Устройство для моделирования систем массового обслуживания Советский патент 1992 года по МПК G06N7/08 

первого по пятый элементы И, формирователь импульсрй, первый и второй элементы ИЛИ, е первого по третий элементы запрета, реверсивный счетчик длины Q4epej;M, триггер, группу элементов случайной временной задержки, группу триггеров и элемент ИЛИ, причем выход генератора случайного потока импульсов соединен с входом счетчика общего числа заявок, с первым входом первого элемента И и информационным входом первого элемента запрета, управляющий вход которого и второй вход первого элемента И объединены и подключены к выходу второго элемента И, выход первого элемента И соединен с входом счетчика потерянных заявок, а выход первого элемента запрета соединен с информационным входом второго элемента запрета и первым входом третьего элемента И, второй вход которого и управляю|щий вход второго элемента запрета подключены к прямому выходу триггера, выход второго элемента запрета соединен с единичным входом триггера и с первым входом первого элемента ИЛИ, выход Третьего элемента И подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика длинь очереди,разрядные ко.торого соединены соответственно с входами второго элемента И и входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первым входам четвертого и пятого элементов И .и управляющему входу третьего элемента запрета, вы)(од которого соединен с нулевым входом триггё ра, выход четвертого элемента И подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, которого соединен с входами элементов случайной временной задержки группы и единичными входами триггеров группы, нулевые входь которых подключены соответственно к выхрдам элементов случайно ) временной задержки группы, прямые выходы триггеров группы соединены с входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которогсх подключен к входу формирователя :,ймг1ульсов, выход КОТОРОГО соединен с вторыми входами четвертого и пятого элементов И и Информационным входами третьего элемента запрета.

Это устройство позволяет моделиро: в.ать.СМО в режиме распараллеливания, когда каждая поступающая заявка начинает - обслуживаться одновременно всеми каналами с окончанием работ по последнему , испйлйителй. В тоже время в ряде СМО в режиме распараллеливания для обслуживания заявки используется переменное число исполнителей, которое зависит от характеристики конкретной заявки (например, заявка 8 виде колонны грузовых автомобилей

обслуживается механизмами, число которых завйсит от количества автомобилей в колоннф. Возможна реализация одного из двух вариантов использований каналов обслужива|4ия: равномерная загрузка, при которой осуществляется поочередное использование всех исполнителей, и неравномерная загрузка, при которой исполнители с меньшими номерами используются

чаще.

Недостатком рассматриваемого устройства является отсутствие возможности моделированиярежима распараллеливания, при котором число одновременно включаемых исполнителей определяется характеристиками отдельных заявок.

Целью изобретения является расширение функциональных возмо(ностей устройства за смет Моделирования режима

распараллеливания с переменным числом каналов обслуживания, зависящим от характеристик отдельных заявок.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирования систем

массового обслуживания, содержащее генератор случайного потока импульсов, счетчик общего числа заявок, пять элементов И, два элемента ИЛИ, три эле /1ента запрета, реверсивный счетчик длины очереди, первый

триггер, группу элементов случайной временной задержки, первую группу триггеров, формирователь импульсов и элемент ИЛИНЕ, выход генератора случайного потока импульсов соединен с входом общего числа

заявок, с первым входом первого элемента И и информационным входом первого элемента запрета, управляющий вход которого и второй вход первого элементи И объедийены и подключены к выходу второго элемента И, выхоДпервого элемента И соединен с входо м счетчика потерянных заявок, а выход первого элемента запрета соединен с информационным входом второго, элемента запрета и первым входом третьего

элемента И, второй вход которого и управляющий вход второго элемента запрета подключены к прямому выходу первого триггера выход второго элемента запрета соединен с единичным входом первого триггера и с первым ;

входом первого элемента ИЛИ. выход третье. го элеК1ёнта И подключён к суммирующему ; входу реверсйвногосчетчика длины очереди, разрядные выходы которого соединены соотвеТственно с входами второго алемента и и второго

элемента задержки, выход которого подключен ; к первым входам четвертого и пятого элемен; тов И и к управлйющему входу третьего элемента запрета, выход которого соединен с нулевым входом первого триггера, выход четвертого элемента И подключен к вто{5ому

входу первого элемента ИЛИ. выход пятого элемента И соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика длины очереди, выходы элементов случайной временной задеря ки группы соединены соответственно с нуле1 ыми входами триггеров первой группы, прямые выходы которых подключены соответствейно к входам элемента И ЛИНЕ, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, выход которого подключен к информационному входу третьего элемента запрета и к вторым вход,ац четвертого и пятого элементов И, дополнительно введены элемент случайной временной задержки, второй триггер, шес той элемент И, генератор импульсов, счетчик импульсов, дешифратор, группа формирователей импульсов, вторая группа триггеров, группа элементов И, переключатель и группа счетчиков загрузки исполнителей, причем выход первого элемента ИЛИ соединен с единичным входом второго триггера и входом элемента Случайной временной задержки, выход которого подключен к первым входам элементов И группы, к нулевому входу второго триггера и через переключатель к входу сброса счетчика импульсов,прямой выход второго триггера соединен с первым входом шестого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератх)ра импульсов а выход шестого элемента И соединен со счетным входом счетчика импульсов, разрядные выходы которого подключены соответственно к входам дешифратора, выходы которого соединены соответственно с входами формирователей импульсов группы, выходы которых подключены соответственно к единичным входам триггеров второй группы, выходы которых соединены соответственно со вторыми входами элементов И группы, выходы KOTopbix подключены соответственно к единичным входам триггеров второй группы, входам элементов случайной временной задержки группы и счетным входам счетчиков загрузки исполнителей группы, нулевые входы триггеров второй группы соединены с выходом формирователя импульсов.

На чертеже изображена схема .устройства.

Устройство содержит генератор 1 случайного потока импульсов, счетчик 2 общего числа заявок, счетчик 3 числа потерянных ,заявок, первый 4, третий 5, пятый б и четвертый 7 элементы И, формирователь 8 импульсов, первый элемент ИЛИ 9, первый 10, второй 11 и третий 12 элементы запрета, второй элемент И 13, второй элемент ИЛИ 14, реверсивный счетчик 15 длины очереди.

первый триггер 16, группу элементов 17 случайной временной задержки, первую группу триггеров 18, элемент ИЛИ-НЕ 19, элемент 20 случайной временной задержки, рторой

триггер 21, шестой элемент И 22, генератор 23 импульсов, счетчик 24 |1мпульсов, дешифратор 25, группу фбрмирбвателей 26 импульсов, вторую группу триггеров 27, группу элементов И 28, переключатель 29, группу

0 счетчиков 30 загрузки исполнителей.

Модель работы устройства следующая. Заявки поступают на обслуживание в случайные моменты времени. Каждая заявка имеет свою характеристику. Значения ха5 рактеристик заявок случайны и

распределены по определеннрму вероятностному закону. Вновь поступившая заявка

начинает ориентировать к обслуживанию

несколько исполнителей, число которых определяется характеристикой конкретной заявки, после чего одновременно во всех ориентированных каналах начинается процесс непосредственного обслуживания заявки. Каждый исполнитель имеет свое

5 случайное время обслуживания. После окончания времени обслуживания последним исполнителем заявка считается обслуженной. Каналы обслуживания могут использоваться в двух режимах: в режиме

0 равномерной загрузки все исполнители ис, пользуются поочередно, в режиме неравномерной загрузки исполнители с меньшими номерами используются чаще. Заявки, пришедшие во время процедуры обслужива5 ния, становятся в очереДь и поступают на

обслуживание после освобождения каналов

обслуживания. При заполнении очереди в

приеме новых заявок система отказывает.

Устройство работает следующим образом.

Когда очереди нет и каналы обслужив :ния свободны от заявок (при этом триггеры 16,18 и 27 находятся в нулевом состоянии), импудьсы от генератора 1 через открытые

5 элементы 10 и 11 запрета поступают на единичный вход триггера 16, переводя его в еди1:1ичное состояние. На выходе триггера 16 появляется сигнал, поступающий на управляющий вход элемента 11 запрета, что

0 свидетельствует о том, что часть параллельно рабртающих каналов обслуживания занято обслуживанием заявки в распараллеливания. Одновременно импульс от генератора 1 через элемент ИЛИ 9

5 поступает на вход триггера 21, устанавливая его в единичное состояние, и на вход элемента 20 случайной временной задержки, имитируя случайное значение характеристики поступившей заявки. Через случайное время, отображающее характеристику поступившей заявки, на выходе элемента 20 случайной временной задержки появляется импульс, переводящий триггер 21 в нулевое состояние. Таким образом, сигнал на пря- , мом выходе три ггера 21 будет существовать 5 в течение времени, соответствующего характеристике конкретной заявки, и поступая на в.ход, элемента И 22, позволит импульсам от генератора 23 импульсов проходить на счетный вход счетчика 24 импуль- 10 сов, 6 котором формируется дроичный код. пропорциональный характеристике заявки. Максимальное значение двоичного кода, соответствующее максимальной величине задержки элемента 20 случайной временной 15 задержки, и объем счетчика выбираются равным количеству каналов обслуживания . Двоичный код с разрядных выходов счетчика 24 поступает на входь) дешифратора 25 и по мере его возрастания на выходах деШиф- 20 ратрра (начиная с. первого) поочередно будут появляться сигналы. Переходы от нулевых уровней к единичным на выходах дешифратора фиксируются формирователями 26 импульсов, которые по этим перепа- 25 дам выдают импульсы, проступающие на единичные входы триггеров 27, переводя их в единичное-состояние. Количество перешедших в единичное состояние триггеров определяется характеристикой поступив- 30 шей заявки, что имитирует процедуру предварительной ориентации требуемого числа исполнителей к обслуживанию. Окончание Ориентации совпадает по времен с моментом появления импульса на выходе элемен- 35 та 20 слу айной временной задержки. Этот импульс проходит только через те элементы И 28, которые были открыты сигналами с прямых выходов триггеров 27, перешедших в единичное состояние во время процедуры 40 ориентации каналов обслуживания. Сигналы с выходов ряда элементов И 28 поступают на единичные входы соответствующих триггеров 18, устанавливая их в единичное состояние, и на входы элементов 17 случай- 45 ных временных задержек, имитирующих . случайное время обслуживание в каналах. Через случайное время, равное продолжительности обслуживания на каждом из участвующих в обслуживании данной заявки 50 каналов, на выходах каждого из запущенных элементов 17 появляются импульсы, переводящие соответствующие триггеры 18 в . нулевое состояние. Как только на выходах всех триггеров 18 установятся нулевые 55 уровни, уровень на выходе элемента ИЛИНЕ 19 переходит из нулевого в единичный. По этому перепаду формирователь 8 ;импульсов выдаёт импульс, который через открытый элемент 12 запрета поступает на

нулевой вход триггера 16. переводя его в нулевое состояние (разрешается прохождение импульсов через элемент 11 запрета), что свидетельствует об освобождении каналов обслуживания от заявки.

В режиме равномерной загрузки исполнителей переключатель 29 устанавливается в разомкнутое положение. При этом после обслуживания очередной заявки в счетчике 24 сохраняется двоичный код, соответствующий характеристике этой заявки. Поступление следующей заявки приводит к подаче на счетный вход счетчика 24 очередного числоимпульсного кода, соответствующего характеристике этой заявки. При этом в счетчике 24 происходит формирование комбинаций двоичного кода, начиная с (п+1), где п - значение максимальной комбинации. отображающей характеристику предыду щей заявки. За счет этого дешифратор 25 совместно с формирователями 26 импульсов будет производить ориентацию очередных каналов обслуживания начиная с (п+1)-го переводить в единичное состояние соответствующие триггеры 27. После переполнения счетчик 24 начинает повторно за-полняться импульсами, что обеспечивает поочередную ориентацию всех каналов обслуживания и их равномерную загрузку.

В режиме неравномерной загрузки исполнителей переключ атель 29 устанавливается в замкнутое положение. При этом импульсы с выхода элемента 20 случайной временной задержки получают возможность через замкнутый переключатель 29 поступать на вход сброса счетчика 24 импульсов после окончания каждой из процедур ориентации исполнителей, и следовательно, счетчик 24 начинает каждый цикл ориентации с исходного состояния. В этом режиме каналы с меньшими номерами будут использоваться более интенсивно.

Когда каналы заняты обслуживанием заявки, импульсы от генератора Т не проходят через элемент 11 запрета, а через открытый элемент И 5 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 15. увеличивая его код на единицу и имитируя тем самым постановку поступившей заявки на очередь.

Когда в очереди заявки есть, на выходе элемента ИЛИ 14 присутствует сигнал, открывающий элементы И 6 и И 7 и закрывающий элемент 12 запрета. В данном случае при завершении обслуживания заявки во всех работающих каналах на выходе формирователя 8 появляется импульс, который поступает на вычитающий вход реверсивногосчетчика 15. уменьшая его код на единицу и

имити(уя тем самымснятие одной заявки из очереди и поставку ее на обслуживание (через открытый злемент И 7).

В момент полного заполнения очереди на выходе элемента И13 появляется сигнал, который закрывает злемент 10 запрета и открывает злемент И 4. В результате импульсы от генератора 1 начинают поступать на счетчик 3 числа Потерянных заявок.

Статистические характеристики функционирования СМО, моделируемой устройством вычисляются известными методами на основании показаний счетчиков.

Формул а и зоб ре тени я

Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор случайного потока импульсов, счетчик общего числа заявок, счетчик потерянных заявок, пять злементЬв И, два злемента ИЛИ, три злемента запрета, реверсивный счетчик длины очереди, первый триггер, группу элементов случайной временной задержки, первую группу триггеров, формирователь импульсов и злемент .ИЛИНЕ, выход генератора случайного потока импульсов совращен со счетным входом счетчика общего числа заявок, с первым входом первого элемента И и информационным входом первого злемента запрета, управляющий вход которого и второй вход первого элемента И объединены и подключены к выходу второго элемента И, выход первого злемента И соединен со счетным входом счетчика потерянных заявок, а выход первого элемента запрета - с информационным входом второго элемента запрета и первым входом третьего элемента И, второй вход которого и управляющий вход второго элемента запрета подключены к прямому выходу первого триггера, выход второго элемента запрета соединен с единичным входом первого триггера и с первым входом первого элемента ИЛИ, выход третьего злемента И подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика длины очереди, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами второго элемента и второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первым входам четвертого и. пятого элементов И и управляющему входу третьего элемента запрета, выход которого соединен с нулевым входом первого триггера, выход четвертого элемента И подключен

к второму входу первого злемента ИЛИ. выход пятого злемента И соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика длины

очереди, выходы элементов случайной временной задержки группы - соответственно

с нулевыми входами триггеров первой группы, прямые выходы которых подключены соответственно к входам элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен 9 входом формирователя импульсов, выход которого подключен к информационному входу третьего эпемента запрета и к вторым входам четвертого и пятого элементов И, отличающе е с я тем что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования режима распараллеливания с переменным числом каналов обслуживания,

зависящим от характеристик отдельных заявок, оно дополнительно содержит элемент

случайной временной задержки, второй триггер, шестой элемент И, генератор импульсов, счетчик импульсов, дешифратор, группу формирователей импульсов, вторую группу триггеров, группу элементов И, переключатель и группу счетчиков загрузки исполнителей, причем выход первого элемента ИЛИ соединен с единичным входом второго триггера и входом злемента случайной временной задержки, выход которого подключен к первым входам злементов И группы, к нулевому входу второго триггера и через переключатель к входу сброса счётчика импульсов, прямой выход второго триггера соединен с первым входом

шестого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход шестого элемента И соединен со счетным входом импульсов, разрядные выходы которого подключены соответственно

к входам дешифратора, выходы которого соединены соответственно с входами формирователей импульсов группы, выходы которых подключены соответственно к единичным входам триггеров второй rpynryj,

выходы которых соединены соответственно вторыми входами элементов И группы, выходы котЪрых подключены соответственно к единичным входам триггеров второй группы, входам элементов случайной временной

задержки группы и счетным входам счетчиков загрузки исполнителей,группы, нулевые входы триггеров второй группы соединены выходом формирователя импульсов.

rll.

fc

10

n

/5

H3Z

т

FD

r.

16

12

Изобретение.относится к специализированным средствам электронного моделирования, предназначенным для исследования сметем массового обслуживания. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет моделирования режима распараллеливания с переменным числом каналов обслуживания, зависящим от характеристик отдельных заявок. Устройство содержит генератор случайного потока импульсов, счетчик общего числа заявок, счетчик числа потерянных заявок, шесть элементов- И, формирователь импульсов, два элемента ИЛИ* три элемента запрета, реверсивный счетчик длины очереди, два триггера, группу элементов случайной временной задержки, две группы триггеров, элемент ИЛИ-НЕ, элемент случайной временной задержки, генератор импульсов, счетчик импульсов, дешифратор, группу формирователей импульсов, группу элементов И, переключа- гепь, группу счетчиков загрузки исполнителей. Устройство позволяет моделировать системы массового обслуживания с распараллеливанием, в которых количество предварительно ориентируемых и подключаемых^ к обслуживанию каналов обслуживания оп-'^ ределяется характеристиками заявок. Устройство может работать в двух режимах: с равномерной и с неравномерной загрузкой исполнителей. 1 ил.-Изобретение относится к специализированным средствам электронного модели- рования, предназначенным для исследования систем массового обслуживания.Известно устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор случайного потока Ммпульсов, счетчик общего числа заявок, счетчик числа потерянных заявок, шесть элементов И. три э;1емента запрета, два элемента ИЛМ, реверсивный счетчик длины очереди, триггер, группу линий случайнойвременной задержки, регистр, схему сравнения и счётчик.Однако данное устройство не, предусматривает возможность Моделирования режима распараллеливания с переменным числом исполнителей.Наиболее близким к предлагаемому ^о Технической сущности и совокупности общих признаков является устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор случайного потока импульсов, счетчик общего числа заявок, счетчик числа потерянных заявок, 6VIОюСл>&со с»>&