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

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для статистического моделирования систем массового обслуживания.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет реализации режимов дифференцированного обслуживания заявок в зависимости от причины и места прерываний.

На фиг.1 - 3 приведена схема устройства; на фиг,4 - функциональная схема управляемого блока случайных временных задержек; на фиг.5 - схема блока выбора режима моделирования.

Устройство состоит из m идентичных 6/10КОВ моделирования приоритетных

групп, каждый из которых включает п каналов моделироь-ания обслуживания заявок Устройство содержит генератор 1 случайного потока импульсов, счетчики 2 потерянных заявок, первые элементы И 3, счетчики 4 заявок, первые элементы 5 запрета первые элементы ИЛИ 6, схему 7 сравнения, реверсивные счетчики 8, вторые элементы ИЛИ 9 третьи элементы 10 запрета, счетчики 1l обслуженных заявок, вторые элементы 12 запрета, третьи элементы ИЛИ 13, триггеры 14, управляемые блоки 15 случайных временных задержек, генераторы 16 импульсов, вторые элементы И 17. четвертые элементы 20 запрета, вторую 19, первую 18 и третью 21 группы элементов ИЛИ, генератор 22 случайного потока импульсов отказов, блок 23 выбора режима моделирования.

Управляемый блок 15 случайной временной задержки содержит вход 24 запуска блока, датчик 25 случайных кодов, группу элементов НЕ 26, счетчик 27, первый элемент ИЛИ 28, первый элемент И 29, триггер 30, генератор 31 импульсов, элемент 32 запрета, второй элемент И 33, второй элемент ИЛИ 34, выход 35 блока, вход 36 запрета работы блока, управляющий вход 37 блока.

Блок 213 выбора режима моделирования содержит входы 38 - 43, которые соответствуют первому, второму, третьему, четвертому, пятому и шестому входам блока, первый элемент И 44, первый элемент 45 запрета, второй элемент И 46, второй элемент 47 запрета, первый элемент ИЛИ 48, второй элемент ИЛИ 49, третий элемент И 50, элемент НЕ 51, третий элемент ИЛИ 52, четвертый злемежт ИЛИ 53, триггер 54, первый выход 55, второй выход 56, третий выход 57, четвертый выход 58.

Генераторы 1 случайного потока импульсов имитируют входные потоки заявок на обслуживание различных приоритетов. Генераторы 16 генерируют импульсы со случайным периодом повторения. Счетчики 4 считают общее число поступивших заявок на обслуживание различных приоритетов. Счетчики 2 считают число заявок различных приоритетов, получивших отказ в обслуживании по причине занятости всех мест в очереди или закрытия очереди на время отказов обслуживающего прибора. Реверсивные счетчики 8 имитируют очередь СМО. Генераторы 16 импульсов и блоки 15 случайных време1нных задержек имитируют обслуживающий прибор со случайным временем обслуживания. Счетчики 11 считают число обслуживаемых заявок различных приоритетов. Генератор 22 случайного потока импульсов имитирует отказы обслуживающего прибора. Генератор генерирует импульсы со случайным периодом повторения и случайной длительности, имитирующей время восстановления обслуживающего прибора. Блок 23 выбора режима моделирования задает режим моделирования и позволяет его изменять во время работы устройства.

Устройство осуществляет моделирование СМО со смешанными приоритетами, т.е. каналы моделирования разбиты на блоки моделирования приоритетной группы, между каналами моделирования действует относительный приоритет, а между блоками моделирования приоритетной группы - абсолютный, причем приоритетность блока моделирования приоритетной группы (БМПГ) и канала в БМПГ уменьшается с увеличением номера блока моделирования приоритетной группы и номера канала в БМПГ.

В начале рассмотрим взаимодействие 5 каналов моделирования в блоке моделирования приоритетной группы. Работу канала моделирования рассмотрим на примере второго канала второго БМПГ. В исходном состоянии на реверсивном счетчике 8 запи0 сан ноль, элементы 6, 10, 12, 20 запрета открыты, триггер 14 находится в нулевом состоянии.

В управляемом блоке 15 случайной временной задержки триггеры 30 находятся в

5 нулевом состоянии, а элемент 32 запрета открыт. Импульсы с выхода генератора 31 импульсов, пройдя через элемент 32 залре- та, не проходят через элемент И 33, так как он удерживается в закрытом состоянии ну0 левым потенциалом с единичного выхода триггера 30.

В блоке выбора режимов моделирования триггер 54 находится в нулевом состоянии, элементы 45 и 47 запрета, в

5 зависимости ст кода режима моделирования, поступающего на первый, второй и третий входы блока, могут находиться в закрытом или открытом состоянии,

На выходе генератора 16 импульсов сиг0 нала нет, так как на его управляющем входе отсутствует разрешающий потенциал с вы- ходов разрядов реверсивного счетчика 8. Импульсы от генератора 1 случайного потока импульсов, имитируя входной поток зая5 вок на обслуживание, проходят через открытый элемент 5 запрета и поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 8, который ведет подсчет импульсов, имитируя занятие заявками месг в очереди. Раз0 решающий потенциал с выходов разрядов реверсивного счетчика 8 через элемент ИЛИ 9, открытый элемент 20 запрета и открытый элемент И 17 запускает генератор 16 импульсов своего канала, а через эле5 мент ИЛИ 19 запрещает работу генератора 16 импульсов третьего канала моделирования. Импульс с выхода генератора 16 поступает в управляемый блок 15 случайной временной задержки; который задает слу0 чайное время обслуживания заявок и устанавливает триггер 14 в единичное состояние: закрывая тем самым элемент И 17 и запрещая работу генератора 16 импульсов. Единичный потенциал с вы5 хода триггера 14 через открытый элемент 20 запрета, элемент ИЛИ 18 удерживает в закрытом состоянии элемент 20 запрета первого канала моделирования на время задержки импульса в блоке 15 случайных вре менных задержек. Задержанный .у|мпульс

через элемент ИЛИ 13 устанавливает триггер 14 в нулевое состояние, имитирует окон чание обслуживания заявки. Сигнал перехода из единичного в нулевое состояние триггера 14. пройдя через открытый элемент 10 запрета, уменьшает содержимое реверсивного счетчика 8 на единицу имитируя освобождение одного места в очереди, а через открытый элемент 12 запрета увеличивает на единицу показания счетчика 11 обслуженных заявок. Имитируя выполнение всех мест в очереди, схема 7 сравнения выдает сигнал, который закрывает элемент 5 запрета и открывает элемент И 3. Счетчик 2 начинает считать импульсы-заявки, потерянные по причине занятости всех мест в очереди.

Блок 15 случайных временных задержек работает следующим образом. С приходом импульса от генератора 16 импульсов на вход 24 запуска блока датчик 25 случайных кодов генерирует код, который, преобра- у- ясь с помощью элементов НЕ 26 в обратный записывается на счетчик 27. Сигнал с выхода элемента ИЛИ 28 устанавливает триггер 30 в единичное состояние. Единичный потенциал с единичного выхода триггера 30 открывает элемент И 33, через который на счетный вход счетчика 27 через открытый элемент 32 запрета начинают поступать импульсы от генератора 31 импульсов При переполнении счетчика 27 на его выходе . импульс, который через элемент или J4 устанавливает триггер 30 в нулевое м°оо° ® Рывая тем самым элемент И 33. Этот же импульс поступает на выход 35 блока в качестве импульса, имитирующего обслуженную заявку. Время задержки импульса блоком 15 случайных временных задержек определяется величиной случайного кода, генерируемого датчиком 25, и периодом повторения импульсов с выхода генератора 31 импульсов.

В зависимости от кодов, поступающих на первый 38, второй 39 и третий 40 входы, блок выбора режимов моделирования реализует следующие режимы моделирования, представленные в таблице.

Во всех режимах моделирования сигнал прерывания от старших блоков моделирования приоритетных групп проходит через элемент ИЛИ 49 на выход 57 блока, а с него на управляющий вход элемента 10 запрета своего канала, запрещая уменьшение на единицу содержимого реверсивного счетчика 8 и увеличение на единицу содержимого счетчика 11 обслуженных заявок. Кроме того, сигнал блокировки элемента 10 запрета подается на выход 57 блока, пройдя с входа 41 блока через открытый элемент 45 запре-

o 4

45

50

55

та и э.памент ИЛИ 49, во времй прихода си-налз прерывания от генератора случайного потока импульсов отказов при реализа- ци.:5 первого, третьего, пятого и седьмого 5 режимов моделирования. Этим имитируется сохранение заявки с ее последующим дообслуживанием.

Пятый, шестой, седьмой и восьмой режимы моделирования отличаются от осталь- 10 ных тем, что сигнал с входа 43 открывает элемент И 50 в том канале моделирования где происходит обслуживание заявки, те триггер 14 находится в единичном состоянии н сигнал с его прямого выхода поступа- 15 ет на вход 43 блока, а с него - на третий вход элемента И 50. При этом, если в блок приходит сигнал прерывания, то сигнал прерывания, пройдя через элемент ИЛИ 48 и открытый элемент И 50, устанавливаеттриг- 0 гер 54 3 единичное состояние, сигнал с его прямого вы.чода поступает на выход 58 блока и с него - на вход (|-1)-го элемента ИЛИ 18, блокируя тем самым работу старших по пр, каналов группы и обеспечивая Ь имитацию возвращения к обслуживанию прерванной заявки в том же канале после .восстановления Прерывания.

В первом и пятом режиме моделирова- ния открыты элементы 45 и 47 запрета. ,При и зтом сигналы прерываний от старших бло- кэо моделирования приоритетных групп и от генератора 22 случайного потока импульсов отказов проходят через них и элемент ИЛИ ЬЗ на выход 56 блока, а с него на вход о7 управляемого блока случайной временной задержки. При этом, если в данном канале происходило обслуживание заявки, то прекрашается поступление импульсов на счетный вход счетчика 27 блока 15 случай- НОИ временной задержки, чем имитируется прерывание обслуживания заявки в этом канале с сохранением промежуточных результатов

В че1вертом и восьмом режимах моде- лирования сигналы прерывания и старших блоков моделирования приоритетных групп и от генератора 22 случайного потока импульсов отказов проходят соответственно через открытые элементы И 44 и 46 и элемент ИЛИ 52 на выход 55 блока, а с него на управляющий вход 36 блока случайной временной задержки, устанавливая в ноль счетчик 2 7 и через элемент ИЛИ 34 устанавливая в нулевое состояние триггер 30, имитируя

тем самым потерю промежуточных результатов сослуживания заявки,

Во втором и шестом режимах моделирования с-лгналы прерывания от старших блоов моделирования приоритетных групп

Роходйт через открытый элемент 47 запрета и элемент ИЛИ 53 на вход 56 блока, а от генератора 22 случайного потока импульсов отказов через открытый элемент И 44 и элемент ИЛИ 52 на выход 55 блока.

В третьем и седьмом режимах моделирования сигналы прерывания от старших блоков моделирования приоритетных групп проходят через открытый элемент И 46 и элемент ИЛИ 52 на выход 55 блока, а от генератора случайного потока импульсов отказов че|рез открытый элемент 45 запрета и элемент ИЛИ 53 из выход 56 блока.

Пусть во время обслуживания заявки в первом режиме моделирования в системе произойдет отчаз обслуживающего прибора. Имитируя отхаз, генератор 22 случайного потока импульсов отказов генерирует импульс, который на время своей длительности останавливает работу генератора 16 импульсов и закрывает элемент 12 запрета, а через элемент ИЛИ 13 устанавливает в нулевое состояние триггер 14, а триггер 54 в блоке выбора режимов моделирования (БРВМ) устанавливает в единичное состояние, обеспечивая тем самым возвращение к обслуживанию заявки в данном канале после восстановления прерывания. Сигнал с выхода триггера 14 никуда не поступает, так как элемент 20 запрета закрыт сигналом с выхода 57 БВРМ, т.е, имитируется сохранение заявки. Сигнал с выхода 56 БВРМ поступает на вход 37 управляемого блока 15 случайных временных задержек, закрывая в нем элемент 32 запрета. Вследствие этого прекращается поступление импульсов на счетный вход счетчика 27 управляемого блока 15 случайных временных задержек, чем имитируется прерывание обслуживания заявки с сохранением промежуточных результатов. Импульс с выхода генератора случайного потока импульсов отказов через элемент ИЛИ 6 закрывает также на время своей длительности элемент 5 запрета и от- - крывает элемент И 3, Счетчик 2 начинает считать импульсы - заявки, потерянные по причине не приема в очередь во время отказа обслуживающего прибора.

Пусть Е;о время обслуживания заявки во втором канале моделирования поступает заявка-импульс от генератора 1 случайного потока импульсов в первом канале моделирования этого же блока моделирования приоритетной группы.

Этот импульс, пройдя через открытый элемент 5 запрета, поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 8. Сигнал с выхода разрядов реверсивного счетчика 8 первого канала не прерывает обслуживание заявки во втором канале, так как элемент 20 запрета первого канала на время обслуживания заявки удерживается в закрытом состоянии единичным потенциалом с выхода триггера 14 второго канала. И только после окончания обслуживания заявки из второго 5 потока сигнал с выходов разрядов реверсивного счетчика 8 через элемент ИЛИ 9 и открывающийся элемент 20 запрета разрешает работу генератора 16 импульсов своего блока моделирования приоритетной 0 группы.

Рассмотрим взаимодействие между блоками моделирования приоритетных групп на примере первого и второго блоков. Пусть во время обслуживания заявки во вто5 ром канале моделирования втброго БМПГ поступает заявка - импульс от генератора 1 случайного потока импульсов во втором канале моделирования первого блока моделирования приоритетной группы. Этот

0 импульс, пройдя через открытый элемент 5 запрета, поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 8. Сигнал с выходов разрядов реверсивного счетчика 8 через элемент ИЛИ 9, открытый элемент 10 запре5 та и элемент И 17 запускает генератор 16 импульсов своего канала моделирования. Этот сигнал через элемент ИЛИ 21 своего блока моделирования приоритетной группы запрещает работу генератора 16 импульсов

0 второго канала БМПГ, а через элемент ИЛИ 13 устанавливает триггер 14 в нулевое со-, стояние в этом же канале. Сигнал с единичного выхода этого триггера 14 никуда не поступает, так как элемент 20 запрета этого

5 канала находится в закрытом состоянии.

Аналогично работает устройство при моделировании СМО с произвольным числом потоков заявок на обслуживание. Статистические характеристкг-и моделируемой

0 СМО могут быть получены известными методами по информации, содержащейся в счетчиках устройства.

45

Формула изобретения

1. Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор случайного потока импульсов отказов, m блоков моделирования приоритет0 ной группы (т - число абсолютных приоритетов), причем каждый блок моделирования приоритетной группы содержит п каналов моделирования обслуживания заявок (п - число относительных приоритетов

5 между каналами), первую и вторую группы элементов ИЛИ по п - 1 элементов каждая, причем каждый канал моделирования обслуживания заявок содержит генератор случайного, потока импульсов, счетчик заявок,

сч етчик потерянных заявок, счетчик обслуженных заявок, первый, второй и третий элементы запрета, схему сравнения, первый, второй и третий элементы ИЛИ реверсивный счетчик, первый и второй элементы И, , генератор импульсов, каждый К-и(К- 1, п-1) канал моделирования обслуживания заявок содержит четвертый элемент запрета, причем в каждом канале моделирования обслуживания заявок выход генератора случайного потока импульсов соединен со счетным входом счетчика заявок, информационным входом первого элемента запрета и первым входом первого элемента И, выход которого соединенно счетным входом счетчика потерянных заявок, а второй вход - с выходом первого элемента ИЛИ и управляющим входом первого элемента запрета, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, информационные выходы которого подключены соответственно к входам второго элемента ИЛИ и информационным входом схемы сравнения, выход которой соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход генератора импульсов подключен к единичному входу триггера нулевой вход которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, нулевой выход триггера подключен к первому входу второго элемента И, выход которого соединен с входом запуска генератора импульсов, выход второго элемента запрета подключен к счетному входу счетчика обслуженных заявок, причем в каждом канале моделирования обслуживания заявок, кроме п-го выход второго элемента ИЛИ соединен с информационным входом четвертого элемента запрета, выход которого подключен к второму входу второго элемента И своего канала моделирования обслуживания и к первому входу соответствующего элемента ИЛИ второй группы соответствующего блока моделирования приоритетной группы, причем в блоке моделирования приоритетной группы вы- ход го эл мента ИЛИ второй группы (где j - 1, (п - 1)) подключен к первому входу запрета работы генератора импульсов О + + 1)-го канала моделирования обслуживания заявок, выход второго элемента ИЛИ в п-м канале моделирования обслуживания заявок соединен с вторым входом второго элемента И, в каждом блоке моделирования приоритетной группы выход i-ro (i 2Гп) элемента ИЛИ первой группы соединен с управляющим входом четвертого элемента запрета соответствующего i-ro канала моделирования обслуживания заявок и с первым входом О - 1}-го элемента ИЛИ первой группы, управляющие входы вторых элементов запрета, вторые входы первых и первые вхо445 50 55

ды третьих элементов ИЛИ, вторые входы запрета работы генераторов импульсов всех каналов моделирования обслуживания заявок обьединены и подключены к выходу 5 генератора случайных импульсов отказов, в каждом канале моделирования обслуживания заявок информационный вход третьего элемента запрета соединен с единичным выходом триггера, а выход с информаци- 10 энным входом второго элемента запрета и вычитающим входом реверсивного счетчика соответствующего канала моделирования обслуживания заявок, выход третьего эле- мента запрета каждого 1-го (I 2. п) канала 15 моделирования обслуживания заявок подключен к второму входу О - элемента ИЛИ первой группы, в каждом Р-м (Р j, ) блоке моделирования приоритетной группы выходы вторых элементов ИЛИ каналов моде- 0 лировэния обслуживания заявок подключены к группе входов соответствующих злемен- JOS 1:1АИ Третьей группы, выход S-ro (S - 1, m - 1) элемента ИЛИ третьей группы соединен в (S + 1)-м блоке моделирования 5 приоритетной группы с третьим входом ёа- прета работы генератора импульсов и вто- ,рыни входами третьих элементов ИЛИ всех кзналов моделирования обслуживания зая- f n / входом (S + 1)-го элемента 1/и,И tpe-ьей группы, выход генератора случайного потока импульсов отказов соединен с управляющими входами вторых элементов запрета всех каналов моделирования обслуживания заявок, отличаю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет реализации режимов дифференцированного обслуживания заявок в зависимости от причины и места прерываний оно содержит в каждом канале моделирования обслуживания заявок управляемый блок случайных временных задержек и блок выбора режима моделирования, причем вход запуска управляемого блока случайных вре- менных задержек в каждом канале моделирования обслуживания заявок соединен с выходом генератора импульсов, выход управляемого блока случайных временных задержек в каждом канале моделирования обслуживания заявок подключен к третьему входу третьего элемента ИЛИ, причем в каждом канале моделирования обслуживания заявок первый, второй и третий управ- ляющие входы блока выбора режима моделирования каждого канала моделирования обслуживания заявок соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами задания режимов моделирования устройства, четвертый, пятый и шестой уп- Равляющие входы блока выбора режима моделирования в каждом г-м (г 2, т) канале моделироиания обслуживания заявок подключены соответственно к выходу генератора случайного потока импульсов отказов, выходу (г-1)-го элемента ИЛИ третьей группы и к единичному выходу триггера соответствующего канала моделирования обслуживания заявок, во всех каналах моделирования обслуживания заявок первый и второй выходы блока выбора режима моделирования подключены к первому и второму управляющим входам управляемого блока случайных временных задержек, а третий выход соединен с управляющим входом третьего элемента запрета соответствующего канала моделирования обслуживания заявок, четвертый выход блока выбора режима моделирования q-ro (q 2, n) канала моделирования обслуживания заявок всех блоков моделирования приоритетных групп подключен к третьему входу (q - 1)-го элемента ИЛИ первой группы, выход третьего элемента запрета i9-ro (д 2, п) канала моделирования обслуживания заявок подключен к второму входу ( в- 1)-го элемента ИЛИ первой группы.

2. Устройство по П.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что управляемый блок случайных временных задержек содержит датчик случайных кодов, группу элементов НЕ, счетчик, два элемента ИЛИ, два элемента И, триггер, генератор импульсов, элемент запрета, причем вход датчика случайных кодов является входом запуска блока, а его выходы соединены с группой входов первого элемента ИЛ И и с Е ходами соответствующих элементов НЕ, выходы которых подключены к входам первого элемента И и разрядным входам счетчика, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и является выходом блока, выход первого элемента И подключен к входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с единичным входом триггера, нулевой вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а единичный выход - с первым входом второго элемента И, выход которого подключен к счетному входу счетчика, управляющий вход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ и является входом запрета работы блока, выход генератора импульсов соединен с ин- 5 формационным входом элемента запрета, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, а управляющий вход элемента запрета является управляющим входом блока.

0

3. Устройство поп.1,отличзющее- с я тем, что блок выбора режима моделирования содержит три элемента И, с первого по четвертый элементы ИЛИ, первый и вто5 рой элементы запрета, элемент НЕ и триггер, причем первый вход блока соединен с первым входом первого элемента И и управляющим входом первого элемента запрета, второй вход блока соединен с первым вхо0 дом второго элемента И и управляющим входом второго элемента запрета, третий вход блока соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого подключен к единичному входу триггера, вто5 рой вход первого элемента И, первый вход первого элемента ИЛИ, и информационный вход первого элемента запрета соединены с четвертым входом блока, выходы первого элемента И, первого злег-лента запрета и

0 первого элемента ИЛИ соединены соответственно с первыми входами третьего элемента ИЛИ, четвертого элемента ИЛИ и вторым входом третьего элемента И, пятый вход блока соединен с вторым входом вто5 рого элемента И, а также информационным входом второго элемента запрета, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ, шестой влод блока подключен

0 к второму входу третьего элемента ИЛИ и к входу элемента НЕ, выход которого соединен с нулевым входом триггера, второй вход второго элемента ИЛИ соединен с пятым входом блока, первый, второй, третий и чет5 вертые выходы которого подключены соответственно к выходам третьего элемента ИЛИ, четвертого элемента ИЛИ, второго элемента ИЛИ и прямого выхода триггера.

Коды, подаваемые на входы:

.2здзобновления обслуживания

Со срочной

В зависимости от причины прерызависиг.,, ,.:,-1L саний

Старшие по иия в группеабсолютному приори- тету

Отказы

С места прерыв.

С начала

С места прерывания

С начала

С места прерывания

С начала (заявка теряется)

С места гферыва- ния

С начала (заявка теряется С местг прерывания

С начала заявка теряетсй)

С места прерывания

С начала (заявка

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для статистического моделирования систем массового обслуживания. Цель изобретения состоит в расширении функциональных возможностей устройства за счет реализации режимов дифференцированного обслуживания заявок в зависимости от причины и места прерываний. Устройство состоит из генератора случайного потока импульсов отказов и M идентичных блоков моделирования приоритетных групп, содержащих N каналов моделирования обслуживания заявок, и две группы по N-1 элементов ИЛИ. Во всех блоках моделирования приоритетных групп, кроме M-го, содержится также элемент ИЛИ. Каналы моделирования обслуживания заявок содержат генератор случайного потока импульсов, счетчик потерянных заявок, счетчик заявок, блок сравнения, реверсивный счетчик, счетчик обслуженных заявок, триггер, управляемый блок случайных временных задержек, блок выбора режима моделирования, четыре элемента запрета, генератор импульсов, два элемента И, два элемента ИЛИ. 5 ил.

Фиг.1