Устройство для моделирования систем массового обслуживания Советский патент 1991 года по МПК G06N7/08 

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

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем моделирования адаптации количества каналов обслуживания к длине очереди.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 случайных импульсов, счетчик 2 общего числа заявок,счетчик 3 числа потерянных заявок, первый счетчик 4 дополнительных квантов обслуживания, первый 5, второй 6, третий 7 элементы запрета, первый 8. второй 9, пятый и шестой 10 и 11 элементы И, первый элемент ИЛИ 12, первый блок 13 случайных временных задержек, первый вероятностно-распределительный блок 14,третий 15 и четвертый 16 элементы И, реверсивный счетчик 17 числа занятых основных каналов обслуживания, реверсивный счетчик 18 числа заявок в очереди, второй элемент ИЛИ 19, четвертый элемент 20 запрета, седьмой элемент И 21, третий элемент ИЛИ 22, второй блок 23 случайных временных задержек, второй вероятностно-распределительный блок 24, реверсивный счетчик 25 числа занятых дополнительных каналов обслуживания, восьмой элемент И 26, счетчик 27 числа заявок, поступивших в дополниО

О

XJ о о

00

тельные каналы обслуживания, второй счетчик 28 дополнительных квантов обслуживания, счетчик 29 общего числа заявок, поступивших в очередь.

Вербальной моделью работы устройства является следующая.

Если система свободна, то заявки начинают поступать на обслуживание в основные каналы, Если все основные каналы обслуживания оказываются занятыми, то заявки становятся в очередь. При достижении очередью максимально допустимой длины подключаются дополнительные каналы обслуживания и новые заявки начинают поступать в эти каналы. Заполнение всех дополнительных каналов приводит к отказу системы в приеме на обслуживание, т.е. к потере вновь поступающих заявок. По мере освобождения основных каналов заявки переводятся для обслуживания из очереди в эти каналы. Места, освободившиеся в очереди, замещаются вновь поступающими за- явками. Каждая заявка полностью обслуживается за один квант с вероятностью Р, а с вероятностью (1-р) поступает на повторное обслуживание.

Устройство работает следующим образом.

В начале процедуры моделирования реверсивные счетчики 17, 18 и 25 сброшены в ноль и сигналы на выходах многовходовых элементов И 15, 16 и 26, а также на выходе элемента ИЛИ 19 отсутствуют.

Импульсы от генератора 1 поступают на вход счетчика 2, через открытые элементы 5 и 6 запрета - на суммирующий вход реверсивного счетчика 17 ичерезэлемент ИЛИ 12 - в блок 13 случайных временных задержек.

Поступление импульса на суммирующий вход реверсивного счети я 17 увеличивает его код на единицу, что означает занятие одного из основных каналов обслуживания. В момент, когда все основные каналы обслуживания заняты, на выходе элемента И 15 появляется сигнал, поступающий на управляющий вход элемента 6 запрета и вход элемента И 9. При этом элемент 6 запрета закрывается, а элемент И 9 открывается. За счет отсутствия сигнала на выходе элемента И 16 элемент 20 запрета открыт, а элемент И 21 закрыт. Таким образом, импульсы от генератора 1 получают возможность через открытые элементы 5 запрета, И 9 и элементы запрета 20 поступать на суммирующий вход реверсивного счетчика 18, увеличивая его код на единицу и имитируя тем самым постановку очередной заявки в очередь. Одновременно эти же импульсы поступают на вход счетчика 29.

В момент, когда очередь достигла своего максимально допустимого значения, т.е. все места в очереди заняты, на выходе элемента И 16 появляется сигнал, поступающий на управляющий вход элемента 20 запрета и вход элемента И 21. Этот сигнал закрывает элемент 20 запрета и открывает элемент И 21, что означает подключение дополнительных каналов обслуживания. В

0 этой ситуации импульсы от генератора 1 поступают через открытые элементы запрета 5, И 9 и И 21 на суммирующий вход реверсивного счетчика 25, увеличивая его код на единицу, что означает занятие одного из

5 дополнительных каналов обслуживания. Одновременно эти же импульсы поступают на счетный вход счетчика 27.

В момент, когда все дополнительные каналы обслуживания заняты, на выходе

0 элемента И 26 появляется сигнал, поступающий на управляющий вход элемента 5 запрета и. вход элемента И 8. При этом элемент 5 запрета закрывается, а элемент И 8 открывается. В этом случае импульсы, по5 ступающие от генератора 1, попадают на вход счетчика 2 общего числа заявок и через открытый элемент И 8 - на вход счетчика 3 числа потерянных заявок.

Блок 13 имитирует процесс обслужива0 ния заявок в основных каналах, а блок 23 - в дополнительных каналах.

Одновременно с поступлением импульса на суммирующий вход реверсивного счетчика 17 этот же импульс поступает че5 рез элемент ИЛИ 12 в блок 13 случайных временных задержек. Импульс, появившийся на выходе блока 13 случайных временных задержек через время, равное случайной длительности обслуживания, поступает на

0 вход вероятностно-распределительного блока 14, который с вероятностью Р пропускает этот импульс на (.вой первый выход и с вероятностью (1-р) н,з свой второй выход. Вероятность Р равна Е.ероятности того, что

5 кванта обслуживания блока 13 случайных временных задержек хватило для полного завершения обслуживания данной заявки. Вероятность (1-р) раина вероятности того, что заявка требует дополнительного кванта

0 обслуживания. В этом случае сигнал с второго выхода вероятностно-распределительного блока 14 поступает на вход счетчика 4 и через элемент ИЛИ 12 - на блок 13 случайных временных задержек, имитируя поступ5 ление заявки на продолжение обслуживания очередным квантом.

Если кванта обслуживания хватило и очередь отсутствует, т.е. на выходе элемента ИЛ И19 сигнал отсутствует, то импульс с первого выхода вероятностно-распределительного блока 14 через открытый элемент 7 запрета поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 17 и списывает из него единицу, что означает освобождение одного основного канала. Пока в очереди находится хотя бы одна заявка и реверсивный счетчик 18 числа заявок в очереди содержит отличную от нуля комбинацию, сигнал с выхода элемента ИЛИ 19 закрывает элемент 7 запрета и открывает элементы И 10 и И 11. В этом случае импульс с первого выхода вероятностно-распределительного блока 14 через открытый элемент И 10 поступает на вычитающий вход счетчика 18 числа заявок в очереди и списывает из него единицу, имитируя снятие заявки из очереди, и через открытый элемент И 11 и элемент ИЛИ 12 поступает на вход блока 13 случайных временных задержек, что означает начало обслуживания снятой из очереди заявки.

При полном заполнении очереди заявки в виде импульсов с выхода элемента И 21 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 25 числа занятых дополнительных каналов обслуживания и через элемент ИЛИ 22 - на блок 23 случайных временных задержек. Импульс, появившийся на выходе блока 23 случайных временных задержек через время, равное случайной длительности обслуживания в дополнительных каналах, поступает на вероятностно- распределительный блок 24, который с вероятностью р пропускает импульс на свой первый выход (данная заявка обслу- жилась полностью), а с этого выхода импульс направляется на вычитающий вход счетчика 25 числа занятых дополнительных каналов и списывает из него единицу, имитируя тем самым освобождение одного дополнительного канала. С вероятностью (1-р) импульс появляется на втором выходе вероятностно-распределительного блока 24 (данная заявка подлежит дополнительному обслуживанию). Этот импульс поступает на вход счетчика 28, а через элемент ИЛИ 22 вновь поступает на блок 23 случайных временных задержек на переобслуживание.

Статистические характеристики функционирования системы массового обслуживания, моделируемой данным устройством, вычисляются известными методами на основе показаний счетчиков.

Формула изобретения

Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор случайных импульсов, счетчик общего числа заявок, счетчик числа потерянных заявок, первый счетчик дополнительных квантов обслуживания, три элемента запрета, шесть элементов И, два элемента ИЛИ, первый блок случайных временных задержек, первый вероятностно- распределительный блок, реверсивный

счетчик числа занятых основных каналов обслуживания и реверсивный счетчик числа заявок в очереди, выход генератора случайных импульсов соединен с счетным входом счетчика общего числа заявок, с информаци0 онным входом первого элемента запрета и с первым входом первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика числа потерянных заявок, выход первого элемента запрета подключен к первому

5 входу второго элемента И и к информационному входу второго элемента запрета, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и с суммирующим входом реверсивного счетчиха числа заня0 тых основных каналов обслуживания, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами третьего элемента И, выход которого соединен с управляющим входом второго элемента запрета и

5 вторым входом второго элемента И, разрядные выходы реверсивного счетчика числа заявок в очереди подключены соответственно к входам четвертого элемента И и к входам второго элемента ИЛИ, выход которого

0 соединен с первым входом пятого элемента И. с управляющим входом третьего элемента запрета и с первым входом шестого элемента И, выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, вы5 ход которого через первый блок случайных временных задержек соединен с входом первого вероятностно-распределительного блока, первый выход которого соединен с информационным входом третьего элемен0 та запрета и с вторыми входами пятого и шестого элементов И, а второй выход первого вероятностно-распределительного блока подключен к третьему входу первого элемента ИЛИ и к счетному входу первого

5 счетчика числа дополнительных квантов обслуживания, выход третьего элемента запрета соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика числа занятых основных каналов обслуживания, выход пято0 го элемента И подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика числа заявок в очереди, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования адапта5 ции количества каналов обслуживания к длине очереди, оно дополнительно содержит четвертый элемент запрета, седьмой и восьмой элементы И, третий элемент ИЛИ, второй блок случайных временных задержек, второй вероятностно р.--пределительный блок, реверсивный счетчик числа занятых дополнительных каналов обслуживания, счетчик числа заявок, поступивших в дополнительные каналы обслуживания, второй счетчик дополнительных квантов обслуживания и счетчик общего числа заявок, поступивших в очередь, причем выход второго элемента И подключен к первому входу седьмого элемента И и к информационному входу четвертого элемента запрета, выход которого подключен к счетному входу счетчика общего числа заявок, поступивших в очередь, и к суммирующему входу реверсивного счетчика числа заявок в очереди, выход четвертого элемента И соединен с управляющим входом четвертого элемента запрета и с вторым входом седьмого элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика числа заявок, поступивших в дополнительные каналы обслуживания, с

суммирующим входом реверсивного счетчика числа занятых дополнительных каналов обслуживания и с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого через второй

блок случайных временных задержек соединен с входом второго вероятностно-распределительного блока, первый выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика числа занятых дополнительных каналов обслуживания, разрядные выходы которого подключены соответственно к входам восьмого элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и управляющим входом первого

элемента запрета, второй выход второго вероятностно-распределительного блока подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ и к счетному входу второго счетчика дополнительных квантов обслуживания.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании систем массового обслуживания с очередью и квантованным обслуживанием. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет моделирования адаптации количества каналов обслуживания к длине очереди. Устройство содержит генератор случайных импульсов, счетчик общего числа заявок, счетчик числа потерянных заявок, первый счетчик дополнительных квантов обслуживания, четыре элемента запрета, восемь элементов И, три элемента ИЛИ, два блока случайных временных задержек, два вероятностно-распределительных блока, реверсивный счетчик числа занятых основных каналов обслуживания, реверсивный счетчик числа заявок в очереди, реверсивный счетчик числа занятых дополнительных каналов обслуживания, счетчик числа заявок, поступивших в дополнительные каналы обслуживания, второй счетчик дополнительных каналов обслуживания, счетчик общего числа заявок, поступивших в очередь. Устройство позволяет моделировать процедуру квантованного обслуживания потока заявок с подключением дополнительных каналов обслуживания при достижении очередью предельно допустимой длины. 1 ил.