Устройство для моделирования систем массового обслуживания Советский патент 1991 года по МПК G06F15/20 

1 (61) 1048480

(21)4649576/24

(22)13.02.89

(46) 07.01.91. Бюл. № 1 (72) А.Д.Комов и М.В.Быстрое

(53)681.3(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР К 1048480, кл. G 06 F 15/20, 1983.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

(57)Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для статистического моделирования приоритетных систем массового ослуживания (СМО). Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования систем массового обслуживания с изменением дисциплины накопления заявок в очередь в зависимости

от величины времени обслуживания заявок данного типа. Устройство содержит п измерительных каналов, связанных с общим генератором случайного потока импульсов, и группу из (п-2)-х элементов ИЛИ. Каждый измерительный канал содержит генератор случайного потока импульсов, реверсивный счетчик, блок сравнения, генератор импульсов, блок случайной временной задержки, триггер, элементы И, ИЛИ, запрета, счетчики. Устройство позволяет моделировать однолинейные СМО с произвольным числом входных потоков заявок, абсолютным приоритетом (с дообслуживанием прерванных заявок) , ненадежным обслуживающим прибором, случайным временем обслуживания, ограниченной очередью, изменением дисциплины накопления заявок в очереди. 2 ил.

Ё

Изобретение относится к вычислительной технике, может быть использовано для статистического моделирования приоритетных систем массового обслуживания (СМО) и является усовершенствованием устройства по авт.св. V 1048480.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования СМО с изменением дисциплины наполнения заявок в очередь в зависимости от величины времени обслуживания заявок данного типа.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства (модель СМО с тремя потоками заявок на обслуживание); на фиг.2 - структурная схема управляемого блока случайной временной задержки .

Устройство содержит генераторы 1 случайного потока импульсов, первые счетчики 2, первые элементы 3 запрета, первые элементы И 4, вторые счетчики 5, первые элементы ИЛИ 6, реверсивные счетчики 7, блоки 8 сравнения, вторые элементы ИЛИ 9, вторые элементы И 10, генераторы 11 импульсов,блоО.

СО К СО GO

NJ

ки 12 случайной временной задержки, третьи элементы ИЛИ 13, триггеры 14, третьи счетчики 15, вторые элементы 16 запрета, элементы ИЛИ 17 группы, общий генератор 18 случайного потока импульсов.

Генераторы 1 случайного потока импульсов имитируют входные потоки заявок на обслуживание различных приоритетов. Генераторы вырабатывают импульсы со случайным периодом повторения. Счетчики 2 считают общее число поступивших заявок на обслуживание различных приоритетов. Счетчики 5 считают число заявок различных приоритетов, получивших отказ в обслуживании го причине занятости всех мест в очереди, з. .рытия очереди на время отказа обслуживающего прибора и потерянных в связи с изменением накопления заявок в ьчередь.

Реверсивные счетчики 7 и блоки 8 сравнения имитируют ограниченную очередь в СМО. Генераторы 11 импуль- сов и управляемые блоки 12 случайной временной задержки имитируют обслуживающий прибор со случайным временем обслуживания. Счетчики 15 считают число обслуженных заявок различных приоритетов. Общий генератор 18 случайного потока импульсов имитирует отказы обслуживающего прибора. Генератор вырабатывает импульсы со случайным периодом повторения и случайной длительности, имитирующей время восстановления обслуживающего прибора.

Блок 12 случайной временной задержки содержит вход 19 -запуска бло- ка, датчик 20 случайных кодов, элементы НЕ 21, первый счетчик 22, первый -элемент ИЛИ 23, первый элемент И 24, первый триггер 25, генератор 26 импульсов, элемент 27 запрета, второй элемент И 28, второй элемент ИЛИ 29, второй счетчик 30, уэеп 31 сравнения, группу элементов 32 запрета, четвертый элемент ИЛИ 33, третий триггер 34, третий элемент И 35, третий счетчик 36,третий элемент ИЛИ 37 второй триггер 38, пятый элемент ИЛИ 39, первый выход 40, второй выход 41 первый управляющий вход 4, второй управляющий вход 43 блока.

В исходном состоянии на реверсив ных счетчиках 7 - О, триггеры 14 нходятся в нулевом состоянии. Единичный потенциал с нулевых выходов триг

а

10

15

20

25Q ,

30

35

55

геров 14 поддерживает элементы И 10 в открытом состоянии. Элементы 3 и 16 запрета открыты, так как на их управляющих входах присутствуют нулевые потенциалы. В блоках 12 случайной задержки триггеры 25, 38 и 34 находятся в нулевом состоянии, а элементы 27 запрета открыты. Элементы И 28 и 35 поддерживаются в закрытом состоянии нулевыми потенциалами с единичных выходов триггеров 25 и 34 соответственно. Импульсы с выходов генераторов 26 импульсов, пройдя через элементы 27 запрета, не проходят через закрытые элементы И 28 и 35. Группы элементов 32 запрета закрыты, так как на управляющие входы элементов запрета групп поступают единичные потенциалы с нулевых выходов триггеров 38.

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим работу измерительного канала на примере второго канала. Импульсы генератора 1 случайного потока импульсов, имитируя входной по- ток заявок на обслуживание, проходят через открытый элемент 3 запрета и поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 7, который ведет подсчет поступивших импульсов, имитируя занятие заявками мест в очереди. Единственный потенциал с выходов разрядов реверсивного счетчика 7 через элемент ИЛИ 9, открытые элементы 16 запрета и И 10 запускает генератор 11 импульсов, а через элемент ИЛИ 17 закрывает элемент 16 запрета третьего измерительного канала, запрещая тем самым обслуживание заявки из третьего потока в случае ее поступления. Импульс с выхода генератора 11 импульсов второго измерительного канала поступает на вход запуска блока 12 случайной временной задержки, который имитирует случай- гое время обслуживания заявки, и устанавливает триггер 14 в единичное состояние, затфывая тем самым элемент И 10 и останавливая работу генератора 11 импульсов.

Блок 12 случайной временной задержки работает следующим образом. С приходом импульса от генератора 11 импульсов на вход 19 запуска блока датчик 20 случайных кодов генерирует код, который, преобразуясь с помощью элементов НЕ 21 в обратный,

записывается на счетчик 22. Сигнал с выхода элемента ИЛИ 23 устанавливает триггер 25 в единичное состоя- ние. Единичный потенциал с прямого выхода триггера 25 открывает элемент И 28, через который на счетные входы счетчиков 22 и 30 через открытый элемент 27 запрета начинают поступать импульсы от генератора 26 импульсов. На счетный вход счетчика 36 эти импульсы не поступают, так как не проходят через элемент И 35. В процессе дальнейшей работы могут возникнуть следующие ситуации: число, устанавливаемое в узле 31 сравнения, больше или равно выработанному в датчике 20 случайных кодов коду; число, устанавливаемое в узле 3t сравнения, меньше выработанного в датчике 20 . случайных кодов кода.

В первом случае устройство работает без изменения дисциплины накопления заявок в очередь и блок 12 случайной временной задержки работает следующим образом. При переполнении счетчика 22 на его выходе появляется импульс, который через элемент ИЛИ 29 устанавливает триггер 25 в нулевое состояние, закрывая тем самым эле-30 элемента И 28, закрывая его, и

мент И 28. Этот ке импульс поступает через элемент ИЛИ 39 на управляющий вход счетчика 30 и обнуляет его, и этот же импульс поступает на выход 40 блока в качестве импульса, имитирующего обслуженную заявку. Время задержки импульса блоком 12 случайной временной задержки определяется величиной случайного кода, генерируемого датчиком 20, и периодом повторения импульсов с выхода генератора 2ё импульсов .

В процессе работы блока 12 случайной временной задержки в этом случае могут возникнуть следующие ситуации: датчик 20 случайных кодов генерирует код, во всех разрядах которого единицы; датчик 20 случайных кодов генерирует код, во всех разрядах ко- торого нули.

В первом случае работа блока ана- логична описанной выше. Время задержки при этом максимально. Во втором случае функцию элемента ИЛИ 23 выполняет элемент И 24. Время задержки при этом минимально и определяется временем срабатывания элементов блока.

35

40

45

50

55

самым препятствуя поступлению счетный вход счетчиков 22 и 30 пульсов от генератора 26 импуль Единичный потенциал с триггера также поступает на вход элемент ИЛИ 6, с выхода которого он под на управляющий вход элемента 3 та, запирая его, и на вход элем И 4, открывая его. При этом имп от генератора 1 случайного пото пульсов не проходят на суммирую вход счетчика 7, а поступают че элемент И 4 на счетчик 5.

Нулевой потенциал с выхода т гера 38 отпирает группу элемент запрета и код, представляющий оставшееся время обслуживания д заявки, при котором уже действу вая дисциплина накопления заяво очередь, переписывается со счет 22 на счетчик 36. Этот же код с дов группы элементов 32 запрета ступает через элемент ИЛИ 33 на ничный вход триггера 34 и устан вает триггер в единичное состоя единичный потенциал с выхода тр 34 поступает на вход элемента И открывая его, и на счетный вход чика 36 через элемент И 35 начи

Когда число, устанавливаемое в узле 31 сравнения, равно коду, вырабатываемому датчиком 20 случайных кодов, то сигнал с выхода узла 31 сравнения установит триггер 38 в единичное состояние, но сигнал с выхода переполнения счетчика 22 через элемент ИЛИ 37 опять сбросит триггер

Q 38 в О, и этот же сигнал обнулит триггер 34, закрыв тем самым доступ импульсов с генератора 26 импульсов, на счетный вход счетчика 36.

Во втором случае устройство рабо5 тает с изменением дисциплины накопления заявок в очереди в зависимости от длительности времени обслуживания заявки данного потока .При этом при срабатывании узла 31 сравнения с его вы0 хода на единичный вход триггера 38

поступает сигнал и устанавливает триггер 38 в единичное состояние, единичный потенциал с единичного выхода триггера 38 в свою очередь через эле5 мент ИЛИ 29 поступает на нулевой

вход триггера 25 и устанавливает его в нулевое состояние, в результате на выходе триггера 25 появляется нулевой потенциал, который поступает на вход

0 элемента И 28, закрывая его, и

5

0

5

0

5

тем

самым препятствуя поступлению на счетный вход счетчиков 22 и 30 импульсов от генератора 26 импульсов. Единичный потенциал с триггера 38 также поступает на вход элемента ИЛИ 6, с выхода которого он подается на управляющий вход элемента 3 запрета, запирая его, и на вход элемента И 4, открывая его. При этом импульсы от генератора 1 случайного потока импульсов не проходят на суммирующий вход счетчика 7, а поступают через элемент И 4 на счетчик 5.

Нулевой потенциал с выхода триггера 38 отпирает группу элементов 32 запрета и код, представляющий собой оставшееся время обслуживания данной заявки, при котором уже действует новая дисциплина накопления заявок в очередь, переписывается со счетчика 22 на счетчик 36. Этот же код с выходов группы элементов 32 запрета поступает через элемент ИЛИ 33 на единичный вход триггера 34 и устанавливает триггер в единичное состояние, единичный потенциал с выхода триггера 34 поступает на вход элемента И 35, открывая его, и на счетный вход счетчика 36 через элемент И 35 начинагот поступать импульсы от генератора 26 импульсов. При переполнении счетчика 36 импульс с его выхода переполнения поступает через элемент ИЛИ 37 на нулевой вход триггера 38, устанавливая триггер в нулевое состояние, причем на единичном выходе триггера появляется нулевой потенциал, а на нулевом - единичный. Этот же импульс с выхода переполнения счетчика 36 поступает на нулевой вход триггера 34 и устанавливает триггер в нулевое состояние, причем на его прямом выходе появляется нулевой потенциал, который закрывает элемент И 35 и прекращает тем самым поступление импульсов от генератора 26 импульсов на счетный вход счетчика 36. Единичный потенциал с инверсного выхода триггера 38 запирает группу элементов 32 запрета, а нулевой потенциал с прямого выхода триггера 38 запирает элемент 3 запрета и закрывает элемент И 4, тем самым восстанавливая обычную дисциплину накопления в очередь заявок.

Задержанный на случайное время импульс с выхода 40 блока 12 случайной временной задержки через элемент ИЛИ 13 устанавливает триггер 14 в нулевое состояние, имитируя окончание обслуживания заявки, и увеличивает на единицу показания счетчика 15 обслуженных заявок. Этот же импульс поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 7, уменьшая его содержимое на единицу и имитируя тем самым освобождение одного места в очереди.

Имитируя заполнение всех мест в очереди, блок 8 сравнения выдает сигнал, который через элемент ИЛИ 6 закрывает элемент 3 запрета и открывает элемент И 4. Счетчик 5 начинает считать импульсы-заявки, потерянные по причине занятости всех мест в очереди.

Пусть во время обслуживания заявки из второго потока поступает заявка-импульс от генератора 1 случайного потока импульсов в первом изйе- рительном канале. Этот импульс, пройдя через открытый элемент 3 запрета, поступает на суммирующий вход счетчика 7. В результате на выходе элемента ИЛИ 9 первого измерительного канала появляется сигнал, который закрывает элемент 16 запрета второго

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

измерительного канала, а через элемент ИЛИ 17 - элемент 16 запрета третьего измерительного канала, имитируя блокировку поступления на обслуживающий прибор младших по приоритету заявок второго и третьего потоков.

Кроме того, сигнал с выхода элемента ИЛИ 9 первого измерительного канала поступает на входы 43 управляемых блоков 12 случайной временной задержки второго и третьего измерительных каналов, закрывая в них элементы 27 запрета. Вследствие этого прекращается поступление импульсов на счетный вход счетчиков 22 и 30 блока 12 случайной временной за- , держки второго измерительного канала, чем имитируется прерывание обслуживания заявки в этом канале с сохран нием промежуточных результатов. Вместе с этим сигнал с выхода элемента ИЛИ 9 первого измерительного канала через открытый элемент И 10 запускает генератор 11 импульсов своего канала, имитируя поступление на обслуживающий прибор заявки из первого потока. По окончании обслуживания заявки из первого потока открывается элемент 27 запрета в блоке 12 случайной временной задержки второго измерительного канала и импульсы с генератора 26 импульсов начинают вновь поступать на счетный вход счетчиков 22 и 30, имитируя тем самым возобновление заявки из второго потока с прерванного места, т.е. дообслуживание прерван- лой заявки.

Пусть во время обслуживания заявки из второго потока происходит отказ ,обслуживающего прибора. Имитируя отказ обслуживающего прибора, генератор 18 случайного потока импульсов вырабатывает импульс, который на время своей длительности запрещает работу генератора 11 импульсов, а через элементы ИЛИ 6 закрывает элементы 3 запрета и открывает элементы И 4 во всех измерительных каналах, закрывая очередь для заявок всех потоков. Счетчики 5 начинают считать импульсы-за- явки, потерянные по причине закрытия очереди. Кроме того, импульс с выхода генератора 18 случайного потока импульсов через элемент ИЛИ 13 устанавливает в нулевое состояние триггер 14 второго измерительного канала. Этот же импульс по ступает также на вход 42 блока 12

случайной временной задержки, обну- ляя в нем счетчики 22 и 30, через элемент ИЛИ 39, обнуляя счетчик 36, а также устанавливая через элемент ИЛИ 29 в нулевое состояние триггер 25. Тем самым имитируется потеря промежуточных результатов обслуживания заявки. Сама заявка при этом остается в очереди и после восстановления обслуживающего прибора ее новое обслуживание начинается сначала.

Аналогичным образом работает устройство при моделировании систем массового обслуживания с произвольным числом потоков заявок на обслуживание .

ормула изобретения 20

Устройство для моделирования си- (.стем массового обслуживания по авт. св.. Р 1048480, отличающееся тем, что, с целью расширения

функциональных возможностей за счет моделирования систем массового обслуживания с изменением дисциплины наполнения заявок в очередь в зависимости от величины времени обслуживания заявок данного типа, блок случайной временной задержки каждого измерительного канала дополнительно содержит второй и третий счетчики, третий, четвертый и пятый элементы ИЛИ, второй и третий триггеры, блок сравнения, группу элементов запрета, третий элемент И, причем счетный вход второго счетчика

10

20

15

25

30

35

соединен с выходом второго элемента И, а разрядные выходы второго счетчика соединены соответственно с входами узла сравнения, выход Равно которого подключен к единичному вход второго триггера, нулевой вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, прямой выход - с третьим входом второго элемента ИЛИ и с третьим входом первого элемента ИЛИ сво4- его измерительного канала, а инверсный выход второго триггера соединен с управляющими входами элементов запрета группы, информационные входы которых подключены соответственно к разрядным выходам первого счетчика, а выходы - к разрядным входам третье- го счетчика и входам четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с единичным входом третьего триггера, прямой выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента запрета, а выход - со счетным входом третьего счетчика, выход переполнения которого подключен к t первому входу третьего элемента ИЛИ, к нулевому входу третьего триггера, к первому входу второго элемента ИЛИ к первому выходу блока случайной временной задержки и к первому входу пятого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с установочными входами первого и третьего счетчиков и с вторым входом третьего элемента ИЛИ, а выход пятого элемента ИЛИ соединен с установочным входом второго счетчика.

г-и канал

ZLITHTJirZI 1Г1ПГ йчЁГ

19

39