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

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначено для моделирования систем массового обслуживания и, является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 1273942.

Известно устройство, содержащее два генератора импульсов со случайным интер- | валом следования, первый и второй триггеры, два элемента И, первый разделительный диод, первый вход первого элемента Л является входом устройства, а выход подключен к первому входу первого триггера и входу запуска первого генератора импульсов со Случайным интервалом следования, выход которого является выходом заявок, обслуженных основным обслуживающим прибором, устройства, выход первого триггера подключен к второму входу первого элемента И, выход второго триггера объединен с первым входом второго элемента И, выход

которого соединен с входом запуска второго элемента И, выход которого соединен с входом запуска второго генератора импульсов со случайным интервалом следования, выход которого является выходом заявок, обслуженных резервным обслуживающим прибором, элемента И-НЕ, третий триггер, второй разделительный диод, первый и второй управляемые делители частоты, третий и четвертый генераторы импульсов со случайным интервалом следования, выходы которых подключены к первым входам соответственно второго и третьего триггеров, второй выход второго триггера подключен к входу запуска третьего генератора импульсов со случайным интервалом следования и выходу первого управляемого делителя частоты, а выход второго триггера подключен к первому входу элемента И-НЕ и входу останова первого генератора импульсов со случайным интервалом следовао о

00

ел о

ND

ния, выход которого соединен с входом первого управляемого делителя частоты и через первый разделительный диоде вторым входом первого триггера, выход второго управляемого делителя частоты подключен к второму входу третьего триггера и входу запуска четвертого генератора импульсов со случайным интервалом следования, выход третьего триггера соединен с входом останова второго генератора импульсов со случайным интервалом следования и вторым входом элемента И-НЕ, выход которого подключен к третьему входу первого элемента И, выход которого подключен к второму входу второго элемента И, выход второго генератора импульсов со случайным интервалом следования соединен с входом второго управляемого делителя частоты и через второй разделительный диод с вторым входом первого триггера, входы установки коэффициента деления первого и второго управляемых делителей частоты являются установочными входами устройства.

Недостатком известного устройства является узкая область применения, так как оно дает возможность моделировать лишь системы массового обслуживания с отказами и не позволяет моделировать системы массового обслуживания с ожиданием.

Цель изобретения - расширение области применения устройства путем моделирования систем массового обслуживания с ограниченным временем ожидания.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство введены первый элемент ИЛИ между с третьего по шестой элементами И, таймер, два формирователя импульсов, три элемента задержки, блок памяти, коммутатор, две схемы сравнения, блок вычитания, регистр памяти, генератор тактовых импульсов, четвертый триггер, три элемента ИЛИ, второй элемент И-НЕ, два счетчика импульсов, причем выходы первого - четвертого генераторов импульсов со случайным интервалом следования соединены соответственно с первым - четвертым входами первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого и первый вход четвертого элемента соединены с выходом первого элемента задержки, выход четвертого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, а второй вход второго элемента ИЛИ и первый вход пятого элемента И объединены и являются информационным входом устройства, выход пятого элемента И соединен с входом второго элемента задержки и счетным входом первого счетчика импульсов, разрядные выходы которого подключены соответственно к адресным входам коммутатора и информационным входам первой группы первой схемы сравненияГинформационные входы второй группы которой и информационные входы коммутатора соединены соответственно с разрядными выходами второго счетчика импульсов, счетный вход которого и вход

0 третьего элемента задержки соединены с выходом шестого элемента И, первый вход которого соединен с прямым выходом четвертого триггера, а второй вход шестого элемента И подключен к выходу генератора

5 тактовых импульсов и входу запуска таймера, выходы которого соединены соответственно с информационными входами блока памяти и информационными входами первой группы блока вычитания, информацион0 ные входы второй группы которого соединены соответственно с разрядными выходами регистра памяти, разрядные входы которого подключены соответственно к выходам блока памяти, вход записи которо5 го соединен с выходом второго элемента задержки, а адресные входы блока памяти соединены соответственно с выходами коммутатора, вход опроса которого и второй вход пятого элемента И подключены к выхо0 ду второго элемента И-НЕ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходамилервого элемента И-НЕ и инверсным выходом первого триггера, выход третьего элемента задержки соединен с

5 входом записи регистра памяти, а выходы блока вычитания подключены соответственно к информационным входам первой группы второй схемы сравнения, информационные входы второй группы которой яв0 ляются входами задания времени ожидания заявок, выход Больше второй схемы сравнения является выходом потерянных заявок устройства, а выход Меньше или равно второй схемы сравнения соединен с входом

5 первого формирователя импульсов, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И и первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя им0 пульсов, а выход третьего элемента ИЛИ . соединен с нулевым входом четвертого триггера, единичный вход которого подключен к выходу третьего элемента И, выход Равно первой схемы сравнения соеди5 нен с входом второго формирователя импульсов и входом элемента НЕ, выход которого подключен к входу первого элемента задержки.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит первый 1. второй 2, четвертый 3, третий 4, шестой 5 и пятый 6 элементы И, первый - четвертый генераторы 7-10 импульсов со случайным интервалом следования, первый - четвертый триггеры 11-14, первый 15 и второй 16 управляемые делители частоты, первый 17 и второй 18 разделительные диоды, второй 19, третий 20 и первый 21 элементы ИЛИ, первый 22 и второй 23 элементы И-НЕ, ато- рой 24 и третий 25 элементы задержки, таймер 26, первый 27 и второй 28 счетчики импульсов, первую 29 и вторую 30 схемы сравнения, блок 31 оычи ;ания, коммутатор 32, первый 33 и второй 34 формирователи импульсов, генератор 35 тактовых импульсов, элемент НЕ 36, регистр 37 памяти, блок 38 памяти и первый элемент 39 задержки.

Вербальная модель работы устройства следующая.

Заявки, поступающие на устройство, проходят на обслуживающий прибор сразу, если он не занят и если он исправен. Прибор считается исправным и способным обслужить заявку, если хотя бы один из составляющих его приборов - основной или резервный - исправен. Если оба прибора - основной и резервный - неисправны,заяа- ка не может быть немедленно обслужена. В этом случае она запоминается в блоке памяти в совокупности с временем поступления, формируемым таймером. При освобождении прибора (либо при его восстановлении) ожидающая (или ожидающие, если их несколько) заявка выбирается из блока памяти и, если время ожидания ее меньше допустимого времени ожидания, обслуживается прибором (если ожидающих заявок много, они обслуживаются по очереди).

Часть устройства, включающая блоки 1, 2,7-10, 11-13, 15-18 и 23, работает совершенно аналогично описанному для известного устройства. 3 исходном состоянии триггер 11 находится в нулевом состоянии (на инверсном выходе - единичный сигнал), триггеры 12 и 13 находятся в исходном единичном состоянии: на их инверсных выходах - нулевые сигналы (это соответствует исправному состоянию основного и резервного приборов, в то время как нулевое состояние триггера 11 соответствует незанятому обслуживанием заявки прибору обслуживания), вес ячейки блока 38 памяти обнулены, счетчики 27 и 28 находятся в нулевом состоянии, регистр 37 также обнулен. Триггер 14 находится в нулевом состоянии.

Пусть заявка поступает на устройство, когда оно не занято обслуживанием другбй заявки и исправно (что имеет место всегда, например, в начальный момент после запуска устройства). Сигнал заявки проходит через элемент ИЛИ 19 и элемент И 1 (по разрешающим сигналам с элемента И-НЕ 22 и триггера 11) и поступает на вход запуска

генератора 7, имитирующего интервал времени обслуживания заявки. В течение этого интервала времени поступление заявок в прибор для непосредственного обслуживания невозможно, так как сигналом заявки,

0 принимаемой на обслуживание, устанавливается в единичное состояние триггер 11, запирая элемент И 1. Сигнал заявки (принятой, как описано, на обслуживание) не проходит на вход генератора 8, так как закрыт

5 элемент И 2. После истечения интервала обслуживания генератор 7 выдает импульс, который свидетельствует об окончании обслуживания заявок (данной заявки). Этот сигнал поступает на выход устройства, сиг0 нглизируя об окончании обслуживания заявки основным прибором. Этот же сигнал через разделительный диод 17 возвращает триггер 11 в нулевое состояние, приводя основной прибор в состояние готовности к

5 приему следующей заявки.

Рассмотрим случай, когда заявки, поступающие на обслуживание, застают прибор всегда готовым к обслуживанию (не занятым и исправным). Тогда предлагаемое

0 устройство работает совершенно аналогично известному.

После некоторой поступившей заявки (ее ном эр определяется коэффициентом деления делителя 15 основного прибора, вы5 бираемым пользователем) основной прибор по импульсу с выхода делителя 15 на генератор 9 и вход сброса триггера 12 имитирует выход из строя. Интервал неисправности основного прибора имитируется длительно0 стью между запускающим и выходным импульсами генератора 9, который по выходному импульсу возвращает триггер 12 в единичное состояние, соответствующее исправности прибора. Если до истечения

5 интервала неисправности основного прибора в устройство поступает заявка, то по разрешающему сигналу с триггера 12 она проходит через элемент И 2 на резервный прибор, длительность обслуживания заявки

0 которым определяется генератором 8, а длительность и интенсивность отказов - аналогично основному прибору делителем 16 и генератором 10 в совокупности с триггером 13. Окончание обслуживания заявки

5 резервным прибором имитируется импульсом с генератора 8, восстановление резервного прибора - импульсом с генератора 10. Если очередная заявка поступает (начиная с момента запуска устройства все заявки удовлетворяют этому условию) в

интервале готовности устройства к обслуживанию (не обслуживается уже предыдущая заявка и хотя бы один из приборов - основной или резервный - исправен), то предлагаемое устройство работает аналогично известному.

Если очередная заявка поступает в момент обслуживания предыдущей или в интервале, когда оба прибора - бсновной и резервный - неисправны, с этого момента работа предлагаемого устройства несколько отличается от работы известного. Рассмотрим подробнее работу устройства в этом режиме.

Заявка, поступившая в момент времени, когда она не может быть обслужена непосредственно, немедленно известным устройством теряется. В предлагаемом устройстве происходит следующее: элемент И 1 при поступлении в неподходящий для устройства момент времени заявки закрыт при занятости триггером 11, при неисправности элементом 22. В этом случае с выхода элемента И-НЕ 23 на элемент И 6 поступает разрешающий сигнал и заявка проходит на дополнительную часть устройства. Разрешающий сигнал с элемента И-НЕ 23 выдает в данном режиме управляющий сигнал на коммутатор 32 таким образом, что коммутатор соединяет выходы счетчика 27 с входами адресными блока 38 памяти, к информационным входам которого всегда подключены выходы таймера, который отсчитывает постоянно текущее время от включения устройства. До попадания первой заявки в дополнительную часть устройства (установку ее в очередь на обслуживание) состояния счетчиков 27 v, 28 равны нулю. Сигнал поступившей заявки с выхода элемента И 6 инкрементируют содержимое счетчика (адрес записи 000...001) и с некоторой задержкой через элемент 24 поступает на вход записи блока памяти, в который по адресу, определяемому в данном режиме счетчиком 27, записывается значение таймера - время прихода данной заявки. Так происходит со всеми заявками, поступающими на вход устройства в интервале времени, в течение которого невозможно их обслуживания прибором.

Предположим, в какой-то момент времени прибор перешел в состояние, в котором он готов обслуживать следующую заявку (либо освободился от предыдущей, либо восстановился). Сигнал с элемента И- НЕ 23 переключает в этом режиме коммутатор 32 в состояние, при котором на адресные разряды блока 38 памяти коммутируются разряды счетчика 28. При этом по одному из входов элемента ИЛИ 21 посту-

пает импульс, который проходит через элемент И 4 в том случае, если содержимое счетчиков 27 и 28 не равно. (Когда содержимое счетчиков равно, это соответствует случаю, когда в очереди не стоит ни одной заявки, следовательно, нет необходимости выбирать заявку из очереди, которая пуста. Равенство содержимого счетчиков фиксируется схемой сравнения, которая в случае

0 равенства выдаёт потенциал, запирающий через элемент НЕ - в этом случае с выхода элемента НЕ снимается низкий потенциал - элемент И 3). Не может быть случая, когда содержимое счетчика 27 меньше содержи5 мого счетчика 28, кроме случая перехода его через модуль счета, который выбирается из расчета числа заявок, которые потенциально могут одновременно находиться в очереди.

0 Если содержимое счетчиков не равно (имеются заявки в очереди), со схемы 29 снимается нулевой сигнал, который, инвертируясь на элементе НЕ 36, открывает элемент И 4, и сигналом с элемента ИЛИ 21

5 триггер 14 устанавливается в единичное состояние. Открывая элемент И 5, этот сигнал пропускает на дополнительную часть устройства тактовые импульсы с генератора 35 тактовых импульсов. Первый импульс увели0 чивает на единицу (инкрементирует) содержимое счетчика 28 и с некоторой задержкой, необходимой для установки адресных разрядов блока памяти от счетчика 28, выдает управляющий сигнал в регистр 37, записы5 вая значение времени прихода данной заявки и постановки ее в очередь, Если при поступлении первого (очередного) импульса с генератора 35 содержимое счетчиков 27 и 28 сравнивается (становится равным), схема

0 29 сравнения выдает сигнал, который через формирователь 34 и элемент И 2 выдает сигнал на вход сброса триггера 14, переводя его в нулевое состояние (дальнейший анализ не имеет смысла, так как длина очереди

5 заявок нулевая). В другом случае анализ продолжается. Если содержимое счетчиков не равно, сигнала нет. В блоке вычитания определяется интервал времени между текущим значением таймера и временем при0 хода данной заявки, стоящей в очереди, записанным в блоке памяти. Если время интервала ожидания больше порога, подаваемого на схему 30 сравнения в виде установочного двоичного числа, сигнал дан5 ной заявки поступает на его выход Больше или равно и проходит на выход устройства, сигнализируя о необслуженной заявке (время ожидания ее превзошло границу, и заявка теряется). Если интервал ожидания данной заявки меньше, чем порог, то сигнал

со схемы сравнения поступает через формирователь 33 импульса на вход элемента И 3 и далее через элементы ИЛИ 19 и И 1 на вход обслуживающего прибора, который работает как обычно, имитируя обслуживание заявки, стоявшей в очереди. Элемент И 3 в момент поступления импульса с формирователя 33 открыт даже в случае равенства содержимого счетчиков 27 и 28, так как поступление по его второму входу сигнала со схемы 29 задерживается в элементе 39.

Таким образом, производится перебор заявок, стоящих в очереди, при освобождении обслуживающего прибора; из очереди исключаются заявки, которые ожидают больше интервала ограничения по сигналам блока 30, и определяется конец очереди (блоком 29), что приводит к окончанию перебора в последнем случае. Окончание перебора осуществляется также при определении, как описано, заявки, интервал ожидания которой не истек, сигналом с блока 30 через формирователь 33 и элемент ИЛИ 20 на сброс триггера 14. Выбранная заявка на обслуживание обслуживается как обычно; поступающие в этом интервале заявки записываются аналогично описанному в очередь в блоке 38 памяти.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет моделировать системы с ограниченным временем ожидания.

Систему с отказами можно получить из системы с ограниченным временем ожидания при нулевом времени ожидании, что в устройстве обеспечивается установкой в О второй схемы сравнения.

Формула изобретения Устройство для моделирования систем массового обслуживания по авт. св. М 1273942, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет моделирования систем с ограничением времени ожидания обслуживания, оно дополнительно содержит с третьего по шестой элементы И, таймер, два формирователя импульсов, три элемента задержки, блок памяти, коммутатор, две схемы сравнения, блок вычитания, регистр памяти, генератор тактовых импульсов, четвертый триггер, три элемента ИЛИ, второй элемент И-НЕ, два счетчика импульсов, причем выходы первого - четвертого генераторов импульсов со случайным интервалом следования соединены соответственно с первым -четвертым входами первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого и первый вход четвертого- элемента И соединены с

выходом первого элемента задержки, выход четвертого элемета И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, а второй вход второго элемента ИЛИ и первый вход пятого элемента И объединены и являются информационным входом устройства, выход пятого элемента И соединен с входом второго элемента задер0 жки и счетным входом первого счетчика импульсов, разрядные выходы которого подключены соответственно к адресным входам коммутатора и информационным входам первой группы первой схемы срав5 нения, информационные входы второй группы которой и информационные входы коммутатора соед 1нены соответственно с разрядными выходами второго счетчика импульсов, счетный вход которого и вход

0 третьего элемента задержки соединены с выходом шестого .лемента И. первый вход которого соединен с прямым выходом четвертого триггера, а второй вход шестого элемента И подключон к выходу генератора

5 тактовых импульсов и входу запуска таймера, выходы которС Х) соединены соответственно с информационными входами бпока памяти и первой группы блока вычитания, информационные -1ходы второй группы ко0 торого соединены соответственно с разряд- ными выходам. регистра памяти, разрядные входы которого подключены со- ответстзенно к блока памяти, вход записи которого соединен с выходом второ5 го элемента задержки, а адресные входы блока памяти соединены соответственно с выходами коммута ора, вход опроса которого и второй вход пятого элемента И подключены к выходу в орого элемента И-НЕ,

0 первый и второй которого соединены соответственно с выходами первого элемента И-НЕ и инверсным выходом первого триггера, выход трэтьего элемента задержки - с входом sal иси регистра памяти, а

5 выходы блока вьттания подключены соответственно к информационным входам первой группы второй схемы сравнения, информационные входы второй группы которой являются входами задания времени

0 ожидания заявок, выход Больше второй схемы сравнения является выходами потерянных заявок устройства, а выход Меньше или равно второй схемы сравнения соединен с входом первого формирователя им5 пульсов, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И и первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя импульсоа, а выход третьего элемента ИЛИ - с нулевым входом четвертого триггера, единичный вход которого единен с входами второго формирователя подключен к выходу третьего элемента И, импульсов и элемента НЕ, выход которого под- выход Равно первой схемы сравнения со- ключей к входу первого элемента задержки,

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и предназначено для моделирования систем массового обслуживания Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет моделирования систем с ограниченным временем ожидания Эта цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит три элемента И, таймер, два формирователя импульсов, три элемента заде ржки, блок памяти, коммутатор, схему сравнения, блок вычитания, регистр памяти, генератор тактовых импульсов, четвертый триггер, три элемента ИЛИ, второй элемент И-НЕ и два счетчика импульсов 1 ил