Устройство для моделирования систем массового обслуживания Советский патент 1990 года по МПК G06N7/08 

Изобретение относится к специализированным средствам электронного моделирования, предназначено для исследования функционирования систем массового обслуживания (СМО) с потерями и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 1236495о

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования обслуживания групповых заявок со случайным количеством элементарных заявок в каждой группе.

На фиг.1 приведена схема устройства; на фиг.2 - схема блока селекции заявок; на фиг.З - схема блока обслуживания заявок; на фиг„4 - схема блока измерения времени занятости канала; на фиг.5 - схема блока управления пропускной способностьюо

Устройство содержит генератор 1 I потока заявок, состоящий из генератора 2 импульсов, элемента И 3, генератора 4 случайных импульсов и блок 5 селекции заявок.

В состав блока 5 селекции заявок входят счетчик 6 общего числа заявок, счетчик 7 числа заявок, пороговый счетчик 8 импульсов, счетчик 9 числа отказов в обслуживании важных заявок, первый 10, второй 11, третий 12 и четвертый 13 элементы задержки счетчик 14 числа важных заявок, первый 15, второй 16 и третий 17 элементы запрета, первый 18 и второй 19 элементы И, выпрямительный элемент 20, первый 21 и второй 22 счетчики импульсов.

Блок 23 измерения времени занятости каналов (фиг.4) содержит генератор 24 эталонной частоты,элемент И 25 первый 26 и второй 27 элементы запрета, первый 28 и второй 29 счетчики импульсов.

Блок 30 управления пропускной спо- с|обностью (фиг.5) содержит элемент ИЛИ 31, первый 32 и второй 33 элементы запрета, элемент И 34, реверсивный счетчик 35 отключенных каналов, дешифратор 36, группу элементов И 37, группу счетчиков 38 (импульсов).

Блок 39 обслуживания заявок (фиг.З содержит реверсивный счетчик 0 чис- ла занятых каналов, многовходовой эле чент И 41, первый 42 и второй 43 элементы ИЛИ, генератор 44 случайных временных интервалов, элемент И 45, элемент 46 запрета. В состав устройства Входят также генератор 47 тактовых Импульсов и блок 48 формирования Заявок, содержащий,переключатель 49 режима моделирования, элемент 50 задержки, генератор 51 случайных им- пульсов, генератор 52 импульсов зая- Вок, счетчик 53 необсл уженных элементарных заявок, первый элемент И 54, счетчик 55 принятых к обслуживанию Элементарных заявок, счетчик 56 эле- ментарных заявок, третий 57 и второй 58 элементы И, первый 59 и второй 60 генераторы одиночных импульсов, Элемент ИЛИ 61, выход 62, первый 63, второй 64 и третий 65 функциональные входы.

Устройство работает в двух режимах; в режиме моделирования обслуживания одиночных заявок и в режиме моделирования обслуживания групповых заявок. Переключение режимов моделирования осуществляется переключа- .телем 49 Перед началом работы все счетчики импульсов обнуляются.

В режиме моделирования обслужива- Иия одиночных заявок первый контакт переключателя 49 разомкнут, а второй находится в нормально-замкнутом положении. Тем самым второй функциональный вход блока 48 формирования соста- ва-заявок через указанные контакты переключателя 49 и второй вход элемента ИЛИ Ы соединен с функциональным выходом 62 блока 48, что обеспечивает моделирование обслуживания одиночных заявок

В этом режиме устройство работает следующим образом.

Генератор 4 импульсов в случайные моменты времени, соответствующие моментам поступления заявок на обслуживание, генерирует импульсы, длительность которых соответствует важности

заявок. Эти импульсы открывают эле- мент И 3, который пропускает пакет импульсов генератора 2 эталонной частоты. Количество импульсов в пакете моделирует важность заявки, поступившей на обслуживание. Первый импульс пакета через открытый элемент 15 запрета блока 5 селекции заявок (фиг.2) поступает в счетчик 6 общего числа заявок и через элемент 10 задержки на управляющий вход элемента 15 запрета, закрывая его для второго импульса пакета, второй импульс пакета поступает через элемент 10 задержки на управляющий вход элемента 15 запрета, закрывая его для третьего импульса и т.д. Таким образом каждой пачке импульсов, моделирующей заявку, в счетчике 6 соответствует один импульс, а общее количество импульсов в счетчике b соответствует общему числу заявок, поступивших на обслуживание .

Количество импульсов в счетчике 7 с приходом каждого пакета импульсов увеличивается на число импульсов в пакете и характеризует суммарную важность всех поступивших заявок.

Первый импульс каждого пакета через открытый элемент 16 запрета поступает на вход установки в нуль порогового счетчика 8 импульсов и через элемент 11 задержки, задерживающий его на промежуток времени между двумя последовательными импульсами пакета, на управляющий вход элемента 16 запрета и счетный вход счетчика 8 импульсов.

Все последующие импульсы пакета поступают на счетный вход счетчика 8 импульсов. Емкость последнего задает пороговый уровень важности заявки. Если число импульсов в пакете достаточно для переполнения счетчика 8 им- пульсов,., то импульс переполнения поступает в счетчик 14. Таким образом, каждой заявке с важностью выше пороговой на его выходе соответствует один импульс. Общее количество импульсов в счетчике 14 равно числу важных заявок, поступивших в СМО. Импульсы с выхода порогового счетчика 8 поступают через элемент ИЛИ 61, открытый элемент 46 запрета и элемент ИЛИ 42 блока 39 обслуживания заявок (фиг.З) на вход сложения счетчика 40 числа занятых каналов, а также через открытый элемент 17 запрета - на вход

5

счетчика 21 импульсов и через элемен 12 задержки, который задерживает их на интервал времени между двумя последовательными импульсами, на вход элемента И 18. Тем самым он пропусти следующий за импульсом переполнения импульс пакета в счетчике 21. Этот импульс поступает через элемент 12 задержки на вход элемента И 18 и, тем самым, обеспечивает прохождение в счетчик 21 следующего импульса и т.д., пока не закончится пачка импульсов, моделирующая данную заявку.

Таким образом, количество импульсов в счетчике 21 с приходом каждой принимаемой на обслуживание заявки увеличивается на величину, равную разности между количеством импульсов в пакете и количеством импульсов, задаваемым емкостью счетчика 8 (важностью заявки).

Поступление импульса на вход сложения счетчика 40 увеличивает его ко на единицу, что означает занятие одного канала обслуживания. Импульс группы генераторов 44 случайных временных интервалов, появившийся на выходе через время, равное случайной длительности обслуживания, поступает на вычитающий вход счетчика 40 и списывает с него единицу, тем самым имитируя освобождение одного канала. В момент времени, когда заняты все каналы, на выходе элемента И 41 появляется сигнал, поступающий на управляющие входы элементов 46 и 17 запрета и на входы элементов И 25 блока 23 измерения времени занятости каналов (фиг.4) и элемента И 45. При этом эл менты 17 и 46 запрета закрываются, а элементы И 25 и 45 открываются. Импульс с выхода счетчика 8 поступает через элемент И 45 в счетчик 9, а также через выпрямительный элемент 20 - в счетчик 22 и через элемент 13 задержки в элемент И 19, открывая ег для импульса, следующего за импульсом переполнения счетчика 8. Все последующие импульсы пакета, соответствующего данной заявке, поступают на вход счетчика 22. Элемент 20 обеспечивает развязку счетчиков 22 и 9. Таким образом, с приходом каждой заявк не принятой на обслуживание из-за занятости каналов, количество импульсов в счетчике 9 увеличивается на

единицу, а в счетчике -22 - на величит ну, равную разности между действи10

5

0

Q

тельным числом импульсов в пакете (пажностью заявки) и пороговым чис- лом импульсов, задаваемым счетчиком 8 (пороговой важностью).

Содержание счетчика 9 моделирует число заявок, получивших отказ в обслуживании.

Одновременно импульсы с генератора 24 эталонной частоты через открытый элемент И 25 и открытые элементы 26 и 27 запрета поступают на счетные входы счетчиков 28 и 29, первый из которых может принять максимальное число импульсов, равное верхнему порогу, а второй - число импульсов, равное нижнему порогу критерия обслуживания системой заявок,

При переполнении счетчика 29 закрывается элемент 27 запрета и открывается по управляющему входу элемент И 34 блока 30 управления пропускной способностью (фиг.5). Аналогично, при переполнении счетчика 28 закры5 вается элемент 26 запрета и управляющий сигнал с выхода этого счетчика проходит элемент ИЛИ 31 и поступает на вход элемента 32 запрета. Генера- гоп 47 тактовых импульсов через равные промежутки времени вырабатывает импульсы, которые используются для управления системой. При этом, если к моменту появления тактового импульса число в счетчике 28 меньше заданного, то управляющий сигнал на его выходе отсутствует и сигнал с генератора 47 тактовых импульсов проходит через открытый элемент 32 и поступает на вход сложения счетчика 35 числа отключенных каналов и через элемент ИЛИ 42 на вход сложения счетчика 40 числа занятых каналов, увеличивающего содержимое на единицу. Одновременно тактовьй импульс поступает на входы установки в нуль счетчиков 28 и 29, подготавливая их для счета в следующем такте. Таким образом, путем записи в счетчик 40 числа занятых каналов фиктивной единицы происходит отключение одного канала обслуживания в системе. Число отключенных каналов фиксируется в счетчике 35.

Если в последующие такты число в

5 счетчике 28 не достигает заданного значения, то отключение каналов производится до тех пор, пока код счетчика 35 числа отключенных каналов не становится равным некоторому числу,

0

5

5

0

определяющему допустимое число каналов в системе, которые могут отключаться . При этом, на соответствующем данному числу выходе дешифратора 36, связанного с разрядами счетчика 35 числа отключенных каналов, появляется управляющий сигнал, поступающий через элемент ИЛИ 31 на запрещающий вход элемента 32 запрета, и дальнейшие поступление тактовых импульсов на1 счатчике числа занятых и отключенных каналов (отключение каналов) прекращается. Если к моменту появления очередного тактового импульса сч;етчик 28 переполнен, а в счетчике 29 содержится число, меньшее заданного, то закрытые элементы И 34 и элемент 33 запрета не пропустят тактовьй импульс и изменений в системе не произойдет. Если в момент появления так- тЬвого импульса переполнены оба счетчика 28 и 29, то элемент 32 запрета оказывается закрытым, а элемент И 34 открытым, и сигнал с генератора 47 тактовых импульсов пройдет через открытый элемент 33 запрета при условии, что в системе имеется хотя бы один отключенный канал, и поступит НА вычитающий вход счетчика 35 числа отключенных каналов и через элемент ИЛИ 43 на вычитающий вход счетчика 40 занятых каналов.

Вычитание фиктивной единицы из содержимого этих счетчиков соответствует подключению канала в систему.

Подключение каналов происходит до тех пор, пока на шине -дешифратора 36 с минимальным номером не появляется импульс, сигнализирующий о включении в системе всех имеющихся каналов.Этот иМпульс поступает на запрещающий вход элемента 33 запрета и дальнейшее поступление тактовых импульсов через эту систему прекращается.

В режиме моделирования обслуживания групповых заявок первый контакт переключателя 49 замыкают, нормально замкнутый второй контакт этого переключателя размыкают, а нормально-разомкнутый - замыкают.

При этом генератор 4 импульсов в случайные моменты времени, соответст- йующие поступлению групповых заявок на обслуживание, генерирует импульсы, длительность которых соответствует важности группы заявок. Эти импульсы с выхода генератора поступают На функциональньй выход 63 блока 48

5

5

формирования состава заявок и чррез первый замкнутый контакт переключателя 49 поступают на вход элемента 50 задержки, который задерживает сигнал на время выполнения операций в блоке 5. Фронт задержанного сигнала . запускает генератор 51, который формирует импульс случайной длительнос- ти, пропорциональный числу заявок в группе. Сигнал с выхода этого генератора поступает на вход элемента И 54, на второй вход которого поступают импульсы с выхода генератора 52 импульсов, частота следования которых значительно выше, чем частота следования импульсов с выхода генератора 2. На выходе элемента И 54 формируется группа импульсов, количество которых равно количеству элементарных заявок на обслуживание в группе. Эти импульсы поступают на счетный вход счетчика 56 и на вход элемента И 58. Если важность группы заявок превышает пороговую, то на входе 64 блока 48 появляются импульсы, которые через замкнутьй второй контакт переключателя 49 поступают на вход генератора

59одиночных импульсов. Фронт первого из них запускает этот генератор. Сигнал с выхода генератора поступает на другой вход элемента И 58, обеспечивая прохождение группы импульсов с выхода элемента И Ь4 на счетный вход счетчика 55, на вход элемента И 57s

а также на вход элемента ИЛИ 61 и через него на выход 62 блока 48. В случае, если все каналы моделируемой СМО заняты, сигнал с блока 39 обслуживания заявок поступает на вход 65 блока 48 и далее на вход генератора

60импульсов, запуская его. На выходе этого генератора формируется импульс, который поступает на другой вход элемента И 57, обеспечивая прохождение группы импульсов с выхода элемента

И 58 на счетный вход счетчика 53 количества необслуженных элементарных заявок.

Таким образом, содержимое счетчиков 53 - 56 соответствует количеству необслуженных элементарных заявок из числа важных, количеству принятых элементарных заявок, общему количеству элементарных заявок соответственно.

Работа блоков 1, 5, 23, 30 и 39 в режиме моделирования обслуживания групповых заявок не отличается от ра0

5

0

5

0

5

Фиг.1

ОтЗ

Фиг. I

кп

Фиг.З

Изобретение относится к специализированным средствам электронного моделирования и является усовершенствованием устройства по авт.св.N 1236495. Устройство позволяет моделировать системы массового обслуживания с потерями при обработке одиночных и групповых заявок. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет моделирования обслуживания групповых заявок со случайным количеством элементарных заявок в группе. Устройство содержит генератор потока заявок, блок селекции заявок, блок управления пропускной способностью, блок формирования состава заявок, блок обслуживания заявок, блок измерения времени занятости каналов. 5 ил.

От ill

Фиг. Ц

Составитель В.Фукалов Редактор Н.Рогулич Техред Л.Сердюкова Корректор Э.Лончакова

Заказ 1066

Тираж 565

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

ОтН кьз

Подписное