Устройство для моделирования двухканальной системы массового обслуживания Советский патент 1989 года по МПК G06N7/08 

i4i СП

Ч t

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительнсгй техники и предназначено для моделирования процесса вероятностного рас- пределения и обслуживания поступивши или ожидающих заявок между свободными каналами системы массового обслуживания.

Целью изобретения является рас- ширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования ограниченной очереди при обслуживании группы одноприоритетных потоков заявок.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства для моделирования стохастической двухканальной системы массового обслуживания{ на фиг.2 - 1|)ункционапьная схема блока формиро- вания очереди.

Устройство содержит управляющий триггер 1, триггер 2;выбора режима, блоки 3 формирования очереди, второй элемент ИЛИ 4, шестой .5 и пятый 6 элементы ИЛИ, пятый 7, шестой 8, седьмой 9 и восьмой 10 эле- менты И, третий 11 и четвертый 12 элементы ИЛИ, первый 13 и второй 14 элементы И, первую 15 и вторую 16 модели обслуживающего прибора, каждая из которых состоит из триггера 17 и элемента 18 задержки, первьй 19 и v второй 20 формирователи импульсов, девятьп элемент И 21, первый эле- мент ИЛИ 22, седьмой элемент ИЛИ 23, реверсивньй счетчик 24 очереди, третий 25 и четвертый 26 элементы И, входы 27 и 28 триггера 1, входы 29 и 30 триггера 2 и информационные вхо ды;31 устройства.

Каждый блок 3 формирования очереди содержит первый элемент И 32, первый триггер 33, вычитающий счет- чик 34, четвертый элемент ИЛИ 35, второй элемент И 36, десятый элемент И 37, первый элемент ИЛИ 38, восьмой 39, девятый 40, четвертый 41 пятый 42, шестой 43 и седьмой 44 элементы И, второй 45 и третий 46 элементы ИЛИ, второй 47 и третий 48 триггеры и третий элемент И 49.

Сущность изобретения состоит в созданий на основе имеющейся допол- нительной замкнутой системы массового обслуживания (СМО), имеющей два обслуживающих прибора для обслуживания потока из п заяйок, где п - ко

5

5

0

: 5 0

5

е

0

нечное число, каждая из которых поступает на обслуживание согласно соответствующему ей закону распределения интервалов времени между соседними поступлениями на обслуживание и каждой из которых присваивается номер очереди, согласно которому заявка будет обслужена после ожидания обслуживания в случае, если в момент ее поступления будут заняты оба канала обслуживания.

Если 1 - интенсивность поступления на обслуживание i-ro требования в замкнутой СМО, то суммарная интенсивность поступления на обслуживание всех п требований соответствует ве- . -. п

личине Л X. ; Заявка в замкнутой i «

СМО обслуживаются любым свободным обслуживающим прибором по мере поступления их на обслуживание. Если в момент поступления какого-то требования оба обслуживающих прибора окажутся занятыми, это требование ожидает обслуживания и ему присваивается номер, под которым оно поступило в очередь и согласно которому оно потом будет обслужено по мере освобождения обслуживающих приборов. По мере поступления требований нЙ обслуживание или в очередь величина Л уменьшается на величину интенсивностей поступления на обслуживание, соответствующих тем требованиям, которые поступили соответственно или на обслуживание в один из обслуживакщих приборов, или в очередь.

Устройство может функционировать в двух режимах: как двухканальная СМО с отказами и одним потоком заявок и как двухканальная СМО с ограниченной очередностью и несколькими потоками заявок.

Модели обслуживаюш;их приборов являются каналами СМО. Каждый из каналов обслуживания может быть в одном , из двух состояний: занят обслуткивани- ем заявки или свободен. Заявки (требования) принимаются к обслуживанию в период времени, когда канал свободен.

Наличие высоких единичных потенциалов на блокирующих выходах моделей обслуживающих приборов свидетельствует о свободном состоянии соответству- кщего канала.

Если устройство работает в перво режиме, то в качестве требований на обслуживание выступают только те импульсы, которые поступают на первый 31 информационный вход устройства. Если устройство работает во втором режиме, то в качестве требозаний на обслуживание выступают отдельные импульсы из общих потоков импульсов поступающих на информационные входы 31, Если рассмотреть какой-то из информационных входов 31. , то из потока импульсов с интенсивностью 7i; поступающих на этот информационный Вход 31;, поступят на обслуживание только те требования (импульсы), которые поступают п период времени, когда

любая из моделей обслуживающих приборов не занята обслуживанием требования, поступившего ранее именно, по входу 31;, причем если какая-то из моделей обслз живающих приборов занята обслуживанием требования, поступившего по входу 31-, то другая модель обслуживающего прибора, если она свободна, не может принять на об сл :8сивание в этот период времени следующее требование, поступающее также по этому входу,

обе модели обслуживающих приборов заняты обслуживанием требований, поступивших по другим информационнь1м входам, кроме входа 31- .

При этом, если требование поступает по информационному входу 31ч , а в этот период времени обе модели обслуживающих приборов заняты обслу- живанием требований, поступивших по двум другим информационным входам, это требование становится (запоминается) в очередь в соответствующем блоке 3, где ему присваивается но- мер очереди, согласно которому он будет обслужен, если в аналогичной ситуации по другим информационным входам ранее поступили требования и стали в очередь меньшими номерами. Блок 3 можно рассматривать как место очереди и если оно будет занято, то импульсы, поступившие по соответствующему информационному входу 31, не будут приняты ни на обслуживание, ни в очередь.

Предположим положительную логику работы устройства.

Триггеры 17, 18, 33, 47

и 48 переводятся в единичное состояние заданными фронтами импульсов, поступающих соответственно на их инверсны единичные входы. Эти же триггеры переводятся в нулевое состояние также задними фронтами импульсов (кроме триггера 33), поступающими на их инверсные нулевые входы. Триггер 33 переводится в нулевое состояние передним фронтом импульса, поступающе- го на его прямой нулевой бход.

с 10 5

0 О

5

5

0 5

Реверсивный счетчик 24 изменяет свои состояния в моменты действия передних фронтовых импульсов, поступающих на его суымирующяй или вычитающий входы. Число требований, ожидающих обслуживания, в двоичном коде подается с разрядных выходов ревер- . сивного счетчика 24 на информационные входы вычитающих счетчиков 34 всех блоков формирования очереди и записывается в соответствующие счетчики 34 в момент действия задних фронтов импульсов, поступающих на .е.го инверсные входы записи. Вычитание состояний счетчиков 34 происходит в моменты действия задних фронтов импульсов, поступающих на вычитакнцие входы.

Устройство работает следующим образом.

При функционировании устройства в первом режиме триггер 2 установлен в единичное состояние. Единичным потенциалом с прямого выхода триггера 2 открывается элемент И 25. Через этот элемент на обслуживание поступают требования (импульсы) только с первого информационного входа 31. Далее требования через элемент ИЛИ 4 поступают на входы элементов И 7-10. В зависимости от состояния управляющего триггера 1, в которое он устанавливается с заданной вероятностью сигналами, поступающим на его входы, заявка поступает в первый или во второй канал через соответствующий элемент И 7 или 8 при наличии единичных потенциалов на блокирующих выходах моделей 15 и 16 обслуживающих приборов в случае, если оба канала свободны. В этом случае через элементы И 9 и 10 заявки не проходят, так как на их инверсных входах при- сутств ртот единичные потенциалы, за- пирающие эти элементы. Далее через

1451720 ны

10

20

соответствующие элементы ИЛИ 11 и 12 и элементы И 13 и 1А заявка поступает непосредственно на информационные входы соответствующей модели обслуживающего прибора.

В случае, если один из каналов занят, открывающий один из соответствующих элементов И 9 и 10 разрешает прохождение заявки в другой свободный канал, а отсутствие единичного сигнала от моделей обслуживающих приборов на входах элементов И 13 и 14 запрещает прохождение заявки в занятый канал. В случае, если оба канала 15 заняты, заявка из-за отсутствия едд- ничнЕ)1х потенциалов на соответствующих входах элементов И 5 и 6 получает отказ,

Требование, поступившее на информационный вход модели обслуживающего прибора, поступает на вход соответственно элемента 18 задержки и на ин- версньй нулевой вход триггера 17, переводя последний в нулевое состояние. Через промежуток времени, определяемый задержкой сигнала в соответствующем элементе задержки, импульс (требование) воздействует на соответствующий инверсный единичный вход триггера 17, переводя его в единичное состояние. В результате моделируется обслуживание в моделях обслуживающих приборов.

Для перевода устройства во второй режим по шине 30 поступает сигнал на нулевой вход триггера 2 и устанавливает его в нулевое состояние. При этом единичным потенциалом с инверсного выхода триггера 2 открывается элемент И 26. Через этот элемент на обслуживание поступает тре- бовагше, поступающее с выхода элемента ИЛИ 6. Последний объединяет выходы блоков 3, по которым поступают импульсы, имитирующие заявки замкнутой CMC, требующие обслуживания. Реверсивный счетчик 24 находится в нулевом исходном состоянии.

, вьфабатывает также низкий поте циал на выходе элемента И 21, кото подается на вход элемента И 32 и з рывает его. Одновременно соответст ющие потенциалы с инверсных выход управляющего триггера 1, первого и второго триггеров 17, подаваемые н соответствующие входы элементов И 44 и ИЛИ 45 и 46, создают цепь про хождения для импульса, поступающег с информационного входа 31 через э мент ИЛИ 38 на инверсный единичный вход одного из триггеров 47 или 48 Так как в исходном состоянии тригг ры 33, 47 и 48 находятся в нулевом состоянии, единичными потенциалами с их инверсных выходов, поступающи на соответствующие входы элемента 49, последний откроется. Через эле мент ИЛИ 38 и элемент И 49 требова с информационного входа 31 и далее через элемент ИЛИ 6 проходит на об служивание в соответствующий канал

25 обслуживания, причем, если это тре бование поступает на обслуживание первую модель обслуживающего прибо это же требование переводит в един ное состояние соответствующий этой

30 модели триггер 47, а если требован поступает на обслуживание во втору модель обслуживающего прибора, в единичное состояние переводится триггер 48. После этого нулевым по

35 тенциалом с инверсного выхода соот ветствующего триггера 47 или 48 за рывается элемент И 49 и не пропуск ет в каналы обслуживания следующие импульсы, поступающие по информаци

40 онному входу 31. Соответствующий е ничный потенциал с прямого выхода триггера 47 или 48 подается на управляющий вход соответствующего эл мента И 39 или 40 и открывает его.

45 момент окончания обслуживания данн требования на выходе соответствующ формирователя 19 или 20 импульсов формируется короткий по длительнос импульс, который проходит через со

Блок 3 функционирует следующим об- 50 ветствующий открытый элемент И 39

451720 ны

10

20

15

, вьфабатывает также низкий потенциал на выходе элемента И 21, который подается на вход элемента И 32 и закрывает его. Одновременно соответствующие потенциалы с инверсных выходов управляющего триггера 1, первого и второго триггеров 17, подаваемые на соответствующие входы элементов И 41- 44 и ИЛИ 45 и 46, создают цепь прохождения для импульса, поступающего с информационного входа 31 через элемент ИЛИ 38 на инверсный единичный вход одного из триггеров 47 или 48. Так как в исходном состоянии триггеры 33, 47 и 48 находятся в нулевом состоянии, единичными потенциалами с их инверсных выходов, поступающими на соответствующие входы элемента И 49, последний откроется. Через элемент ИЛИ 38 и элемент И 49 требование с информационного входа 31 и далее через элемент ИЛИ 6 проходит на обслуживание в соответствующий канал

25 обслуживания, причем, если это требование поступает на обслуживание в первую модель обслуживающего прибора, это же требование переводит в единичное состояние соответствующий этой

30 модели триггер 47, а если требование поступает на обслуживание во вторую модель обслуживающего прибора, в единичное состояние переводится триггер 48. После этого нулевым по35 тенциалом с инверсного выхода соответствующего триггера 47 или 48 закрывается элемент И 49 и не пропускает в каналы обслуживания следующие импульсы, поступающие по информаци- .

40 онному входу 31. Соответствующий единичный потенциал с прямого выхода триггера 47 или 48 подается на управляющий вход соответствующего элемента И 39 или 40 и открывает его. В

45 момент окончания обслуживания данного требования на выходе соответствующего формирователя 19 или 20 импульсов формируется короткий по длительности импульс, который проходит через соот- 50 ветствующий открытый элемент И 39

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и предназначено для моделирования процесса вероятностного распределения и обслуживания поступивших или ожидающих заявок между свободными каналами системы массового обслуживания (СМО). Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования ограниченной очереди при обслуживании группы одноприоритетных потоков заявок. Поставленная цель достигается введением в устройство управляющего триггера и группы блоков формирования очереди. Устройство моделирует работу СМО, имеющей два обслуживающих прибора для обслуживания группы потока заявок, каждая заявка из которых поступает на обслуживание согласно соответствующему ей закону распределения интервалов времени между соседними поступлениями на обслуживание и кажд.ой из которых присваивается номер очереди, согласно которому заявка будет обслужена после ожидания обслуживания в случае, если в момент ее поступления будут заняты оба канала обслуживания. 2ил. ш (Л

разом.

В исходном состоянии триггеры 33, 47 и 48 находятся в нулевом состоянии. Допустим, что в свободном состоянии находится хотя бы один из каналов обслуживания. При этом нулевой потенциал с инверсного выхода первого или второго триггера 17 или обоих сразу, если оба канала обслуживания свободили 40 на инверсный нулевой вход соответствующего триггера 47 или 48 и переводит его в нулевое состояние.

При занятых обоих каналах обслу- живания на выходе элемента И 21 формируется высокий потенциал, который с высоким потенциалом с инверсного выхода триггера 33 подается на входы элемента И 32 и открывает его.

7

Импульс, имитирующий требование, поступает с информационного входа 31 через элемент И 32 и элемент ИЛИ 35 на суммирующий вход реверсивного счетчика 24 и переводит его в первое состояние, это означает, что в один из блоков 3 поступило требование в очередь для обслуживания и номер очереди этого требования - первый. Задним фронтом импульса, имитирующего это требование и поступающего также на инверсный вход записи соответствующего счетчика 34, код первого состояния из счетчика 24 переписывается в счетчик 34 соответствующего блока 3. Теперь открьгеается элемент И 37, так как на его входе присутствует единичный потенциал с выхода элемента ИЛИ 35. На выходе элемента ИЛИ 35 присутствует низкий потенциал только при нулевом состоянии вычитающего счетчика 34. При первом состоянии вычитающего счетчика 34 на всех входах элемента И 36 присутствуют единичные потенциалы, которые открывают его. В момент освобождения любого из каналов обслуживания на выходе соответствующего формирователя 19 или 20 импульсов формируется короткий импульс, которы через элемент ИЛИ 22 и элемент И 37 и далее через элемент И 36, элемент И 49 и элемент ШШ 6 имитирует посг тупление в освободившийся канал на обслуживание i-ro требования из очереди. При этом этот же импульс с выхода элемента И 37 поступает на. вычитающий вход счетчика 34, а через элемент ИЛИ 23 - на вычитакщий вход реверсивного счетчика 24 и обнуляет их, пройдя предварительно по информационному входу через элемент И 36 и далее на прямой нулевой вход триггера 33 и также обнулив его. Таким образом блок переводится в исходное состояние.

Аналогичным образом для рассматриваемого случая импульсы, поступающие .по другим информационным входам 31 j (j i) , увеличивают состояние реверсивного счетчика 24. При поступлении по соответствующему информационному входу 31; очередного импульса по приведенному выше алгоритму увеличивается состояние счетчика 24, после чего это состояние переносится в счетчик 34 соответствующего блока 3. После этого состояние соответствую517208

щего вычитающего счетчика 34 блока 3 не изменяется, так кяк в этом блоке триггер 33 переходит в единичное состояние, а нулевой потенциал с его инверсного выхода закрывает элемент И 32, не позволяя следующим импульсам проходить через элемент И 32 на инверсньш вход, записи счетчика 34,

0 Таким образом в блоке 3 устанавливается номер очереди для j-ro требования в соответствии с состоянием соответствующего вычитающего счетчика 34. По мере освобожд.ения любого из

15 каналов обслуживания импульсы с выхода элемента ИЛИ 22 через элементы И 37 тех блоков 3, в которых хранятся ожидающие обслуживания требования с соответствующим номером очереди,

0 поступают на вычитающие входы соответствующих им счетчиков 34 и через - элемент ИЛИ 23 на вычитающий вход счетчика 24 и уменьшают их состояния независимо от состояния триггера 33.

5 При этом постоянно в реверсивном

счётчике 24 отслеживается количество требований, ожидающих обслуживания, которое является исходным числом для присваивания номера очереди тому

0 требованию, которое поступило вслед за находящимся в очереди, а в каждом из блоков 3 учитывается номер очереди, под которым соответствующее требование поступит на. обслуживание.

5

Формула изобретения

Устройство для моделирования двухканальной системы массового об0 служивания, содержащее триггер выбора режима, входы которого являются входами выбора режима работы устройства, девять-элементов И, семь элементов 1ШИ, реверсивный счетчик оче5 реди, два формирователя импульсов и две модели обслуживающего прибора, каждая из которых состоит из элемента задержки и триггера, единичный вход триггера и вход элемента задерж0 ки в каждой модели обслуживающего

прибора объединены и подключены соответственно к выходам первого и второго элементов И, прямые выходы триггеров первой и второй модели обслужи5 вающего прибора соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов И, инверсные выходы триггеров подключены к входам соответственно первого и второго формиро

9

вателей импульсов, выходы которых соединены соответственно с входами первого элемента ИЛИ, выходы триггера выбора режима соединены с первым входами соответственно третьего и четвертого элементов И, выходы которых подключены соответственно к входам второго элемента ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет моделировани ограниченной очереди при обслуживании группы одноприоритетных потоков заявок, оно дополнительно содержит управляющий триггер и группу блоков формирования очереди, каждый из котрых содержит три триггера, вычитающ счетчик, десять элементов И и четыр элемента ИЛИ, причем в блоке формирования очереди выход первого элемента И соединен с инверсным нулевы входом первого триггера и входом записи вычитающего счетчика, выход ; второго элемента И соединен с едининым входом первого триггера и первы входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первым входам третьего, четвертого, пятого, шесто и седьмого элементов И, выходы четвертого и пятого элементов И соединены соответственно с входами второ элемента ИЛИ, выход которого подключен к инверсному нулевому входу второго триггера, выходы шестого и седмого элементов И соединены соответсвенно с входами третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к инверсному нулевому входу третьего - триггера, инверсные выходы второго третьего триггеров соединены соответственно с вторым и третьим входами третьего элемента И, прямые входы второго и третьего триггеров подключены к первым входом соответственно восьмого и девятого элементов И, выходы которых соединены с инверсными единичными входами соответственно второго и третьего триггеров, прямые разрядные выходы вычитающего счетчика подключены соответственно к входам четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом десятого элемента И, выход которого соединен с вычитающим входом вычитающего счетчика и первым входом второго элемента И, остальные входы которого под

10

5

0

5

ключены к прямому выходу первого разряда вычитающего счетчика и инверсным разрядным выходам, начиная с второго вычитающего счетчика, инверсный выход первого триггера подключен к четвертому входу третьего элемента И и первому входу первого элемента И, второй вход которого и второй вход первого элемента ИЛИ объединены и являются соответствующими информационными входами устройства, в каждой модели обслз живаю- щего прибора выход элемента задержки соединен с инверсным единичным входом триггера своей модели обслуживающего прибора, входы управляющего триггера являются управляющими входами устройства, а прямой и инверсный выхоцы управляюш,его триггера соединены соответственно с первыми входами пятого и шестого элементов И устройства, выходы которых соединены с первыми входами соответственно третьего и четвертого элементов ИЛИ устройства, выходы которых подключены к вторым входам соответственно первого и второго элементов И устройства, выход второго элемента ИЛИ уст ройства соединен с прямыми входами седьмого и восьмого элементов И устройства и вторыми входами пятого и шестого элементов И устройства, ин- версньш вход седьмого элемента И

5 устройства подключен к прямому выходу триггера первой модели обслуживающего прибора, а выход седьмого элемента И устройства соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ уст- ,

0 ройства, инверсный вход восьмого элемента И устройства подключен к прямому выходу триггеров второй модели обслуживающего прибора, а выход восьмого элемента И устройства под5 ключен к второму входу третьего элемента ИЛИ устройства, второй вход третьего элемента И устройства соединен с первым информационным входом устройства, а второй вход четвертого элемента И устройства соединен с выходом пятого элемента ИЛИ устройства, выходы шестого и седьмого элементов ИЛИ устройства подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика очереди, а инверсные выходы триггеров моделей обслуживающего прибора подключены соответственно к входам девя0

0

5

111

того элемента И устройства, выход которого подключен к третьим входам первых элементов И устройства всех блоков формирования очереди, выходы первых элементов И которых соединены соответственно с входами шестого элемента ИЛИ устройства, выход первого формирователя импульсов которого подключен к вторым входам восьмых элементов И всех блоков формирования очереди, выходы третьих элементов И которых соединены соответственно с входами пятого элемента ИЛИ устрой-. ства, выход первого элемента ИЛИ ко- ;торого подключен к вторым входам десятых элементов И всех блоков формирования очереди, выходы десятых элементов И которых подключены соответственно к входам седьмого элемента ИЛИ устройства, разрядные выходы реверсивного счетчика очереди которого подключены соответственно к разряд720

12

ным входам вычитающих счетчиков всех блоков формирования очереди, вторые входы девятых элементов И которых соединены с выходами второго формирователя импульсов устройства, инверсный выход триггера первой модели обслуживающего прибора соединен с первыми инверсными входами четвертых и пятых элементов И и вторым входом седьмых элементов И всех блоков формирования очереди, вторые входы пятых и шестых элементов И и инверсные входы седьмых элементов И всех блоков формирования очереди подключены к инверсному выходу триггера второй модели обслуживающего прибора, вторые-инверсные входы четвертых элементов И и третьи входы шестых элементов И всех блоков формирования очереди подключены к инверсному выходу управляющего триггера устройства.

«fff/

.

t:

2

ЗП

«г

ru

45

47

Кб

49

LP

46

Ptia.2