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

Изобретение относится к вычислиельной технике, предназначено для оделирования процессов обслуткивания может быть использовано при исслеовании сложных систем.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет воспроизведения режима абсолютного приоритета в обслуживании без потерь поступивших заявок.

На фиг. 1 приведена схема блока моделирования очереди; на фиг. 2 - схема блока поиска свободных каналов ; на фиг. 3 - схема блока обслуивания.

Блок 1 моделирования очереди содержит вход 2 заявок высокого и вход 3 заявок низкого приоритета, реверсивные счетчики очереди заявок высокого 4 и низкого 5 приоритета, третий 6 и четвертый 7 элементы И, первый 8 и третий 9 элементы задержки, пятый 10 и шестой П элементы И, первый 12 и второй 13 элементы ИЛИ, второй 14 и четвертый 15 элементы задержки, четвертый 16, седьмой 17, третий 18 и пятый 19 элементы ИЛИ,. реверсивные счетчики очереди заявок

высокого 20 и низкого 21 приоритета, восьмой элемент ИЛИ 22, второй 23 и первый 24 элементы И, шестой элемент ИЛИ 25, седьмой элемент И 26, входы и вь1ходы 27-32 элементов.

Блок 33 поиска свободных каналов содержит первьш элемент ИЛИ 34, первый элемент 35 запрета, первый триггер 36, второй элемент 37 запрета, второй триггер 38, второй элемент ИЛИ 39, третий элемент 40 запрета, четвертый триггер 41, третий триггер 42, первый элемент 43 задержки, первый 44 и второй 45 элементы И, пятый триггер 46, второй элемент 47 задержки, шестой 48 и седьмой 49 элементы И, третий 50, восьмой 51, четвертый 52, девятый 53, пятый 54 и десятый 55 элементы И, третий 56 и четвертый 57 элементы ИЛИ, входы и выходы 58-63 элементов блока. Блок 64 обслуживания содержит пер- вый элемент ИЛИ 65, первый триггер 66, первый элемент И 67, второй элемент ИЛИ 68, первый элемент 69 задержки, пятый ИЛИ 70, третий триггер.71, четвертый элемент И 72, шестой элемент ИЛИ 73, третий элемент 74 задержки, седьмой элемент ИЛИ 75,

0

5

второй триггер 76, девятый 77 и восьмой 78 элементы И, второй элемент 73 задержки, десятый 80 и с,едьмой 8Ь элементы И, девятый элемент,ИЛИ 82, четвертый триггер 83, второй 84 и третий 85 элементы И, третий элемент ИЛИ 86, пятый 87 и шестой 88 элементы И, четвертый элемент ИЛИ 89, восьмой элемент ИЛИ 90, счетчики обслуясенных заявок высокого 91 и низкого 92 приоритета, счетчик 93 вытесненных заявок, счетчики заявок высокого 94 и низкого 95 приоритета, не принятые к обслуживанию с первого раза, выходы 96 и 97 элементов блока, первый 98 и второй 99 генераторы случайны : импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Приоритетные и обычные заявки появляются на входах 2 и 3 соответственно и регистрируются реверсивными счетчиками 20 и 21. Кроме того, на суммирующие входы этих счетчиков могут поступать заявки с выхода блока обслуживания как не прошедшие обслуживание. Эти заявки вначале поступают на вычитающие входы реверсивных счетчиков (приоритетные заявки по цепи: выход 30, элемент ИЛИ 16, обычные - выход 32, элемент ИЛИ 17). Через элементы 8 и 9 задержки и входы элементов ИЛИ 12 и 13 заявки вновь регистрируются реверсивными счетчиками..С целью ликвидации потерь заявок при возможном их совпадении на входах элементов ИЛИ 12, 13 используются элементы И 10 и 11 и элементы 14 и 15 задержки.

Реверсивные счетчики 20 и 21 настраиваются на определенную длину очереда , регистрируемую элементами И 23, 24. При достижении определенной длины очереди с элементов И 23, 5 24 поступают сигналы на инверсные входы элементов И 6, 7, что предотвращает поступление заявок в систему (система с отказами при достижении очередью определенной длины).

Для того чтобы в устройство поиска свободного канала поступала одна заявка (приоритетная или обычная), предусмотрен элемент 26 запрета, который закрывает выход для обычных заявок, если имеется приоритетная заявка. Следовательно, в блок поиска свободного канала по входу 27 может поступать только приоритетная заяв0

5

0

0

5

3

ка, а по входу 28 - только обычная Блок поиска свободного канала распделяет поступающие заявки между двмя каналами обслуживания. Каждьй кнал может в .один и тот же момент времени обслуживать или приоритетную заявку, или обычную. Если оба канала заняты обслуживанием обычны или приоритетных заявок, то вновь поступающая обычная заявка поступа опять в блок моделирования очереди (реверсивный счетчик 21). Если оба канала заняты обслуживанием приори

тетных заявок, то вновь поступающая приоритетная заявка становится в очередь приоритетных заявок (реверсивный счетчик 20). Если заняты оба канала и хотя бы один из них занят обслуживанием обычной заявки, то поступающа приоритетная заявка вытесняет обыч- ную из канала обслуживания. В этом случае обычная заявка не снимается из очереди.

Поступающая по входу 27 или 28 любая заявка ищет свободный канал. За занятостью каналов следят триггеры 36, 42 и 46. Триггеры 38 и 41 обеспечивают распознавание приоритетности заявки. Если оба канала свободны, то триггеры блока поиска сво- бодного канала находятся в нулевом состоянии..Поступающая заявка через злемент ИЛИ 34, открытый элемент 35 запрета переводит триггер 36 в единичное состояние, в котором он находится до тех пор, пока заявка не уйдет в канал обслуживания. Если свободен первый канал, заявка через элемент И 45 поступает на входы элементов И 50 и 51. Если заявка приоритетная, то триггер 38, перрходя в единичное состояние, разрешает рход заявки в первый канал обслуживания через элемент И 50 и выхо 58. После этого триггер 38 переходит в нулевое состояние. Если заявка обычная, то триггер 41 переходит в : единичное состояние и обеспечивает Прохождение заявки через элемент И 51 и выход 59.

Когда первый канал обслуживания занят заявкой, триггер 42 переходит в единичное состояние и находится в нем до тех пор, пока не закончится обслуживание заявки. Чтобы обеспечит нахождение сигнала в свободный второй канал при свободном первом, предусмотрена предварительная установка

O

5

5

0

0 5 0

5

4

триггера. 36 в нулевое состояние, прежде чем от триггера 42 через элемент 43 задержки будет подан сигнал занятости канала на один вход элемента И 44. В этом случае следующая поступающая заявка при занятом первом канале, переводя триггер 36 в единичное состояние, проходит через элемент И 44 к входам элементов И 48, 49. Если второй канал свободен, то заявка через элемент И 49 и соответствующий элемент И 52 для приоритетных или И 53 для обычных заявок поступает в канал. Триггер 46 переходит в единичное состояние, в котором находится до тех пор, пока не освободится канал В этом случае триггер 36 переходит в нулевое состояние, прежде чем разрешающий сигнал через элемент 47 задержки поступит на вход элемента И 48.

Если оба канала заняты, заявка, поступающая после очередной установки триггера 38 в единичное состояние, 5 проходит через элементы И 44, 48 и далее через элемент И 54 для приоритетных заявок на выход 62 и через элемент И 55 для обычных заявок на выход 63. С выхода 63 обычные заявки поступают вновь во входное устройство и регистрируются счетчиком 95. С выхода 62 приоритетные заявки при занятых каналах поступают в блок обслуживания на узел из триггеров 76 и 83 и элементов И 77, 78, 80 и 81. Если триггеры 76 и 83 находятся в единичном состоянии, то это означает, что в каналах - приоритетные заявки, и поэтому вновь поступившая приоритетная заявка по цепи: выход 62, элемент И 77, элемент И 80 регистрируется счетчиком 94 и возвращается в схему очереди приоритетных заявок входного устройства (вход 29). Триггеры 38 и 41 переходят в нулевое состояние после подачи сигналов с элементов ИЛИ 56 и 57 при прохождении заявок через соответствующие выходы устройства поиска свободного канала. Рассмотрим работу блока обслуживания.

Если канал занят обслуживанием какой-либо заявки, то триггер 66 или 71 находится в единичном состоянии до тех пор, пока с соответствующего генератора случайных импульсов не поступит импульс, свидетельствующий о конце обслуживания заявки. После этого триггер 66 или 71 пере0

ходит в нулевое состояние по цепи обратной связи через элемент ИЛИ 68 или 73. Одновременно .подается сигнал на установку в нулевое состояние триггера А2 или 46 блока поиска свободного канала по цепи 96 или 97. Регистрация конца обслуживания заявки производится для приоритетных заявок счетчиком 91, а обычных - счетчиком 92. В этом случае сигнал о снятии заявок из очереди подается для приоритетных заявок по цепи 30, а ля обычных заявок - по цепи 31, откуда сигнал поступает на вычитающий вход соответствующего реверсивного счетчика.

Если первый канал занят обслуживанием обычной заявки, а второй - приоритетной, то по приходе приоритетной заявки триггер 76 находится в нулевом состоянии, сигнал с элемента И 78 поступает на элемент 69 задержки и элемент ИЛИ 68 первого канала. При этом триггер 66 переходит в нулевое состояние, а затем по цепи: элемент 69 задержки, элемент ИЛИ 65 триггер переводится в единичное состояние, т.е. происходит вытеснение из обслуживания обычной заявки, которая остается в памяти схемы очереди обычных заявок как необ служенная Триггер 76 фиксирует прохождение приоритетной заявки в первый канал, переходя в единичное состояние после сигнала по цепи: выход элемента И 78 элемент 79 задержки, элемент ИЛИ 75. Элемент 79 задержки введен для того, чтобы вначале триггеры 36 и 38 перешли в нулевое состояние, а затем триггер 76 - в единичное состояние, чем предотвращается передача сигнала через элемент И 77 в схему. Кроме- того, счетчиком 93 фиксируется происшедшее в первом канале вытеснение обычной заявки. Аналогичные действия происходят, если оба канала заняты обслуживанием обычных заявок, а внов пришедшая заявка - приоритетная.

Если первый канал занят обслуживанием приоритетной заявки, а второй - :обычной, то вновь пришедшая приоритетная заявка застанет триггер 76 в единичном со стоянии. Сигнал проходит

по цепи: выход 62, элементы И 77, 81, j низкого приоритета устройства, выИЛИ 82, .переводя триггер 83 в единичное состояние. Вытеснение обычной заявки из,второго канала проходит по цепи: выход И 81, элемент ИЛИ 73, нуход третьего элемента И соединен со счетным входом счетчика заявок высокого приоритета и первым входом первого элемента ИЛИ, выход четвертого

2903446

левой вход триггера 71. После этого триггер переходит в единичное состояние по цепи: элемент 74- задержки, элемент ИЛИ 70, единичный вход триггера 71, что свидетельствует о занятости канала приоритетной заявкой. Факт вытеснения заявки фиксируется счетчиком 93 по цепи: элемент 74 задержки, элемент ИЛИ 90, счетчик 93.

JQ Сигналы о конце обслуживания приоритетных заявок фиксируются счетчиком 91 через элементы ИЛИ 86, И 84 для первого канала и элемент И 87 для второго канала. Сигналы о конце обJ5 служивания обычных заявок фиксируются счетчиком 92 через элементы ИЛИ 89, И 85 для первого канала и элемент И 88 для второго канала. Элементами И 84, 85 управляет триггер 76, а элементами И 87, 88 - триггер 83.

20

Таким образом, в результате моделирования по показаниям счетчиков известно общее число приоритетных заявок, поступивших в систему (счетчик 4); обжее число обычных заявок, по- ступив:ших в систему (счетчик 5); число заявок, не принятых к обслуживанию с первого раза, приоритетных

(счетчик 94) и обычных (счетчик 95); число обычных заявок, вытесненных из каналов приоритетными заявками (счетчик 93); число обслуженных при-, оритетных (счетчик 91) и обычных

(счетчик 92) заявок. Имея такие данные, при соблюдении условий статистического моделирования по количеству заявок можно определить вероятность состояний моделируемой СМО.

Формула изобретения

Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее блок моделирования очереди, состоявши из реверсивного счетчика очереди заявок высокого приоритета, реверсивного счетчика очереди заявок низкого приоритета, разрядные выходы

которых: подключены к входам соответственно первого и второго элементов И, третий и четвертый элементы И, первые входы которых являются соответственно входами заявок высокого

ход третьего элемента И соединен со счетным входом счетчика заявок высокого приоритета и первым входом первого элемента ИЛИ, выход четвертого

элемента И подключен к счетному входу счетчика заявок низкого приоритета и первому входу второго элемента ИЛИ, третий и четвертый элементы ИЛИ блок поиска свободных каналов, состоящий из двух элементов ИЛИ, блок обслуживания, состоящий из первого и второго генераторов случайньпс импульсов , первого и второго элементов И, счетчика обслуженных заявок высокого приоритета и счетчика обслуженных заявок низкого приоритета, о т- лич ающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет воспроизведения режима абсолютного приоритета в обслуживании без потерь поступивших заявок, блок моделирования очереди дополнительно содержит с пятого по седьмой элементы И, четыре элемента задержки, с третьего по восьмой элементы ИЛИ, блок поиска свободных каналов дополнительно содержит третий

рому входу второго элемента ИЛИ, выход шестого элемента И соединен с входом четвертог о элемента задержки, выход которого подключен к первому входу пятого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а его выход - с суммирую- входом реверсивного счетчика очереди низкого приоритета заявок, разрядные вьгходы которого соединены соответственно с входами шестого элемента ИЛИ, вычитающий вход реверсивного счетчика очереди заявок низкого приоритета подключен к выходу седьмо- 15 го элемента ИЛИ, выход шестого элемента ИЛИ подключен к прямому входу седьмого элемента И, инверсный вход которого соединен с выходом восьмого элемента ИЛИ, входы которого подключены соответственно к разрядным выходам реверсивного счетчика очереди заявок высокого приоритета, в блоке поиска свободных каналов выход первого элемента ИЛИ соединен с информационным

и четвертый элементы ИЛИ, три элемента запрета, пять триггеров, два эле- 25 входом первого элемента запрета, вы- мента задержки, десять элементов И, ход которого подключен к первому вхо- блок обслуживания дополнительно вклю- ДУ первого триггера, выход которого чает девять элементов ИЛИ, с третье- соединен с управляюп91м входом первого по десятый элементы И, три элемен- го элемента запрета и первыми входа- та задержки, четыре триггера, счетчик Л) ми первого и второго элементов И,

вытесненных заявок, счетчик заявок высокого приоритета, не принятых к обслуживанию с первого раза, счетчик заявок низкого приоритета, не принятых к обслуживанию с первого раза, причем в блоке моделирования очереди инверсный вход третьего элемента И соединен с выходом первого элемента И, а его выход соединен с первым входом пятого элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента задержки и к второму входу первого элемента ИЛИ, выход пятого элемента И соединен с входом второго элемента задержки, выход которого подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а выход - с суммирующим входом

реверсивного счетчика очереди заявок 50 того и пятого элементов И подключены

высокого приоритета, вычитающий вход которого подключен к, выходу четвертого элемента ИЛИ, инверсньй вход четвертого элемента И соединен с выходом второго элемента И, а выход Iчетвертого элемента И соединен с первым входом шестого элемента И, второй вход которого подключен к выходу третьего элемента задержки и вто- элемента И и первым входам девятого

to

. , 208

рому входу второго элемента ИЛИ, выход шестого элемента И соединен с входом четвертог о элемента задержки, выход которого подключен к первому входу пятого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а его выход - с суммирую- входом реверсивного счетчика очереди низкого приоритета заявок, разрядные вьгходы которого соединены соответственно с входами шестого элемента ИЛИ, вычитающий вход реверсивного счетчика очереди заявок низкого приоритета подключен к выходу седьмо- 15 го элемента ИЛИ, выход шестого элемента ИЛИ подключен к прямому входу седьмого элемента И, инверсный вход которого соединен с выходом восьмого элемента ИЛИ, входы которого подключены соответственно к разрядным выходам реверсивного счетчика очереди заявок высокого приоритета, в блоке поиска свободных каналов выход первого элемента ИЛИ соединен с информационным

25 входом первого элемента запрета, вы- ход которого подключен к первому вхо- ДУ первого триггера, выход которого соединен с управляюп91м входом первого элемента запрета и первыми входа- Л) ми первого и второго элементов И,

выход второго элемента запрета соединен с первым входом второго триггера, выход которого подключен к управляющему входу второго элемента заJJ прета и первым входам третьего, четвертого и пятого элементов И, выход первого элемента И соединен с первыми входами шестого и седьмого элементов И, а выход второго элемента И

40 подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второму входу третьего элемента И, первому входу восьмого элемента И и первому входу третьего триггера, первый выход которого че45 рез первый элемент задержки подключен к второму входу первого элемента И, а второй выход третьего триггера соединен с вторым входом второго элемента И, выходы третьего, четверсоответственно к входам третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом второго триггера, выход третьего элемента задержки со- 55 единеи с первым входом четвертого триггера, выход которого подключен к управляющему входу третьего элемента запрета, второму входу восьмого

десятого эдементов И, первый выход ятого триггера через второй элемент адержки соединен с вторым входом естого элемента И, выход которого i одключен к вторьм входам пятого и есятого элементов И и второму входу торого элемента ИЛИ, выход которого, оединен с вторым входом первого. триггера, выходы восьмого, девятого и десятого элементов И соединены соответственно с входами четвертого элемента ИЛИ, второй выход пятого триггера подключен к второму входу седьмого элемента И, выход которого соединен с вторыми входами четвертого и девятого элементов И, первым входом пятого триггера и третьим входом второго элемента ИЛИ, в блоке обслуживания выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом первого триггера,, второй вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого генератора случайных импульсов, выход первого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и первыми входами второго и третьего элементов И, выход второго элемента И подключен к первому входу второго триггера и первому входу третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом счетчика обслуженных заявок высокого приоритета, выход третьего элемента И соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом счетчика обслуженных заявок низкого приоритета, выход пятого элемента ИЛИ -подключен к первому входу третьего триггера, выход которого соединен с первым входом- четвертого элемента И, выход которого подключен к первому входу шестого элемента ИЛИ и первым входам пятого и шестого элементов И, выход пятого элемента И соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ и первым входом четвертого триггера, первый выход которого подключен к первому входу седьмого элемента И и второму входу шестого элемента И, выход которого соединен -с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход седьмого элемента ИЛИ подключен к второму входу второго триггера, первый выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И и первым входом восьмо 1290344 го

to

f5

20

25

клю мен эл под ве ИЛИ со эле три вто дев под эл эл со вы об се ро ду во ход че ко пя тр с и ИЛИ но во ди ге

jr чай вх пе со тр

40 ло ро мо вы со

45 эл оч ко пе ны

50 бл хо кл ме че че бл хо со де

30

55

344 го

10

5

0

5

элемента И, выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ и входам первогв и второго элементов задержки, выходы которых подключены к первым входам соответственно первого и восьмого элементов ИЛИ, выход второго элемента задержки соединен с первым входом седьмого элемента ИЛИ, второй выход второго триггера соединен с вторым входом второго элемента И и первым входом девятого элемента И, выход которого подключен к второму входу седьмого элемента И и первому входу десятого элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика заявок высокого приоритета, не принятых к обслуживанию с первого раза, выход седьмого элемента И подключен к второму входу шестого элемента ИЛИ, входу третьего элемента задержки и первому входу девятого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом четвертого триггера, второй выход которого подключен к вторым входам пятого и десятого элементов И, выход третьего элемента задержки соединен с первым входом пятого элемента ШШ и вторым входом восьмого элемента ИЛИ, вых:од которого подключен к счетному входу счетчика вытесненных заявок, вьпсод шестого элемента ИЛИ соединен с вторым входом третьего триггера, а выход второго генератора слуr чайных импульсов соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход первого элемента И блока обслуживания соединен с вторым входом третьего триггера блока, поиска свободных кана0 лов, вых:од третьего элемента И которого подключен к второму входу седьмого элемента ИЛИ блока обслуживания, выход третьего элемента ШШ которого соединен с первым входом четвертого

5 элемента ИЛИ блока моделирования очереди, выход восьмого элемента ШШ которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и информационным входом второго элемента запрета

0 блока поиска свободных каналов, выход восьмого элемента И которого подключен к третьему входу первого элемента ШШ блока обслуживания, выход четвертого элемента И которого подключен к второму входу пятого триггера блока поиска свободных каналов, выход четвертого элемента И которого соединен с вторыми входами пятого и девятого элементов ИЛИ блока обслу0

5

живания, выход десятого элемента И которого подключен к входу первого элемента задержки и второму входу четвертого элемента ИЛИ блока моделирования очереди, выход седьмого элемента И которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и информационным входом третьего элемента запрета блока поиска свободных каналов, выход девятого элемента И которого подключен к третьему входу пятого элемента ИЛИ блока обслуживания, выход четвертого элемента ИЛИ которого соединен с первым входом седьмого элемента ИЛИ блока моделирования очереди, второй вход седьмог элемента ИЛИ и вход третьего эле

мента задержки блока моделирования очереди соединены с выходом десятого элемента И блока поиска свободных | каналов и счетным входом счетчика заявок низкого приоритета, не принятых к обслуживанию с первого раза, блока обслуживания, выход пятого элемента И блока поиска свободных каналов соединен с вторыми входами восьмого и девятого элементов И блока обслуживания, второй вход седьмого элемента ИЛИ которого подключен к выходу третьего элемента И блока поиска свободных каналов, выход четвертого элемента ИЛИ которого подключен к второму входу четвертого триггера, блока поиска свободньк канала.

Фиг.1

Фиг. 2.

30

. Составитель В. Фукалов Редактор И. Рыбченко Техред Л.Сердюкова Корректор О, Луговая

Заказ 7904/48

Тираж 673Подписиое

ВНИИПИ Государствениого комитета СССР

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

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

5V

Фиг.З

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для моделирования процессов обслуживания в сложных системах. Цель изобретения - расширение функциональных -возможностей за.счет воспроизведения режима абсолютного приоритета обслуживания без потерь поступивших заявок. Устройство содержит блок моделирования очереди, состоящий из элементов И, ИЛИ, задержки и реверсивных счетчиков очереди заявок высокого и низкого приоритета, блок поиска свободных каналов, состоящий из элементов И, ИЛИ, задержки, запрета и TptirrepoB, и блок обслуживания, состоящий из злементов И, ШЩ, . задержки, триггеров, счетчиков обслуженных заявок высокого и низкого приоритета, счетчика вытесненных заявок, счетчиков заявок высокого и низкого приоритета, не принятых к обслуживанию с первого раза. 3 ил. с S (Л с |С ;о о оэ 4 4