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

Изобретение относится к специали- .зированным средствам вычислительной техники и предназначено для моделирования процесса обслуживания .одним прибором двух потоков заявок с различными приоритетами.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования систем массового обслуживания с полным и частичным отказами обслуживающего прибора.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит входы 1 и 2 .заявок соответственно высокого и низкого приоритетов, первый. 3 и вто- рой 4 элементы И, первый 5 и второй 6 триггеры, элемент ШШ-НЕ 7, эле- мент НЕ 8, элемент 9 запрета, элемент И-НЕ 10, второй 11, третий 12, четвертый 13 и первый 14 элементы ИЛИ, Т-триггер 15, первый 16, второй 17 и третий 18 генераторы случайного потока импульсов, первый 19 и второй 20 генераторы случайных импульсов отказов, выходы 21 и 22 обслуженных заявок соответственно высокого и низкого приоритетов, а также первый 23 и второй 24 формирова -ели импульсов.

На входы 1 и 2 устройства поступают случайные последовательности импульсов, интервалы между которыми- распределены по определенным (разным или одним и тем же) законам, имитируя потоки заявок на обслуживание

Вербальная модель работы устройства состоит в следующем,

Поток заявок высокого и низкого приоритетов поступает на обслуживающий прибор „ На обслзпкивании может находиться в какой-то момент времени лишь одна заявка. Если на обслуживании находится заявка, то следующие поступившие заявки одного с ней или более низкого приоритета теряются. Если на обслуживании находится низкоприоритетная заявка, а в это время поступает заявка высокого приоритета, то последняя принимается к обслуживанию, а низкоприоритетная теряется. Могут происходить отказы обслуживающего прибора; как полный отказ так и частичный о При полном отказе прерывается обслуживание за- явки любого приоритета и все вновь поступившие заявки также теряются в При частичном отказе .прерывается обслуживание и теряются заявки лишь какого-либо ор,ного приоритета.

Генераторы 16 и 17 имитируют обслуживающий прибор со случайным временем обслуживания заявок Закон распределения случайных импульсов на выходах этих генераторов случайной последовательности импульсов один и тот же, так как они моделируют один и тот же обслуживающий прибор Временной интервал от момента запуска генераторов до появления импульсов на их выходе случаен и распределен по выбранному закону обслуживания заявок. Генераторы 19 и 20 случайны импульсов отказов имитируют отказ обслуживающего прибораS полный - ге .нератор 20 и частичный - генератор 19. Они генерируют импульсы со случайным периодом повторения и случайной длительностью, Длительность этих импульсов имитирует время восстановления обслуживающего прибора. Генератор 18 генерирует последова- -.тельность импульсов, которые, посту пая на вход Т-триггера 15, переводя

5

0

5

0

5

0

5

0

5

его из одного состояния в другое На выходе Т-триггера 15 присутствует или ноль, или единица.

Когда происходит частичный отказ обслуживающего прибора, состояние Т-триггера 15 определяет, заявки ка кого приоритета не будут приниматься к обслуживанию - высокого или низко- го„ Формирователи 23 и 24 импульсов формируют положительный импульс в момент времени, когда потенциал на их входах меняется с единичного на нулевойо

Устройство может работать в следующих режимах: обслуживание/ заявок низкого приоритета, обслуживание заявок высокого приоритета, обслуживание заявок высокого приоритета, поступивших в период обслуживания заявок низкого приоритета, полный отказ обслуживающего прибора с дальнейшим полным или частичным восстановлением, частичный отказ обслуживающего прибора с последующим восстановлением или полным отказом.

Обслуживание заявок низкого приоритета. В исходном состоянии на единичном выходе триггера 5 присутствует низкий потенциал, а на выходах элементов ИЛИ-НЕ 7, И-НЕ 10 и прямом выходе триггера 6 находятся высокие потенциалы, которые поступают на входы элементов И 4 и 3. С входа 2 устройства поступает импульс, имитирующий заявку низкого приоритета. Пройдя через открытый элемент И 4, он поступает на единичный вход-триггера 6 и вход запуска генератора 17. Триггер 6 при этом переходит в такое состояние, при котором на его инверсном выходе появляется низкий потенциал, который поступает на вход элемента И 4 и запирает его для поступления следующих заявок низкого приоритета, которые будут теряться по |причине занятости обслуживающего прибора. По истечении некоторого случайного времени на выходе генератора 17 появляется импульс, свидетельствующий об окончании обслуживания. Этот импульс поступает на выход 22 устройства и, кроме того, через элемент ИЛИ 12 поступает на нулевой вход триггера 6., приводя устройство в исходное состояние.

Обслуживание заявок высокого приоритета. В исходном состоянии высокий

потенциал с выхода элемента НЕ 8 цос тупает на вход формирователя 23 импульсов, а низкий потенциал с выхода триггера 5 проходит на вход элемента ИЛИ-НЕ 7, высокий потенциал с выхода которого поступает на входы элементов И 3 и 4,,

С входа 1 устройства появляется появляется импульс, имитирующий заявку высокого приоритета Этот импульс проходит через открытый элемент ИЗ, поступает на вход генератора. 16 случайной последовательности импульсов и переводит триггер 5 в положение при котором на его выходе появляется высокий потенциал, тогда низкий . потенциал с выхода элемента ИЛИ-НЕ 7 закрывает элементы И 3 и 4. Следующие поступающие на устройство заявки как низкого, так и высокого приоритетов будут теряться по причине занятости обслуживающего прибора. По истечении случайного времени обслуживания на выходе генератора 16 появ |ляется импульс, свидетельствующий об окончании обслуживания высокоприоритетной заявки. Он поступает на выход 21 устройствами, кроме того, через элемент ИЛИ 11 на вход триггера 5. На единичном выходе триггера 5 появляется низкий потенциал, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 7 - высокий потенциал Схема пришла в исходно е состояние.

Обслуживание заявок высокого при- оритета, поступивших в период обслуживания заявки низкого приоритетао Исходное состояние такое же, как и в предыдущих режимах.

Устройство работает следующим образом. На вход 2 устройства поступает заявка низкого приоритета. Пройдя через открытый элемент И 4, она запускает генератор 17 и переводит триггер 6 в положение, при котором элемент И 4 з апирается. Началось обслуживание низкоприоритетной заявки. Пусть теперь на вход 1 устройства поступает импульс, имитирующий- заявку высокого приоритета Этот импульс проходит через открытый элемент И 3 и запускает генератор 16, имитируя начало обслуживания высокоприоритетной -заявки, кроме того, OR поступает на единичный вход триггера 5, вход элемента ИЛИ 12 и через элемент ИЛИ

13 останавливает генератор 17, ими- тируя прерывание обслуживания низко

10

20

25

приоритетной заявки, которая теряется. Импульс с выхода элемента ИЛИ 12 поступает на нулевой вход триггера 6, переводя его в исходное состояние Высокий потенциал с единичного выхода триггера 5 поступает на вход элемента ИЛИ-НЕ 7, низкий потенциал с выхода которого закрывает элементы И 3 и 4. Поступающие на входы 1 и 2 устройства заявки низкого приоритета будут теряться по причине занятости обслуживающего прибора. Через некоторое случайное время на выходе генерато- 15 рз. 16 появляется импульс, свидетельствующий об окоончании обслуживания высокоприоритетной .заявки. Этот импульс поступает на выход 21 устройства и на вход элемента ИЛИ 11 С выхода элемента ИЛИ 11 этот импульс поступает на вход триггера 5. Устройство при этом переходит вfиcxoднoe, состояние.

Полный отказ обслуживающего прибора с последующим полным или частичным восстановлением.. Пусть на выходе генератора 20 случайных импульсов отказ появляется импульс, момент появления которого соответству ет отказу обслуживающего прибора, а дпительность - времени восстановления. Этот импульс поступает на вход элемента ИЛИ-НЕ 7, на выходе которого появляется высокий потенциал, который закрывает элементы И 3 и 4 на время длительности этого импульса. Поступающие заявки высокого и низкого приоритета будут теряться по причине отказа обслуживающего прибора. Тот же импульс поступает на вход элемента ИЛИ 12, через элемент ИЛИ 13 проходит на вход генератора 17, а через элемент ИЛИ 14 поступает

дг на вход генератора 16 случайной пос- iледовательности импульсов и вход - элемента ИЛИ 11. Если в это время на обслуживании находилась заявка высокого или низкого приоритета , то ее

5Q обслуживание прерывается остановкой соответствующего генератора. Импульсы с выходов элементов ИЛИ 11 и 12 поступают на входы триггеров 5, приводя их в исходное состояние, если до этого заявка какого-либо приоритета перебросила один из них. По окончании длительности импульса с выхода гене- ратора 20 низкий потенциал поступает на вход элемента ИЛИ-НЕ 7, на выходе

30

35

40

5

KJOTOporo появляется высокий потенци- 4л, Устройство снова готово к. рабо- Tje в трех первык режимах, т.е. при- Йор исправен, если только к этому комедту времени не произошло частичного отказа обслуживающего прибора Если он произошел, то считается, что обслуживающий прибор восстановлен частично.

Частичный отказ обслуживающего прибора с последующим восстановлением или полным отказоМо Генератор 18 побтоянно генерирует последовательность импульсов, которая поступая на Т-триггер 15, переводит его из одного состояния в другое по случайному закону. Потенциал с выхода Т- триггера 15 поступает на управляющий вход элемента 9 запрета и вход элемента И-НЕ 10, Таким образом, когда один из этих элементов закрыт., другой обязательно открыт Тот элемент, который в данный момент открыт и определяет, какого рода частичный с тказ обслуживающего прибора может произойти { прибор не способен обслу- т ивать высокоприоритетные заявки или низкоприоритетные о Возможны два случая о

Первый случай. Пусть в момент появления импульса на выходе генератора 19 на выходе Т-трнггера 15 имеется высокий потенциал,, Высокий потенииал с выхода Т-триггера 15 поступает на управляющий вход/элемента 9 sanpeTa и вход элемента И-НЕ 10, 1акиМ образом элемент 9 запрета зак- гыт, элемент И-НЕ 10 открыт« Импульс 4 выхода генератора 19 поступает на пратвляющий вход генератора 18, оста р|1авливая его, на информационный вход Элемента 9 запрета и вход элемента Й-НЕ 10, Генератор 10 случайного Потока импульсов останавливается для , чтобы на время восстановления обслуживающего прибора не изменялось достояние на выходе Т-триггера 15, Иначе устройство будет неправильно глоделировать работу реальной системы На выходе элемента И-НЕ 10 появля (И ся низкий потенциал, котррьй зак- } ывает элемент И 4,, так что поступающие с входа 2 заявки низкого приоритета будут теряться по причине от- аза обслуживающего прибора, Форми- 1)ователь 24 импульсов в это время формирует положительнь й импульс, который через элемент И 13 останав0

5

0

5

5

0

5

0

5

ливает генератор 17 случайной последовательности импулнсов, если в это время на обслуживании находилась низкоприоритетная заявка, и через элемент ИЛИ 12 приводит триггер 6 в исходное состояние, если он бьш из него выведен поступившей заявкой низкого приоритета. Все произошедшие изменения не;касаются элементов, имитирующих обслуживание заявок высокого приоритета. Если с входа 1 посН тупает высокоприоритетная заявка, то I она обслуживает аналогично описанному для второго режима работы устройства.

Через некоторое время на выходе генератора 19 появляется низкий потенциал. Это означает восстановление обслуживающего прибора после частичного отказа. Этот низкий потенциал разрешает работу генератору 18 и, кроме того, поступает на информационный вход элемента-9 запре-) та и вход элемента И-НЕ 10, На выхода элемента И-НЕ 10 появляется высокий потенциал, который открывает элемент И 4, Устройство восстановлено и снова готово к работе в любом из режимов .

Второй случай. Пусть s момент по- явления импульса на выходе генерато- .ра 19 на выходе Т-триггера 15 присутствует низкий потенциал, который поступает на управляюпщй вход элемента 9 запрета и вход элемента И-НЕ 10, Таким образом элемент запрета открыт,, а элемент И-НЕ закрыт Импульс с выхода генератора 19 поступает на управляющий вход генератора 18 случайной последовательности импульсов, на информационный вход элемента 9 запрета и вход элемента И-НЕ 10, На выходе элемента запрета появляется высокий потенциал, кото-г рый поступает на вход элемента НЕ 8, низкий потенциал с выхода которого поступает на вход формирователя 23 импульсов и вход элемента ИЗ, запирая его. Поступившие теперь заявки высокого потенциала теряются по причине частичного отказа обслуживающего прибора. Положительный импульс с выхода формирователя 23 импульсов проходит через элемент ИЛИ 14, а затем поступает на вход генератора 16 и и через элемент ИЖ 11 на нулевой вход триггера 5, Это необходимо для

того, чтобы, если в момент частичного отказа обслуживающего прибора на обслуживании находилась высокоприоритеная заявка,обнулить генератор 1 6 и первести триггер 5 в исходное состояние. В этом случае состояние элементов которые имитируют обслуживание заяво низкого приоритета, не изменяется, поэтому низкоприоритетные заявки могут обслуживаться аналогично описанному для первого режима Через некоторое время на выходе генератора 19 появляется низкий потенциал„ Это означает восстановление обслуживающего прибора после частичного отказа. Этот низкий потенциал разрешает работу генератора 18 и, кроме того, поступает на информационный вход элемента запрета и вход элемента И-НЕ 10о На выходе элемента 9 запрета появляется низкий потенциал, который поступает на вход элемента НЕ.8, высокий потенциал с выхода которого открывает элемент И За Устройство восстановлено и снова готово к работе в любом из режимово Формула изобретения Устройство для моделирования систем ма с со в о г о об служив ания, содержащее два элемента И, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй триггеры, элемент ИЛИ-НЕ, элемент запрета, первый и второй генераторы случайных импульсов отказов, первый и второй генераторы случайного, потока импульсов, первый вход первого элемента И является входом заявок высокого приоритета, выход первого Элемента И подключен к входу запуска первого генератора случайного потока импульсов, выход которого является выходом обслуженных заявок высокого приоритета устройства, выход первого генератора случайных импульсов отказов подключен к информационному в){оду элемента запрета, прямой выход первого триггера соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, отличающее ся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования систем массового обслуживания с частичными отказами обслуживающего прибора, оно дополнительно содержит тре тий и четвертый элементы Р1ПИ, Т-триг- гер, первый и второй формирователи

0

5

0

5

0

5

0

5

0

импульсов, элемент И-НЕ, элемент НЕ и третий генератор случайного потока импульсов, выход которого соединен с тактовым входом Т-триггера, выход которого подключен к первому входу элемента И-НЕ и управляющему входу элемента запрета, выход которого через элемент НЕ соединен с третьим входом первого элемента И и входом первого формирователя импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и входом останова первого генератора случайного потока импульсов, выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с нулевым входом первого триггера, единичный вход которого подключен к выходу первого элемента И, первому входу третьего элемента ИЛИ и первому входу четвертого элемента ИЛИ, вы-. ход которого соединен с входом останова второго генератора случайного потока импульсов, выход которого является выходом обслуженных заявок низкого приоритета устройства динен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к нулевому входу второго триггера., единичный вход которого и- вход запуска второго генератора случайного потока импульсов подключены к выходу второго элемента И, первый вхОд которого является входом заявок низкого приоритета устройства, второй вход второго элемента И подключен к выходу элемента ИЛИ-НЕ, третий вход второго элемента И соединен с инверсным выходом второго триггера, а четвертый вход второго элемента И подключен к выходу элемента И-НЕ и входу второго формирователя импульсов, выход которо го соединен с третьим входом третьего элемента ИЛИ и вторым входом четвертого элемента ИЛИ, третий вход которого и четвертый вход третьего элемента ИЛИ подключен к выходу второго генератора случайных импульсов отказов, второму входу первого элемента ИЛИ и второму входу элемента ИЛИ-НЕ, а выход первого генератора случайньтх импульсов отказов соединен с вторым входом элемента И-НЕ и входом останова третьего генератора случайного потока импульсов.

22

Устройство относится к вычислительной технике и может быть использовано при аппаратурном исследовании систем массового обслуживания. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования систем массового обслуживания с частичным отказом обслуживающего прибора. На устройство поступают заявки высокого и низкого приоритетов. На обслуживании находится только одна заявка. Высокоприоритетная заявка может прерывать обслуживание низкоприоритетной заявки. Обслуживающий прибор может выходить из строя как частично (т.е. не способен обслуживать заявки одного приоритета), так и полностью. Устройство содержит входы заявок высокого и низкого приоритетов, первый и второй элементы И, первый и второй триггеры, элемент ИЛИ-НЕ, элемент НЕ, элемент запрета, элемент И-НЕ, второй, третий, четвертый и первый элементы ИЛИ, Т-триггер, первый, второй и третий генераторы случайного потока импульсов, первый и второй генераторы случайных импульсов отказов, выходы обслуженных заявок высокого и низкого приоритетов, первый и второй формирователи импульсов. 1 ил.