27J элемент ИЛИ 21 и открытый элемент И 9 поступает на вычитающий вход счетчика 31 числа заявок., стоящих в очереди второго узла, и одновременно с этим через элемент ИЛИ 20 на вход блока 25 линий случайгалх времен ных задержек, имитируя тем самым принятие на обслуживание одной из заявок, стоящих в очереди, Аналогично организуется очередь и в первом узле. В момент времени когда все места в очереди первого узла заняты на выходе многовходового элемента И 34 появляется сигнал, который открывает элемент И 7, закрывает элемент 13 запрета, и импульсы от генератора 1 через открытые элементы И 5 и 7 поступают в счетчик 3 числа заявок,, получивших отказ в обслуживании. При заполнении всех мест в очереди второго узла на выходе многовходового элемента И 35 появляется сигн,ал, который открывает элемент И 10, закрывает элемент 16 запрета, и импульсы с второго выхода вероятностно-распре делительного блока 26 через х)гкрытые элементы И 8 и 1C поступают, на.второй счетчик. 4 числа заявок, подучивших отказ в обслуж-нвании. Импульс появившийся На втором выходе блока 24 ли1шй случайшух вре менных-задержек,, сигнализирующий об отказе одного из о5служийаюпа1х каналов проходит через элемент: ЖЙ 22 на .суммирующий вход реверсивного счетчика 28 числа занятых кан;элов первого узла, имитируя тем саг-шм уменьшение числа свободных кан;1лов из-за отказаодного из них. Импульс, появившийся на третьем выходе блока 24, через элемент ИЛИ 17 поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 28, имитируя тем самым освобождение одного канала вследствие его восстановления, а импульс, появившийся на четвертом выходе блока 24 линий случайных временнь Х задержек, поступает на вход счетчика 38 числа заявок, получивших отказ в об66служивании из-за вьгхода из строя каналов обслуживания. Аналогично происходит функционирование во втором узле, Статистические характеристики функционирования системы массового обслуживания (сети массового обслуживаьшя), моделируемой устройством, вычисляются известными методами на основе показаний счетчика общего числа поступивших заявок, первого и второго счетчиков заявок, получивших отказ в обслуживании, .когда все места для ожидания в очереди заняты, и первого и второго счетчиков числа заявок, получивших отказ в обслуживании из-за из строя каналов обслуживания. Форму л а изобретения , Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор сггучайного потока заявок, счетчик общего числа заявок, первый и второй счетчики числа заявок, получивших отказ в обслуживании, с первого по Шестой элементы запрета5 пять элементов ИЛИ, шесть элемен-тов И, первый и второй блоки линий случайных временных задержек, первый и второй вероятностно-распределительные блоки четыре многовходовых элемента И, .цва многрвходовых элемента ИЛИ, первый и второй реверсивные счетчики занятых каналов, первый и второй реверсивные счетчики длины очереди, разрядные выходы первого реверсивного счетчика занятых каналов соединены соответственно с входами первого многовходового элемента И, выход которого подключен к первому входу первого элемента И и управляющему входу первого элемента запрета, выход первого эле.rfeHTa ИЛИ соединен с первым входом .второго элемента И и информационным входом второго элемента запрета, выход которого подключен к вычитающему входу первого реверсивного счетчика занятых каналов, выход первого элемента И соединен с информационным входом третьего элемента запрета и первым входом третьего элемента И, выход которого подключен к счетному входу первого счетчика числа заявок, получивших отказ в обслуживании, выход генератора случайного пото5са заявок подключен к

71

cчeтнo fy входу счетчика общего числа заявок и первому пходу второго элемента 1Г1И, выход которого подключен к второму входу nf-.рвого элемента И и информадионноьг/ входу первого элемента запрета, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом первого блока линий случайных временных задержек, первьй и второй выходы первого вероятностнораспределительного блока соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, второй выход первого вероятностно-распределительного блока подключен к первому входу четвертого элемента И и информационному входу четвертого элемента запрета, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого поключен к входу второго блока линий случайных временных задержек, первый и второй выходы второго вероятностно-распределительного блока соединены соответственно с первым и вторым входами пятого элемента ИЛИ, второй выход второго вероятностно-распределительного блока подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, выход пятого элемента ИЛИ соединен с первым входом пятого элемента И и информационным входом пятого элемента запрета, выход которого соединен с вычитающим входом второго реверсивного счетчика занятых каналов, разрядные выходы которого соединены соответственного входами второго многовходового элемента И, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И и управляющим входом четвертого элемента запрета, разрядные выходы первого реверсивного счетчика длины очереди соединены соответственно с входами первого многовходового элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И и управляющим входом второго элемента запрета, разрядные выходы второго реверсивного счетчика длины очереди соединены соответственно с входами второго многовходового элемента ИЖ, выход которого подключен к второму, входу пятого элемента И и управляющему входу пятопо элемента запрета, второй вход третьего элемента И и управляющий вход третьего элемента запрета подключены к выходу третьего много5466.8

входового элемента И, входы которого соединены соотвественно с разрядными выходами первого реверсивного счетчика длины очереди, выход четвертос го элемента И подключен к первому входу шестого элемента И и информационному входу шестого элемента запрета, выходы которых соединены соответственно со счетным входом второго

10 счетчика числа заявок, получивпшх отказ в обслуживании, и суммирующим входом второго реверсивного счетчика длины очереди, разрядные выходы которого соединены соответственно с дами четвертого многовходового элемента И, выход которого подключен к второму входу шестого элемента И и управляющему входу щестого элемента запрета, выход второго элемента И

2Q соединен с вторым входом третьего элемента И-ПИ и вычитающим входом первого реверсивного счетчика длины очереди, выход третьего элемента запрета соединен с суммирующим вхо25 дом первого реверсивного счетчика длины очереди, выход пятого элемента И соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ и вычитакяцим входом второго реверсивного счетчика длины

,- очереди, первые выходы первого и второго блоков линий случайных временных задержек соединены с входами первого и второго вероятностно-распределительных блоков соответственно, отличающееся -тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет моделировакия систем массового обслуживания с отказа и восстановлениями каналов обслуживания, оно дополнительно содержит шестой и седьмой элементы ИЛИ и первый и второй счетчики числа заявок, получивших отказ в обслуживании из-за отказов каналов обслуживания, причем первьй вход шес- того элемента ИЛИ соединен с выходом первого элемента запрета, второй вход шестого элемента ИЛИ соединен с вторым выходом первого блока линий случайных временных задержек, а выход шестого элемента ИЛИ соединен с суммирующим входом первого реверсивного счетчика занятых каналов, первый вход седьмого элемента ИЛИ подключен к выходу четвертого элемента запрета, второй вход седьмого элемента ИЛИ соединен с вторым выходом второго блока линий случайных временных задержек, а выход - с суммирующим входом второго реверсивного счетчика замятых каналов, третий выход первого блока линий случайьък временных задержек соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ, а выход второго блока случайных временных задержек соединен с третьим входом пятого элемента РШИ, четвертый выход первого блока линий случайных временных задержек соединен со счетным входом первого счетчика числа заявок, получиво1их отказ в обслуживании из-за отказов каналов обслуживания, а четвертый выход второго блока линий случар ных временных задержек соединен со счетным входом второго счетчика числа заявок, попучивших отказ в обслу;киван и из-за отказов каналов обслужипания,

2, Устройство по n.lf о т л и чающееся тем, что блок линий случайных временных задержек содержит с первого по четвертый элементы ИЛИ, выходы которых являются

соответственно с первого по четвертый выходами блокаJ М каналов задержки и (М-1) узлов запусрса каналов задержки, каждый канал задержки включает два триггера, два элемента ИЛИ, .четыре элемента И, генератор отказов и два элемента случайной задержкиj выходы первого и второго элементов ИЛИ канала задержки соединены соответственно с первым и вторым входами первого триггера, выход первого элемента И подключен к первому входу второго элемента ИЛИ кангша задержки и входу первого элемента случайной з.адержки, выход генератора отказов средине - с первым входом второго элемента И и входом второго элемента случайной задержки, выход которого подключен к первым входам первого элемента ИЛИ канала задержки и второго триггера, первый выход первого триггера соединен с вторым входом второго элемента И, второй выход первого триггера подключен к первому входу третьего элемента К, второй вход которого, второй вход второго

триггера и второй вход второго элемента ИЛИ канала задержки подключены к выходу генератора отказов, выход первого элемента случгшной забК)

держки и выход второго тритчвра соединены соотнетстненио с первый и вторым входами четвертого элемента И, выход которогО подключен к второ fy входу первого элемента канала задержки, узел запуска канала задержки включает элемент ИЛИ-НЕ, элемент ИЛИ и элемент НЕ, выход которого соединен с первым входом элемента

ИЛИ-НЕ, выходы четвертых элементов И всех каналов задержки соединены соответственно с входами первого элемента ИЛИ блока, выходы вторых элементов И всех каналов задержки

соединены соответственно с входами второго элемента ИЛИ блока, выходы вторых элементов случайной задержки всех каналов задержки соединены соответственно с входами третьего элемента ИЛИ блока, а выходы третьих элементов И всех каркалов задержки соединены соответственно с входами четвертого элемента ИЛИ блока, первые входы первых элементов И всех

каналов задержки объединены и являются входом блока, первый выход первого триггера первого канала задержки соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ и первым входом элемента

ВДИ первого узла запуска канала задержки, первый выход первого триггера К-го канала задержки (, M-I) подключен к входу элемента НЕ-и второму входу элемента ИЛИ (K-l)-ro узла запуска канала задержки, первый выход первого триггера М-го канала задержки подключен к входу элемента НЕ (M-l)-ro узла запуска канала задержки, выход элемента ИЛИ (K-l)-ro

узла запуска канапа задержки соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ и первым входом элемента ИЛИ К-го узла запуска канала задержки, выход элемента ИЛИ (М-2)-го узла запуска

канала задержки соединен с входом элемента ЮШ-НЕ (M-l)-ro узла запуска канапа задержки, выход элемента ИЛИ-НЕ (K-l)-ro узла запуска канала задержки подключен к.второму

входу первого .элемента И К-го канала задержки, а второй вход первого элемента И первого канапа задержки соединен с первым выходом первого триггера первого канала задержки.

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к специализированным средствам электронного моделирования, предназначенным для исследования сетей массового обслуживания. Цель изобретения расширение функциональных возможностей за счет моделирования отказов и йосстановлений каналов обслуживания. Устройство содержит генератор случайного потока заявок, счетчик общего числа заявок, счетчики числа заявок, получивших отказ в обслуживании, элементы запрета, ИЛИ, И, многовходовые элементы ИЛИ, И, блоки линий случайных временных задержек, два реверсивных счетчика занятых каналов, два реверсивных счетчика длины очереди, два счетчика числа заявок, получивших отказ в обслуживании из-за отказа каналов обслужиQ S вания, а также два вероятностно-распределительных блока. Проведены из(Л менения блока линий случайных временных задержек. 1 з.п, ф-лы, 2 ил.