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

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании многоканальных систем массового обслуживания.

Цель изобретения - расщирение функциональных возможностей за счет исключения потери заявок при отказах каналов.

На фиг.1 изображена схема устройства, где раскрыт первый канал; на

фиг.2 - схема устройства, где раскрыт последний канал.

Устройство содержит генератор 1 случайного поток.а импульсов, К каналов 2 моделирования, каждый из которых содержит генератор 3 счетных импульсов, первый элемент ИЛИ 4, генератор 5 случайных интервалов време ни работы, первый элемент И 6, генератор 7 слуЧ4айных интервалов времени

3П0

обслуживания заявок, первый дифференцирующий элемент 8, второй элемент И 9, блок 10 счетчиков, второй ференцирующий элемент 11, третий элемент И 12, генератор U случайных интервалов времени восстановпения, второй триггер 14, четвертый элемент И 15, в последнем канале второй элемент ИЛИ 16, третий дифференцирующий элемент 17, первый триггер 18, пятый элемент И 19, реверсивный счетчик 20 регистр 21 памяти, генератор 22 слу чайных интервгшов времени технического обслуживания, третий триггер 23, шестой элемент И 24, четвертый диф ференцирующий элемент 25, счетчик 26 общего количества заявок, в последнем канале - седьмой элемент И 27. УсТ ройство также содержит группу элемен- тов ИЛИ 28 и группу элементов И 29. В состав каналов 2 моделирования обслуживания также входят четвертый триггер 30, пятый дифференцирующий элемент 31, элемент 32 задержки, восьмой элемент И 33 и элемент НЕ 34 Позициями 35 45 обозначены входы и выходы отдельных элементов. В состав канала моделирования обслуживани входит третий элемент ИЛИ 46, а в состав устройства - генератор 47 заявок.

Устройство моделирует процесс функционирования CMC, имеющей К каналов обслуживания, каждый из которых может находиться в четырех режимах (состояниях): работа, отказ, восстановление, техническое обслуживание по наработке. Обслуткивание заявок происходит только во время работы. Окончание режима работы соответствует наступлению отказа, при этом канал переходит в режим восстановления и одновременно открывает следующий канал, куда поступает очередная заявка, необслуженная из-за отказа заявк возвращается на вход готового к работе канала. При истечении некоторого заданного времени наработки каждый К-й канал переходит в режим технического обслуживания, заявки, поступающие во время режимов восстановления или технического обслуживания в (К-1) канале, обслуживается в К-м канале.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 случайного потока импульсов вьфабатывает импульс, кото

0 5 О

5

5

0

5

рый запускает генератор 47 заявок, в каждом канале генератор 3 счетных импульсов, а также, проходя через прямой вход элемента ИЛИ 4, в каждом канале запускает генератор 5 случайных интервалов времени работы. На выходе генератора 5 формируется случайный интервал времени, соответствующий продолжительности режима рабо ты. Заявки с выхода генератора 47 поступают на второй вход открытого элемента И 6 и запускают генератор 7 случайных интервалов времени обслуживания, который формирует интервал времени обслуживания заявок. По окончании этого интервала импульс с выхода дифференцирующего элемента 8 через элемент И 9 при наличии напряжения на генераторе 5 поступает на первый вход блока 10 счетчиков, где подсчитывается общее число обслуженных заявок в К-м канале системы.

По окончании интервала времени работы импульс, имитирующий отказ, с выхода дифференцирующего элемента 11 через элемент И 12 запускает генератор 13 случайных интервалов времени восстановления. На выходе генератора 13 формируется интервал времени, соответствующий режиму восстановления. Этот же импульс поступает на единичный вход триггера 14 и опрокидывает его, после чего напряжение с выхода триггера 14 поступает на вход элемента И 15. На второй вход элемента И 15 поступают счетные импульсы от генератора 3, которые, проходят на третий вход блока 10 счетчиков, подсчитывающего время восстановления канала. По окончании интервала времени восстановления импульс с выхода дифференцирующего элемента 17 через первый инверсный вход элемента ИШ 4 запускает генератор 5, вновь переводя К-й канал в режим работы. Этот же импульс поступает на нулевой вход триггера 14, после чего счетные импульсы не поступают на третий вход блока счетчиков 10. Импульс с выхода элемента ИЛИ 4 поступает также на единичный вход триггера 18, напряжение с выхода которого подается на вход элемента И 19, на второй вход которого поступают счетные импульсы от генератора 3. Счетные импульсы проходят на вычитающий вход реверсивного счетчика 20, и соответствующее заданному вре515

меня наработки число начинает умень-- шаться.

Одновременно счетные импульсы пос тупают на четвертый вход блока 10 счетчиков, где подсчитывается общее время нахождения системы в режиме работы. По окончании интервала времени работы импульс с выхода элемента И 12 поступает на нулевой вход триггера 18, после чего счетные импульсы не проходят на счетчик 20 и четвертый вход блока 10 счетчиков. Как только показания реверсивного счетчика 20 примут нулевое значение, импу1гьс с его вьп о71:а запускает гене-- ратор 22 случайных интервалов времени, который начинает формирова1гие

интервала времени, соответствующего режиму технического обслуживания. Этот же импульс поступает на устано- вочньй вход генератора 5, при этом заканчивается интервал времени работы. Канал переходит в режим восс а- 11овления, так как }1апряжение с выход генератора 22 подается на пторой инверсный лход элемента И 12 и запре иается прохождение импульса на генератор 13. Импульс с реверсивного счетчика 20 поступает также на еди- 11ИЧИЫЙ в:;од триггера 23, напряжение с выхода которого подается на второй вход элемента И 24, на первый вхпд которого поступают счетные импульсы от 1-енер,1тора 3. Эти импульсы проходят на второй вход блока 10 счетчиков, где подсчитывается общее время нахождения системы в режиме технического обслуживания. По окончании интервала времени технического обслуживания на выходе дифференцирующего элемента 25 появляется импульс, который через второй инверсный вход элемента №ТИ 4 поступает на запуск генератора 5, переводя канал в режим работы. Этот же импульс поступает на нулевой вход триггера 23, после чего прекращается поступление счетных импульсов на второй вход блока 10 счетчиков, а также поступает на вход регистра 21, в котором записано число, соответствующее заданному времени наработки. Это число с приходом импульса записывается в параллельном коде в реверсивный счетчик 20

В режимах работы восстановления и технического обслуживания с выходов генератора 22, 7, 13 соответственно

6

ПЛИ 28,

0

(ерез элемент И.чи 1Ь поступает импульс на первый вход элемента И 29.

На второй вход элемента И 29 поступают заявки от генератора 2 заявок и проходят на второй канал моделиро-- иания для их обслуживания. Аналогично при отказе или техническом обслуживании во втором канале заявки от генератора.2 поступают на третий канал и т.д.

Для подсчета числа необслуженных заявок, пришедших во время работы каналов, во время восстановления 5 или технического обслуживания в последнем канале используются элементы ШШ 16 и И 27.

По показаниям счетчиков мол.но оценить вероятностные показатели 0 обслуживания заявок.

устранения потери заявки, лахолящейся на обслуживании, при тказр канала осуществляется возврат необслужснной заявки на вход другого 5 канала, готового к работе, следующим образом, заявка,принятая в канал на обслуживание, проходит через элемент И 6 и на единичный вход триггера 30, на йыходс которого устанавливается высокий уровень. Если в это время происходит отказ канала, т.е. генератор интервалов случайных импульсов работы 5 прекращает работу. Запуска - ется генератор 13 случайных импульсов восстановления. Высокий ровень с его выхода поступает на вход элемента HIU-l 46,и.5 проходя через него, :шступает на нулевой вход триггера 30. Триггер 30 устанавливается в нулевое состояние. На выходе дифференцирующего элемента 31 появляется импульс, так как он срабатывает по заднему фронту. Этот импульс поступает на вход элемента И 33. И 4пульс, свидетельствующий о том, что заявка обслужена, на элементе И 9 не появляется, так как произошел отказ канала. Следовательно, на выходе элемента НЕ 34 устанавливается высокий уровень. Через элемент 32 задержки он поступает на второй вход элемента И 33, на выходе которого в результате появляется импульс, имитирующий заявку. Эта заявка поступает на входы каналов, и происходит повторное обслуживание заявки.

В случае, когда заявка в канал не поступила, а произошел отказ, схема работает следующим образом.

0

5

0

5

0

5

Триггер 30 установлен в О, Высокий уровень с генератора 13 не игзменяет его состояние. Следовательно, на входе и выходе элемента И 33 О. Следо- вательно, возврата заявки не произойдет.

Задержка необходима для обеспечения одновременного поступления импульсов на входы элемента И 33 с вы- хода дифференцирующего .элемента 31 и выхода элемента И 9. Время задержки равно времени срабатывания дифференцирующего элемента, В случае безотказной работы канала на выходе элемента И 9 присутствует импульс, который свидетельствует об обслуживании заявки. Он поступает на вход элемента НЕ 34 и нулевой вход триггера 30, на выходе которого устанавли- вается низкий уровень, на выходе дифференцирующего элемента 31 появляется импульс и поступает на второй вход элемента И 33. В это время на первом входе элемента И 33 низкий уровень, поэтому импульс, имитирующий заявку, на выходе элемента И 33 не появляется. Следовательно, возврата заявки не произойдет, так как в этом нет необходимости.

Формула изобретения

Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор случайнрго потока импульсов, выход которого подключен к входу запуска генератора заявок, К каналов моделирования обслуживания, группу из (К-1)-го элемента ИЛИ, группу из (K-l)-ro элемента И, каждый канал моделирования обслуживания содержит с первого по шестой элементы И, с первого по четвертый дифференцирующие элементы, первый, второй и третий триггеры, генератор случайных интервалов времени восстановления, генератор случайных интервалов времени технического обслуживания, генератор счетных импульсов, реверсивный счетчик, регистр памяти, первый эле- мент ИЛИ, генератор случайных интервалов времени обслуживания заявок, генератор случайных интервалов времени работы, блок счетчиков, выход первого элемента И соединен с входом запуска генератора случайных интервалов времени обслуживания заявок, выход которого подключен через пер

5 0 5 0

5

5

5

вый лифферопифуюпшй элемент к инверсному РХС1ДУ второго элемента И, выход которого соединен с первым ин- .рормадиг нным входом блока счетчиков, 1ЫХОД генератора случайного потока импульсов устройства подключен к входам запуска генераторов счетных импульсов и прямым входам первых элементов ИЛИ всех каналов моделирования обслуживания, в каждом канале моделирования обслуживания выход первого элемента ИЛИ соединен с единичным входом первого триггера и входом запуска генератора случайных интервалов времени работы, выход которого подключен к первому входу перво го элемента И, прямому входу второго элемента И и входу второго дифференцирующего элемента, выход которого соединен с первым инверсным входом третьего элемента И, выход которого подключен к нулевому входу первого триггера, единичному входу второго триггера и входу запуска генератора случайных интервалов времени восстановления, выход которого соединен с входом третьего дифференцирующего элемента, выход которого соединен с первым инверсным входом первого элемента и нулевым входом второго тригтера, прямой вьгход которого подключен к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов и первыми входами пятого и шестого элементов И, вьгход шестого элемента И подключен к второму информационному входу блока счетчиков, вьгход четвертого элемента И соединен с третьим информационным входом блока счетчиков, прямой выход первого триггера подключен к второму входу пятого элемента И, вьгход которого соединен с четвертым информационным входом блока счетчиков и вычитающим входом реверсивного счетчика, выход обнуления которого подключен к входу останова генератора случайных интервалов времени работы, единичному входу третьего триггера и к входу запуска генератора случайных интервалов времени технического обслуживания, выход которого соединен с вторым инверсным входом третьего элемента И, входом четвертого дифференцируюп1его элемента, выход которого подключен к нулевому входу третьего триггера, второму инверсному входу первого

элемента ИШ1 и входу считывания реги стра памяти, разрядные выходы которого соединены соответственно с разряд ными входами реверсивного счетчика, прямой выход третьего триггера подключен к второму входу шестого элемента И, К-й канал моделирования обслуживания содержит второй элемент ИЛИ и седьмой элемент И, выход которого подключен к пятому информационному входу блока счетчиков своего канала моделирования обслуживания, в К-м канале моделирования обслуживания первый и второй входы второго элемента ИЛИ подключены соответственно к выходам генератора случайных интервалов времени восстановления и генератора случайных интервалов времени технического обслуживания, а выход второго элемента ИЛИ соединен с первым входом седьмого элемента И, выход генератора заявок устройства соединен с вторым входом первого элемента И первого канала моделирования обслуживания и первыми входами элементов И группы устройства, вторые входы которых подключены соответственно к выходам элементов ИЛИ группы устройства, выход i-rc элемента И группы устройства (, К-2) соединен с вторым входом первого элемента И (i+O-To канала моделирования обслуживания, а выход ()-го элемента И группы устройства подключен к второму входу первого элемента И и второму входу седьмого элемента И канала моделирования обслуживания, а первьо) и второй входы элемента ИЛИ группы (, К-1) под0

5

0

5

0

5

0

ключены к выходам соответственно генератора случайных интервалов времени технического обслуживания и генератора случайных интервалов времени восстановления j-ro канала моделирования обслуживания, отличаю - щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет исключения потерь заявок при отказах каналов моделирования обслуживания, каждый канал моделирования обслуживания дополнительно содержит четвертый триггер, пятый дифференцирующий элемент, элемент задержки, восьмой элемент И, элемент НЕ, третий элемент ИЛИ, причем первый вход третьего элемента ИЛИ подключен к выходу генератора случайньк интервалов времени восстановления, выход третьего элемента ИЛИ соединен с нулевым входом четвертого тpиfгepa, прямой выход которого подключен к выходу пятого дифференцирующего элемента, выход которого соединен с первым входом восьмого элемента И, выход которого соединен с выходом генератора заявок, второй вход восьмого элемента И подключен к выходу элемента задержки, вход которого соединен с выходом элемента НЕ, вход которого подключен к выходу второго элемента И и второму входу третьего элемента ИЛИ, выход первого элемента И подключен к единичному входу четвертого триггера, а третий вход j-ro элемента ИЛИ группы соединен с выходом генератора случайных интервалов времени обслуживания заявок j-канала моделирования обслуживания.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании многоканальных систем массового обслуживания с учетом динамики и режимов функционирования. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет исключения потери заявок во время отказов каналов. В устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор случайного потока импульсов, генератор заявок, счетчик общего числа заявок, K каналов моделирования обслуживания, каждый из которых содержит блок счетчиков, с первого по седьмой элементы И, первый, второй, третий и четвертый дифференцирующие элементы, первый, второй и третий триггеры, генератор случайных интервалов времени восстановления, генератор случайных интервалов времени технического обслуживания, генератор счетных импульсов, реверсивный счетчик, регистр памяти, первый элемент ИЛИ, генератор случайных интервалов времени обслуживания заявок, генератор случайных интервалов времени работы, а в последнем канале - второй элемент ИЛИ и восьмой элемент И, введены четвертый триггер, пятый дифференцирующий элемент, элемент задержки, восьмой элемент И, элемент НЕ и третий элемент ИЛИ. Это позволяет улучшить дисциплину обслуживания и сократить вероятность потери заявок, число обслуженных задач в среднем увеличилось на 11%, за счет рационального использования машинного времени. 2 ил.