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

.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для моделирования многоканальной системы массового обслуживания с отказами.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет Моделирования вероятностного распре- Деления заявок между каналами обслуживания по заданному закону. : На фиг о 1 приведена структурная :хема устройства; на фиг. 2 - структурная схема коммутатора; на фиг.З - структурная схема регистра несов- йестных случайных событий (разрядов) Устройство содержит источник 1 входного потока заявок, генерато- ров 2 случайного потока импульсов,

ти А,-

N

Ач ., i 1,N случай10

ных потоков импульсов.

с помощью соответствующих преобра зователей 5 код - интенсивность каждый выходной поток-Ti;, 1 1,N коммутатора 4 преобразуется в случайный поток ртпульсов с интенсивностью ЛХ; Г -2 , где X, - га-разрядный

двоичный код, находящийся в i-м регистре группы 6.

Пусть в начальный момент времени все каналы обслуживания группы 10 )5 свободны. Свободному состоянию любого канала соответствует нулевой уровень сигнала на его выходе, поэтому все элемент ЗАПРЕТ .7 открыты для прохождения потоков на соответству:Ьлемент ЗАПРЕТ 3, коммутатор 4, груп-20 ««чие входы регистра 8. Первьй по преобразователей 5 код - интен- фивность потока импульсов, группу 6 ))егистров памяти, группу элементов ЗАПРЕТ 7, регистр 8 несовместных фобытий, группу элементов И 9, груп- 25 у 10 каналов обслуживания, счетчик 1 необслуженных заявок, второй эле- ijieHT И 12, первый элемент И 13. Коммутатор 4 содержит элемент $АПРЕТ 14, счетчик 15, демультиплек- зо Сор 16 и генератор 17 импульсов При Ь1сокой частоте генератора 17 fp-(4... 5), где-7 0 - интенсивность вход- ного случайног о потока импульсов ге- йератора 2, состояния счетчика 15 33 моменты опроса демультиплексора независимы и равновероятны, что обеспечивает разделение входного потока lift независимые потоки импульсов с (Одинаковыми интенсивностями.

Элемент ЗАПРЕТ 14 служит для ис- йлючения случаев дробления импуль- ctoB потока на выходах коммутатора 4„

Регистр 8 содержит триггеры 18 и элементы ИЛИ 19.

Каждый канал обслуживаниягруп- Оы 10 представляет собой времязада- 1(|)щее устройство и может быть выполнен в виде блока случайной временной задержки.

Устройство работает следующим образом.

Случайньй поток 7i, импульсов с выхода генератора 2 через .открытый в отсутствие импульсов-заявок элемент ЗАПРЕТ 3 поступает на вход ком- 5 .Нутатора 4, на выходах которого поток импульсов разделяется на N независимых и одинаковых по интенсивнос35

40

45

50

менту появления импульс из совокупности потоков переводит соответствующий разряд (триггер) регистра 8 в 1 и сбрасьшает предшествзгющий по моменту времени разряд (триггер) в Аналогично действует и каждый последующий импульс любого другого потока. В итоге в регистре 8 воспроизводится дискретньй марковский процесс с непрерьгоным временем и N состояниями, описываемый матрицей бе- зусловных интенсивностей перехода (интенсивности в столбцах матрицы одинаковы)о

На выходах регистра 8 формируется полная группа ортогональных случайных двоичных сигналов с вевоят- ностями

I,. -Ji

PI N

jcT

Случайные двоичные сигналы с параметрами р. являются управлякндими для соответствующих элементов И 9, на первые входы которых поступают импульсы-заявки от источника 1 При вьшолнении условная N .j, где интенсивность потока заявок источника 1, с помощью элементов И 9 реализуются случайные независимые испытания, исходами которых являются случайные события, заключающиеся в прохождении заявки источника 1 на i-й свободньй канал обслуживания в соответствии с заданньш дискретным распределением вероятностей.

Допустим, что первая заявка источника, 1 поступила на вход канала обслуживания, тогда сигнал на

ти А,-

N

Ач ., i 1,N случай

ных потоков импульсов.

с помощью соответствующих преобразователей 5 код - интенсивность каж дый выходной поток-Ti;, 1 1,N коммутатора 4 преобразуется в случайный поток ртпульсов с интенсивностью ЛХ; Г -2 , где X, - га-разрядный

двоичный код, находящийся в i-м регистре группы 6.

Пусть в начальный момент времени все каналы обслуживания группы 10 свободны. Свободному состоянию любого канала соответствует нулевой уровень сигнала на его выходе, поэтому все элемент ЗАПРЕТ .7 открыты для прохождения потоков на соответству««чие входы регистра 8. Первьй по мо5о

5

5

0

5

0

менту появления импульс из совокупности потоков переводит соответствующий разряд (триггер) регистра 8 в 1 и сбрасьшает предшествзгющий по моменту времени разряд (триггер) в Аналогично действует и каждый последующий импульс любого другого потока. В итоге в регистре 8 воспроизводится дискретньй марковский процесс с непрерьгоным временем и N состояниями, описываемый матрицей бе- зусловных интенсивностей перехода (интенсивности в столбцах матрицы одинаковы)о

На выходах регистра 8 формируется полная группа ортогональных случайных двоичных сигналов с вевоят- ностями

I,. -Ji

PI N

jcT

Случайные двоичные сигналы с параметрами р. являются управлякндими для соответствующих элементов И 9, на первые входы которых поступают импульсы-заявки от источника 1 При вьшолнении условная N .j, где интенсивность потока заявок источника 1, с помощью элементов И 9 реализуются случайные независимые испытания, исходами которых являются случайные события, заключающиеся в прохождении заявки источника 1 на i-й свободньй канал обслуживания в соответствии с заданньш дискретным распределением вероятностей.

Допустим, что первая заявка источника, 1 поступила на вход канала обслуживания, тогда сигнал на

314

выходе канала обслуживания принимает значение 1 и закрывает соответствующий элемент ЗАПРЕТ 7. На интервале времени между первой и вто- рой заявкой источника 1 в регистре 8 воспроизводится дискретный марковский процесс с меньшим на единицу числом состояний, равным числу свободных каналов обслуживания в труп- пе 10. Поэтому выбор свободного канала обслуживания второй заявкой источника 1 осущетсвляется в соответствии с заданным /1искретным распределением вероятностей/ сокращенкьм на од- ну позицию р., i 1, N-1, т.е. при сохранении заданного относительного приоритета каналов.

Аналогична работа устройства на интервале между второй и третьей,

третьей и четвертой и т.д. заявками источника 1 при условии неосвобождения ни одного из занятых каналов. Освобождение любого канала обслуживания, спустя время обслуживания заяв- ки, приводит к увеличению числа разрядов регистра 8, участвующих в фор- мировании марковского процесса, а следовательно, и к увеличению числа исходов при проведении испытаний по выбору свободного канала с помощью элементов И 9, В том случае, когда заняты все каналы обслуживания, на , выходе элемента И 12 присутствует 1, которая от1фывает элемент И 13 для подсчета счетчиком 11 числа .заявок, получивших отказ в обслуживании о

Для повышения надежности процесса выбора с помощью элементов ЗА- ПРЕТ 7 свободного канала обслуживания служит элемент ЗАПРЕТ 3. Он ис- 1ключает путем подачи на его инверс- ньй вход импульса-заявки смену состояний регистра 8, а следовательно, и состояний элементов И 9 на время прохождения импульса-заявки в свободньй канал обслуживания.

Формула изобретения

Устройство для моделирования системы массового обслуживания, содержащее источник входного потока заявок, группу элементов И и группу

5

0

5 . 0 ц

о д

0

13

каналов обслуживания заявок, выполненных в виде блоков случайной временной задержки, входы которых соединены соответственно с выходами элементов И группы, от.личающе- е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования вероятностного распределения заявок между каналами обслуживания по заданному закону, оно дополнительно содержит счетчик необслу- женных заявок, первый и второй элементы И, группу регистров памяти, генератор случайного потока импульсов, элемент запрета, группу элементов запрета, коммутатор, группу преобразователей код - интенсивность потока импульсов и регистр несовместных со- бьп-ий, причем разрядные входы регистра несовместных событий подключены соответственно к выходам элементов запрета группы, а разрядные вькоды регистра несовместных событий подключены соответственно к первым входам элементов И группы, вторые входы которых, первый вход первого элемента И и управлякщий вход элемента запрета подключены к источника входного потока заявок, информацион- ньй вход элемента запрета соединен с. выходом генератора случайного потока импульсов, а выход элемента запрета подключен к информацоинному входу коммутатора, выходы которого соединены соответственно с информационными входами преобразователей код - интенсивность потока импульсов группы, установочные входы которых подключены соответственно к разрядным выходам регистров памяти группы, выходы преобразователей код - интенсивность потока импульсов группы соединены соответственно с информационными входами элементов запрета группы, а управляющие входы элементов запрета группы соединены соответственно с выходами блоков случайной временной задержки группы каналов обслуживания и входами второго элемента И, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика необслуженных заявок.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для моделирования многоканальной системы массового обслуживания с отказами. Цель изобретения- расширение функциональных возможностей устройства путем моделирования . вероятностного распределения заявок между каналами обслуживания по за- . данному закону. Это достигается введением в устройство генератора случайного потока импульсов; элемента запрета, коммутатора, группы регистров памяти, группы преобразователей код - интенсивность потока импульсов, группы элементов запрета, первого и второго элементов И, регистра несовместных событий и счетчика необслуженных заявок. 3 ил. § W