Устройство для моделирования систем массового обслуживания Советский патент 1987 года по МПК G06N7/08 

Устройство относится к специализированным вычислительным средствам и может быть использовано при моделировании работы систем массового обслуживания с очередями и постоянным временем обслуживания.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет определения вероятностно-временных характеристик систем мае сового обслуживания (СМО) с постоян- ным рременем обслуживания.

Схема устройства приведена на чертеже .

Устройство содержит генератор 1 тактовых имггульсов, счетчик 2 импульсов, счетчики обслуженных 3 и поступивших 4 заявок, первый 5, второй 6 и третий 7 блоки сравнения, первый 8 и второй 9 элементы ИЛИ, первый 10 и второй 11 элементы И, элемент 12 запрета, четвертый 13, шестой 14, пятый 15, третий 16, седьмой 17 элементы И, реверсивный счетчик 18 числа заявок в системе, первый 19 и второй 20 накапливающие сумматоры, генератор 21 случайных чисел, триггер 22, первый 23, второй 24, третий 25, четвертый 26, пятый 27, шестой 28, седьмой 29 элементы задержки, первый 30 и второй 31 блоки деления, элемент ИЛИ-НЕ 32, блок 33 элементов ИЛИ, второй 34, третий 35, четвертьй 36, пятый 37 шестой 38, первый 39, седьмой 40, восьмой 4.1, девятый 42, десятый 43 блоки элементов И, первый 44 и второй 45 дешифраторы, вход 46 задания допустимой длины очереди, вход 47 задания времени обслуживания, выход 48 определения вероятности обслуживания заявок, выход 49 определения среднего времени обслуживания, вход 50 задания времени моделирования, вход 51 запуска,

Блок 5 сравнения выполняет сравнение времени окончания обслуживания заявки с заданным временем моделирования. Сумматор 19 формирует время поступления очередного сообщения на вход системы. Блок 6 сравнения сравнивает время поступления очередной заявки.в систему с временем окончания обслуживания предыдущей заявки. Блок 7 сравнения сравнивает текущее число заявок в си.стеме с допустимым.

Устройство работает следующим образом.

5

5

0

5 0 5 0

5

0 5

При поступлении сигнала на вход генератора 1 он вьщает импульсы, которые поступают на информационный вход счетчика 2, который вместе с дешифратором 44 вырабатывает сигналы, определяющие такты работы устройства. Цикл работы устройства осуществляется за пять тактов. Исходное состояние блоков устройства: триггер 22, счетчики 2, 3, 4, 18, сумматоры 19, 20 - в нулевом состоянии, по входам 47, 50 и 46 подаются величины соответственно времени обслуживания сообщения toS(, , заданного времени моделирования , допустимой дпины очереди .

1-й такт. Сигнал от первого выхода дешифратора 44 через открытый элемент И 10 (триггер 22 - в нулевом состоянии) запускает генератор 21 случайных чисел, а также, пройдя через элемент 29 задержки, разрешает запись полученного генератором 21 случайного числа в сумматор 19. Сигнал в элементе 29 задержки задерживается на время, необходимое для получения случайного числа. Сигналом с первой шины дешифратора 44 счетчик 4 устанавливается в i-e состояние, фиксируя при этом поступление сообщения на вход устройства. При поступлении только первого сообщения на первом выходе дешифратора 45 появляется сигнал, который считывается первым тактовым сигналом, прошедшим через элемент 28 задержки. Сигнал с выхода элемента И 17 через.элемент ИЛИ 8 разрешает подачу в накапливающий сумматор 20 времени обслуживания через блоки элементов И 42, ИЛИ 33 и, пройдя через элемент 27 задержки, разрешает через блок элементов И 41 подачу в накапливающий, сумматор 20 содержимого сумматора 19, т.е. времени поступления сообщения в систему t,, , . Элемент 27 задержки задерживает сигнал на время, необходимое для записи и суммирования случайного числа в накапливающем сумматоре 19. Таким образом, в первом цикле работы устройства в сумматоре 20 получаем t°, t,., + t. , т.е. время окончания обслуживания первого сообщения. В последующих циклах в сумматоре 20 формируется время окончания обсипуживания i-ro сообщения t.i,

2-й такт. По сигналу с второго выхода дешифратора 44 на блок 6 сравне ния через блоки элементов И 38, 39 подаются величины соответственно времени поступления i-ro сообщения и - времени окончания обслуживания t ;. предыдущего очередного сообщения.

3-й такт. Анализируются следующие результаты сравнения:

tn,,, .M(О

Ь„„см Cv, (2)

Если условие Г1) выполняется, сигнал с выхода элемента И 13 поступает на единичный вход триггера 22 и на вчитающий вход реверсивного счетчика 18, уменьшая его содержимое на единицу. Если выполняется условие (2), по управляющему сигналу с выхода блока сравнения через блок элементов И 39 на блок 7 сравнения подается содержи мое реверсивного счетчика 18 (теку- щая длина очереди 1 ) . В блоке 7 сравнения происходит сравнение текущего и допустимого чисел заявок в системе Ц 1 . Если условие вы- . полняется, на выходе блока 7 сравне- нения появляется сигнал.

4-й такт. При вьтолнении условия (2) и при отсутствии сигнала с выход блока 7 сравнения (длина очереди не превышает допустимой) сигнал через элемент И 14 поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 18, увеличивая его состояние на едницу, имитируя при этом постановку сообщения в очередь на обработку. При наличии сигнала с выхода блока 7 сравнения блокируется суммирующий вход счетчика 18 сигналом на инверсном входе элемента И 14. При этом имити- руется отказ СМО в обслуживании сообщения в связи с ограниченной очередью. При вьтолнении условия (2) сигнал с четвертого выхода дешифратора 44 через элемент И 15 устанавливает триггер 22 в нулевое состояние. При Т о и при нулевом значении реверсивного счетчика 18. (вся очередь сообщений обслужена) сигнал с четвертого выхода дешифратора 44 через эле- менты И 16, ИЛИ 9 поступает на установочный вход накапливающего сумматора 20, устанавливая его в нулевое состояние, а пройдя через элемент 26 задержки, разрешает запись в сумма- тор 20 времени поступления i-ro сообщения , j через блоки элементов И 40, ИЛИ 33, элемент 26 задержки задерживает сигнал на время установле

ния сумматора 20 в нулевое состояние.

5-й такт. Сигнал на пятом выходе дешифратора 44 анализирует состояние триггера 22. Если триггер 22 находится в единичном состоянии (состояние обслуживания), сигнал через элементы И 11, ИЛИ 8 поступает на управляющие входы блока элементов. И 42, разрешая при этом подачу в накапливающий сумматор t через блок элементов ИЛИ 33. Сигнал с выхода элемента И 11, пройдя через элемент 23 задержки, разрещает подачу на второй вход блока 5 сравнения содержимого сумматора 20 через блок элементов И 34, т.е. время окончания обслуживания очередного i-ro сообщения t. . Элемент 23 задержки должен задержать сигнал на время, необходимое для суммирования в сумматоре 20 tnosn Ч«с Сигнал с выхода элемента 23 задержки, пройдя через элемент 24 задержки и элемент 12 запрета, при отсутствии сигнала с блока 5 сравнения, поступает на счетный вход счетчика 3, фиксируя при этом факт обслуживания очередного i-ro сообщения. При выполнении условия Т 3 t . на выходе блока 5 сравнения появляется сигнал, свидетельствующий об окончании процесса моделирования и разрещающий выдачу на блоки 30 и 31 деления содержимого счетчиков 3 и 4 через группы элементов И 35 и 36. В результате на выходах 48 и 49 получают соответственно вероятность обслужива- . ния сообщений

Я п

/п.

вых в

и среднее время обслуживания сообщений

Т,„а /п

tl

ja3 вы

Счетчики 4, 3, 18 в этот момент содержат соответственно п, сообще- : НИИ, поступивших на вход системы, п обслуженных сообщений, количество сообщений, находящихся в очереди. Сигнал с выхода блока 5 сравнения, пройдя через элемент 25 задержки, приводит схему в исходное состояние, т.е. счетчики 2, 3, 4, 18 и сумматоры 19, 20 - в нулевое состояние. Работа генератора 1 блокируется.

Устройство позволяет моделировать СМО с ограниченными очередями и определять вероятностно-временные характеристики СМО с постоянньм временем обслуживания.

ормула

и

5 .

зоб

1290342

р е т е н и я

сч ка пу та ки го и к ИЛ но ще ды ны эл го ра ме де по

Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее счетчик поступивших заявок, счет- 5 чик обслуженных заявок, счетчик пульсов, счетный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, реверсивный счетчик числа заявок в системе, разрядные выходы которого подключены к информационным входам первого блока элементов И, первый блок сравнения, первый эле- мент И, первый и второй элементы ИЛИ, элемент запрета, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения вероятностно-временных характеристик систем массового обслуживания с постоянным временем -обслу- 20 элемента И и к первому управляющему

живания, оно дополнительно содержит с второго по седьмой элементы И, второй и третий блоки сравне,ния, два накапливающих сумматора, семь элеменвходу первого блока элементов И,вто рой управляющий вход которого соединен с первыми входами пятого и ше того элементов И и с выходом Мень тов задержки, два блока деления. Эле-25 ще второго блока сравнения, выход

ент ИЛИ-НЕ, блок элементов ИЛИ, с торого по десятый блоки элементов . , два дешифратора, триггер и генератор случайных чисел, входом запуска устройства является запуска генератора тактовых импульсов, разрядные выходы счетчика импульсов соединены соответственно с информационными входами первого дешифратора,первый выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с нулевым выходом триггера, единичный выход которого подключен к первому входу второго элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ непосредственно, а через первый элемент задержки - с управляющим входом второго блока элементов И и входом второго элемента задержки, выход которого подключен к информационному входу элемента запрета, выход которого соединен со счетным входом счетчика обслуженных заявок, разрядные выходы которого подключены к информационным входам третьего блока элементов И, управляющий вход которого соединен с выхо- дом Больше - первого блока сравнения, с управляющим входом элемента запрета, с управзтяющим входом четвертого блока элементов И и входом третьего элемента задержки, выход которого подключен к выходам сброса

5

счетчика поступивших заявок, счетчика обслуженных заявок, счетчика импульсов, входу остановки генератора тактовых импульсов, входам установки в исходное положение реверсивного счетчика числа заявок в системе и первого накапливающего сумматора, к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с установочным входом второго накапливающего сумматора, информационные выходы которого соединены с информационными входами второго и пятого блоков элементов И, управляющий вход пятого блока элементов И соединен с управляющим входом шестого блока элементов И и с вторым выходом первого дешифратора, третий выход которого подключен к первому входу четвертого

входу первого блока элементов И,второй управляющий вход которого соединен с первыми входами пятого и шестого элементов И и с выходом Мень0

5

0

Больше или равно которого подключен к первому входу третьего элемента И и второму входу четвертого элемента И, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика числа заявок в системе и единичным входом триггера, нулевой вход которого подключен к выходу пятого элемента И, второй вход которого соединен с .четвертым выходом первого дешифратора, с вторыми входами шестого и третьего элементов И, третий вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ-НЕ, входы которого соединены с разряд)яыми выходами реверсивного счетчика числа заявок в системе, информационные выходы первого блока элементов И соединены с первыми входами третьего блока сравнения, вто-о

5 рые входы которого являются входами задания допустимой длины очереди устройства, а выход третьего блока сравнения соединен с инверсным входом шестого элемента И, выход которого под0 ключен к суммирующему входу реверсивного счетчика числа заявок в системе, выход третьего элемента И соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ и через четвертый элемент задержки - с

5 з равляющим входом седьмого блока ч элементов И, информационные входы которого соединены с информационными выходами первого накапливающего сумматора и информационными входами шее71

того и восьмого блоков элементов И, информационные выходы восьмого блока элементов И подключены к выходам первой группы блока элементов ИЛИ, вторая группа входов которой соединена с информационными выходами девя того блока элементов И, информационные входы которого являются входами задания времени обслуживания устройства, управляющий вход девятого блока элементов И подключен к выходу первого- элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом седьмого элемента И и входом пятого элемента задержки, выход которого подключен к управляющему входу восьмого блока элементов И, информационные выходы седьмого блока элементов И соединены с третьей группой входов блока элементов ИЛИ, информационные выходы ко торого подключены к информационным входам второго накапливающего сумматора, ииформационнь1е выходы пятого и шестого блоков элементов И соединв ны соответственно с первым.и вторым входами второго блока сравнения, выход первого элемента И соединен с входом запуска генератора случайных чисел, со счетным входом счетчика поступивших заявок и входами шестого и седьмого элементов задержки, выход шестого элемента задержки подключен к первому входу седьмого элемента И, а выход седьмого элемента задержки

90342.8

подключен к управляющему входу десятого блока элементов И, информационные выходы которого соединены с информационными входами первого накапс ливающего сумматора, а информационные входы - с информационными выходами генератора случайных чисел, второй вход седьмого элемента И соединен с выходом второго дешифратора,

fO информационные входы которого подключены к разрядным выходам счетчика поступивших заявок и информационным входам четвертого блока элементов И, информационные выходы которого сое 5 динены с первыми входами первого блока деления, выход которого является выходом определения вероятности обслуживания заявок устройства, а вторые входы первого блока деления сое- 20 динены с информационными выходами

третьего блока элементов И и первыми входами второго блока деления, выход которого является выходом определения среднего времени обслужква ния заявок устройства, вторые входы второго блока деления соединешл с первыми входами первого блока сравнения и являются входами -задания времени моделирования устройства, вто30 рые входы первого блока сравнения подключены к информационным выходам второго блока элементов И, а пятый выход первого дешифратора соединен с вторым входом второго элемента И.

Т

э- g

Составитель В.Фукалов Редактор И.Рыбченко ТехредЛ.Сердюкова Корректор Г,Решетник

Заказ 7904/48 Тираж 673Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4

Изобретение относится к вычисли- тельной технике и может быть использовано для статистического моделиро ваиия систем массового обслуживания. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет определения вероятностно-временных характеристик систем массового обслуживания с постоянным временем обслуживания. Устройство содержит счетчик импульсов, счетчик поступивших заявок, счетчик обслуженньпс заявок, реверсивньш счетчик числа заявок в системе, генератор тактовых импульсов, два блока деления, три . блока сравнения, генератор случайных чисел, элементы И, блоки элементов И, триггер, элементы задержки, два наг капливающих сумматора, два элемента ИЛИ, два дешифратора, элемент запрета. 1 ил.