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

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании многоканальных систем массового обслуживания с учетом динамики и режимов функционирования.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем ограничения числа каналов обслуживания, одновременно находящихся на техническом обслуживании.

На фиг.1 изображена схема устройства, где раскрыт первый канал; на фиг.2 - то же, где раскрыт последний канал.

Устройство содержит генератор 1 случайного потока импульсов, генератор 2 заявок, К каналов моделирования, каждый из которых содержит генератор 3 тактовых импульсов, первый элемент ИЛИ 4, генератор 5 случайных интервалов времени работы, первый элемент И 6, генератор 7 случайных

интервалов времени обслуживания заявок, первый дифференциру ощий элемент 8, второй элемент И 9, блок 10 счетчиков, второй дифференцирующий элемент 11, третий элемент И 12, генератор 13 случайных интервалов времени восстановления, второй триггер 14, четвертый элемент И 15.

Кроме того, устройство содержит в последнем канале третий элемент ИЛИ 16, третий дифференцирующий элемент 17, первый триггер 18, пятый элемент И 19, реверсивный счетчик 20, регистр 21 памяти, генератор 22 случайных интервалов времени технического обслуживания, пятый триггер 23, девятый элемент И 24, четвертый дифференцирующий элемент 25. счетчик 26 общего числа заявок; в последнем канале восьмой элемент И 27, группу элементов ИЛИ 28, группу элементов И 29. четвертый триггер 30, пятый дифференцирующий элеО

Os

vj

О О

мент 31, элемент 32 задержки, седьмой элемент И 33, элемент НЕ 34, первый вход 35 блока 10 счетчиков, второй вход 36 элемента И 6, прямой вход 37 элемента ИЛИ 4, выход 38 генератора 13 случайных интервалов времени восстановления, выход 39 генератора 22 случайных интервалов времени технического обслуживания. Устройство содержит также третий элемент ИЛИ 40, вход 41 блока 10 счетчиков, выход 42 генератора 7, выход 43 элемента И 15, выход 44 элемента И 27, выход 45 элемента И 33, второй элемент ИЛИ 46, (К-1)-й выход 47 дешифратора, (К-2)-й выход 48 дешифратора, подключенный к второму входу элемента И 9 (К-1)-го канала, выход 49 элемента И 62 К-го канала, выход 50 элемента И 62 (К-1)-го канала, К-й вход 51 элемента ИЛИ 61, (К-1)-й вход 52 элемента ИЛИ 61. Устройство содержит генератор 53 импульсов, суммирующий счетчик Ь4, дешифратор 55, первый элемент ИЛИ 56, счетчик 57 числа каналов, находящихся на техническом обслуживании, третий триггер 58, схему 59 сравнения, регистр 60 памяти, второй элемент ИЛИ 61, восьмой элемент И 62, шестой элемент И 63, выход 64 нулевого разряда дешифратора 55, выход 65 первого разряда дешифратора 55, первый вход 66 элемента ИЛИ 56, второй вход 67 элемента ИЛИ 61, выход 68 схемы 59 сравнения, первый вход 69 элемента ИЛИ 61, а в последнем канале девятый 70, десятый 71 элементы И ичетвертый элемент ИЛИ 72.

Устройство моделирует процесс работы системы, имеющей К каналов обслуживания, каждый из которых может находиться в четырех режимах (состояниях): работа, отказ, восстановление, техническое обслуживание по наработке. Обслуживание заявок происходит только во время работы. Окончание режима работы соответствует наступлению отказа, при этом канал переходит в режим восстановления и одновременно открывает следующий канал, куда поступает очередная заявка. Необслуженная вследствие отказа заявка возвращается на вход готового к работе канала.

По истечении некоторого заданного времени наработки каждый канал переходит в режим технического обслуживания, если в системе находится в.режиме технического обслуживания не более заданного числа каналов. В противном случае канал продолжает функционирование. Заявки, поступившие во время режимов восстановления или технического обслуживания, обслуживаются в следующем канале

Устройство работает следующим образом

Генератор 1 вырабатывает импульс, который запускает генератор 2 заявок, генератор 53 импульсов, в каждом канале - генератор 3 тактовых импульсов, а также,

проходя через элемент ИЛИ 4, в каждом канале запускает генератор 5 случайных интервалов времени. На выходе генератора 5 формирует случайный интервал времени, соответствующий продолжительности ре0 жима работы. Заявки с выхода генератора 2 поступают на открытый элемент И 6 и запускают генератор 7 случайных интервалов времени обслуживания, который формирует интервал времени обслуживания заявок, По

5 окончании этого интервала импульс с выхода дифференцирующего элемента 8 через элемент И 9 при наличии напряжения на генераторе 5 поступает на первый вход блока 10 счетчиков, где подсчитывается общее

0 число обслуженных заявок в К-м канале системы.

По окончании интервала времени работы импульс, имитирующий отказ, с выхода дифференцирующего элемента 11 через

5 элемент И 12 запускает генератор 13. На выходе последнего формируется интервал времени, соответствующий режиму восстановления.

Этот же импульс поступает на единич0 ный вход триггера 14 и опрокидывает его, после чего напряжение с выхода триггера 14 поступает на вход элемента И 15. На второй вход элемента И 15 поступают счетные импульсы от генератора 3, которые проходят

5 на третий вход блока 10 счетчиков, подсчитывающих время восстановления канала.

По окончании интервала времени восстановления импульс с выхода дифференцирующего элемента 17 через первый

0 инверсный вход элемента ИЛИ 4 запускает генератор 5, вновь переводя К-й канал в режим работы. Этот же импульс поступает на нулевой вход триггера 14, после чего счетные импульсы не поступают на третий

5 вход блока счетчиков 10. Импульс с выхода элемента ИЛИ 4 поступает также на единичный вход триггера 18, напряженнее выхода которого подается на первый вход элемента И 19, на второй вход которого поступают

0 счетные импульсы от генератора 3, а на третий - единичный потенциал с инверсного выхода триггера 58. Счетные импульсы проходят на вычитающий вход реверсивного счетчика 20 и соответствующее заданному

5 времени наработки число начинает уменьшаться.

Одновременно счетные импульсы поступают на четвертый вход блока 10 счетчиков, через открытый элемент И 63. где подсчитывается общее время нахождения

системы в режиме работы, По окончании интервала времени работы импульс с выхода элемента И 12 поступает на нулевой вход триггера 18 через элемент ИЛИ 40, после чего счетные импульсы не проходят на счет- чик 20 и четвертый вход блока 10 счетчиков. Как только содержимое реверсивного счетчика 20 примет нулевое значение, импульс с его выхода поступает на единичный вход триггера 58 и опрокидывает его, закрывая элемент И 19. Единичный сигнал с прямого выхода триггера 58 поступает на вход элемента И 62.

Генератор 53 импульсов вырабатывает импульсы, поступающие на суммирующий вход суммирующего счетчика 54 (счет от О до К-1), выходы которого подключены к соответствующим входам дешифратора 55, нулевой выход 64 которого подключен к второму входу элемента И 62. Генератор 53. суммирующий счетчик 54 и дешифратор 55, организуют последовательный опрос каналов, требующих выхода в режим обслуживания.

Единичный сигнал с выхода 68 схемы 59 сравнения поступает на третьи входы элементов 62 каждого канала, в случае если число каналов, находящихся в режиме технического обслуживания, меньше допустимого числа каналов, которым разрешен выход в режим технического обслуживания. Допустимое число записывается в регистр 60 перед началом процесса моделирования. В случае, когда на техническом обслуживании находится масимально допустимое чис- ло каналов, нулевой сигнал с выхода схемы 59 сравнения запирает элемент И 62 и запрещает запуск генератора 22.В противном случае вывод очередного канала в режим технического обслуживания разрешен, и импульс с выхода элемента И 62 поступает на установочный вход генератора 5, запускает генератор 22 и поступает на первый вход 66 (для первого канала) элемента ИЛИ 56, с выхода которого импульс поступает на суммирующий вход счетчика 57 каналов, находящихся в режиме технического обслуживания.

При поступлении сигнала на установочный вход генератора 5 заканчивается ин- тервал времени работы. Так как напряжение с выхода генератора 22 подается на инверсный вход элемента И 12, то запрещается прохождение импульса на генератор 13. Импульс с выхода элемента И 62 опрокидывает триггер 23. напряжение с выхода которого подается на вход элемента И 24,.на первый вход которого поступают счетные импульсы от генератора 3. Импульсы проходят на вход 41 блока 10 счетчиков.

где подсчитывается общее время нахождения системы в режиме технического обслуживания (ТО). Кроме того, импульс с выхода элемента И 62 поступает на нулевой вход триггера 58 переключая его. а также через элемент ИЛИ 40 сбрасывает триггер 18 и счет общего времени работы устройства прекращается.

По окончании интервала времени технического обслуживания на выходе дифференцирующего элемента 25 появляется импульс, который через элемент ИЛИ 4 поступает на запуск генератора 5, переводя канал в режим работы. Этот же импульс поступает на нулевой вход триггера 23, после чего прекращается поступление счетных импульсов на вход блока 10 счетчиков, а также поступает на вход регистра 21, в котором записано число, соответствующее заданному времени наработки. Это число с приходом импульса записывается в параллельном коде в реверсивный счетчик 20. Кроме того, импульс с выхода дифференцирующего элемента 25 проходит через элемент ИЛИ 61 и поступает на вычитающий вход счетчика 57, уменьшая его содержимое на единицу.

В режимах работы, восстановления и технического обслуживания первого канала с выходов генератора 22, 7,13 соответственно через элемент ИЛИ 28 второго канала моделирования поступает импульс на первый вход элемента И 29 этого же канала.

На второй вход элемента И 29 второго канала поступают заявки от генератора 2 заявок и проходят на второй канал моделирования для их обслуживания. Аналогично при отказе или техническом обслуживании во втором канале заявки от генератора 2 поступают на третий канал и т.д.

Для подсчета числа необслуженных заявок, поступивших во время работы каналов, во время восстановления или технического обслуживания, выходы генераторов 13 и 22 в последнем канале (фиг.2) подключены к первому и второму входам элемента ИЛИ 16 соответственно, выход которого соединен с первым входом элемента И 27, на второй вход которого поступают заявки от генератора 2, прошедшего через элемент И 29. Эти заявки пройдут на пятый вход блока 10 счетчиков только при наличии разрешающего напряжения на первом входе элемента И 27 от генератора 13 или 22.

По показаниям счетчиков можно оценить вероятностные показатели обслуживания заявок.

Для устранения потери заявки, находящейся на обслуживании, при отказе канала осуществляется возврат необслуженной заявки на вход К-го канала, готового к работе, следующим образом. Заявка, принятая в канал на обслуживание, пройдет через элемент И 6 и на единичный вход триггера 30, на выходе которого устанавливается высокий уровень. В это время происходит отказ канала, т.е. генератор 5 интервалов случайных импульсов работы прекращает работу. Запускается генератор 13 случайных импульсов восстановления. Высокий уровень с его выхода поступает на вход элемента ИЛИ 46 и, проходя через него, поступает на нулевой вход триггера 30, Последний установится в нулевое состояние. На выходе дифференцирующего элемента 31 появится импульс, так как он срабатывает по срезу импульса. Этот импульс поступит на вход элемента И 33. Импульс, свидетельствующий о том, что заявка обслужена, на элементе И 9 не появится, так как произошел отказ канала, Следовательно, на выходе элемента НЕ 34 установится высокий уровень. Через элемент 32 задержки он поступит на второй вход элемента И 33. На выходе элемента И 33 в результате появится импульс, имитирующий заявку. Эта заявка поступает на входы каналов обслуживания и происходит повторное принятие к обслуживанию заявки,

Формула изобретения Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор случайного потока импульсов, выход которого подключен к входу запуска генератора заявок, выход которого соединен с входом счетчика общего количества заявок, К каналов моделирования обслуживания, группу из (К-1)-го элемента ИЛИ, группу из (К-1)-го элемента И, каждый канал моделирования обслуживания содержит с первого по седьмой элементы И, с первого по пятый дифференцирующие элементы, первый, второй, третий, четвертый триггеры, генератор случайных интервалов времени восстановления, генератор случайных интервалов времени технического обслуживания, генератор тактовых импульсов, реверсивный счетчик, регистр памяти, первый и второй элементы ИЛИ, генератор случайных интервалов времени обслуживания заявок, генератор случайных интервалов времени работы, элемент задержки, элемент НЕ, блок счетчиков, К-й канал моделирования обслуживания содержит восьмой элемент И и третий элемент ИЛИ, в каждом канале моделирования обслуживания выход первого элемента И соединен с входом запуска генератора случайных интервалов времени обслуживания заявок которого подключен через первый дифференцирующий элемент к инверсному входу второго элемента И, выход которого соединен с первым информационным входом блока

счетчиков, выход генератора случайного потока импульсов подключен к входу запуска генератора тактовых импульсов и прямому входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с единичным входом первого

0 триггера и входом запуска генератора случайных интервалов времени работы, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, прямому входу второго элемента И и входу второго дифференциру5 ющего элемента, выход которого соединен с первым инверсным входом третьего элемента И, выход которого подключен к единичному входу второго триггера и входу запуска генератора случайных интервалов

0 времени восстановления, выход которого соединен с входом третьего дифференцирующего элемента и первым входом второго элемента ИЛИ, выход третьего дифференцирующего элемента соединен с первым ин5 версным входом первого элемента ИЛИ и нулевым входом второго триггера, прямой выход которого подключен к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых

0 импульсов и первыми входами пятого и шестого элементов И, выход шестого элемента И подключен к второму информационному входу блока счетчиков, выход четвертого элемента И соединен с третьим информаци5 онным входом блока счетчиков, выход генератора случайных интервалов времени технического обслуживания соединен с вторым инверсным входом третьего элемента И и входом четвертого дифференцирующего

0 элемента, выход которого подключен к второму инверсному входу первого элемента ИЛИ и входу считывания регистра памяти, разрядные выходы которого соединены с разрядными входами реверсивного счетчи5 ка, выход второго элемента ИЛИ соединен с нулевым входом четвертого триггера, прямой выход которого подключен к входу пятого дифференцирующего элемента, выход которого соединен с первым входом седь0 мого элемента И, выход которого соединен с выходом генератора заявок, второй вход седьмого элемента И подключен к выходу элемента задержки, вход которого соединен с выходом элемента НЕ, вход которого

5 подключен к выходу второго элемента И и второму входу второго элемента ИЛИ, единичный вход четвертого триггера соединен с выходом первого элемента И, а прямой выход первого триггера подключен к второму входу пятого элемента И, выход которого

соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, выход обнуления которого подключен к единичному входу третьего триггера, в К-м канале моделирования обслуживания первый и второй входы третьего элемента ИЛИ соединены с выходами соответственно генератора случайных интервалов времени технического обслуживания и генератора случайных интервалов времени восстановления, а выход третьего элемента ИЛИ подключен к первому входу восьмого элемента И, выход которого соединен с четвертым информационным входом блока счетчиков, выход генератора заявок соединен с вторым входом первого элемента И первого канала моделирования обслуживания и первыми входами элементов И группы устройства, вторые входы которых подключены соответственно к выходам элементов ИЛИ группы устройства, выход 1-го элемента И группы устройства (1 1, К-2) соединен с вторым входом первого элемента И (i+1)-ro канала моделирования обслуживания, а выход (К-1}-го элемента И группы устройства подключен к второму входу первого элемента И и второму входу восьмого элемента И К-го канала моделирования обслуживания, первый вход j-ro элемента ИЛИ группы (j 1, К-1) соединен с выходом генератора случайных интервалов времени обслуживания J-ro канала моделирования обслуживания, второй вход j-ro элемента ИЛИ группы соединен с выходом генератора интервалов времени восстановления, а третий вход j-ro элемента ИЛИ группы соединен с выходом генератора интервалов времени технического обслу- живания J-ro канала моделирования обслуживания, отличающееся тем, что. с целью расширения функциональных возможностей за счет ограничения числа каналов, одновременно находящихся на техническом обслуживании, оно дополнительно содержит генератор импульсов, суммирующий счетчик, дешифратор, два элемента ИЛИ, регистр памяти, схему сравнения и счетчик числа каналов, находящихся на техническом обслуживании, каналы моделирования обслуживания с первого по (К-1)-й дополнительно содержат пятый триггер, восьмой и девятый элементы И и третий элемент ИЛИ, К-й канал моделирования обслуживания дополнительно содержит пятый триггер, девятый и десятый элементы И и четвертый элемент ИЛИ, причем в каналах моделирования обслуживания с первого по (К-1}-й прямой выход третьего триггера подключен к первому входу восьмого элемента И. выход которого подключен к входу генератора случайных интервалов времени технического обслуживания, входу останова генератора случайных интервалов времени работы, первому входу третьего элемента ИЛИ, единичному входу пятого триггера и нулевому входу третьего триггера, инверсный выход которого подключен к третьему входу пятого элемента И, выход третьего элемента ИЛИ соединен с нулевым входом первого триггера, прямой выход которого

0 подключен к второму входу шестого элемента И, выход третьего элемента И соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход четвертого дифференцирующего элемента соединен с нулевым входом пятого

5 триггера, прямой выход которого подключен к первому входу девятого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход девятого элемента И подключен к четвертому

0 информационному входу блока счетчиков, вторые входы восьмых элементов И подключены соответственно к выходам дешифратора устройства, а третьи входы восьмых элементов И соединены с выходом Мень5 ше схемы сравнения, в К-м канале моделирования обслуживания прямой выход третьего триггера подключен к первому входу девятого элемента И, выход которого подключен к входу генератора случайных

0 интервалов времени технического обслуживания, входу останова генератора случайных интервалов времени работы, первому входу четвертого элемента ИЛИ, единичному входу пятого триггера и нулевому входу

5 третьего триггера, инверсный выход которого подключен к третьему входу пятого элемента И, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с нулевым входом первого триггера, прямой выход которого подключен к вто0 рому входу шестого элем-ента И, выход третьего элемента И соединен с вторымвхо- дом четвертого элемента ИЛИ, выход четвертого дифференцирующего элемента соединен с нулевым входом пятого тригге5 ра, прямой выход которого подключен к первому входу десятого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход десятого элемента И соединен с пятим информаци0 онным входом блока счетчиков, второй вход девятого элемента И соединен с соответствующим выходом дешифратора устройства, а третий вход девятого элемента И соединен с выходом Меньше схемы сравнения, ин5 формационные входы первой и второй групп которой соединены с выходами соответственно регистра памяти и разрядными выходами счетчика числа каналов, находящихся на техническом обслуживании, суммирующий вход которого соединен с

выходом первого элемента ИЛ И устройства,лирования обслуживания и выход девятого а вычитающий вход - с выходом второгоэлемента И К-го канала моделирования об- элемента ИЛИ устройства, выход генерато-служивания подключены соответственно к ра импульсов соединен со счетным входомвходам первого элемента ИЛИ устройства, суммирующего счетчика, разрядные выхо-5 а входы второго элемента ИЛИ устройства ды которого подключены соответственно кподключены соответственно к выходам чет- входам дешифратора, выходы восьмых эле-вертых дифференцирующих элементов всех ментов И с первого по (К-1)-й каналов моде-каналов моделирования обслуживания.

10

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании многоканальных систем массового обслуживания (СМО) с учетом динамики и режимов функционирования. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет ограничения числа каналов обслуживания, одновременно находящихся на техническом обслуживании. Устройство содержит генератор случайного потока импульсов, генератор заявок, генератор тактовых импульсов, счетчик общего числа заявок, суммирующий счетчик, дешифратор, счетчик числа каналов, находящихся на обслуживании, схему сравнения, регистр памяти, два элемента ИЛИ и каналы обслуживания заявок, каждый из которых может имитировать режимы работы, обслуживания заявок, отказов и восстановлений и технического обслуживания обслуживающего прибора. 2 ил.