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

Изобретение относится к специализированным средствам электронного моделирования, предназначенным для исследования систем массового обслуживания (СМО).

Известно устройство для моделирования СМО, содержащее генератор случайного потока импульсов, первый элемент запрета, первый элемент И, счетчик общего числа заявок, счетчик числа потерянных заявок, элемент случайной задержки, элемент ИЛИ, блок элементов случайной задержки, многовходовый элемент; И, реверсивный счетчик, многовходовый элемент ИЛИ, второй элемент запрета, второй элемент И.

Однако это устройство не позволяет моделировать СМО с последовательным jpaзогревом каналов обслуживания

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для моделирования СМО, содержащее генератор случайного потока импульсов, счетчик общего числа заявок, счетчик числа заявок, получивших отказ в обслуживании, первый и второй реверсивные счетчики, первый и второй многовходовые элементы И, многовходовый элемент ИЛИ, с первого по четвертый элементы запрета, с- первого по четвёртый элементы И, блоклиний случайных временных задержек, включающий (К-1) элементбв ИЛИ-НЕ, (К2) элементов ИЛИ. (К-1) элементов НЕ, общий элемент ИЛИ, К каналов, каждый из

которых содержит два элемента И, элемент запрета, первый и второй элементы случайной временной задержки, элемент ИЛИ, триггер, а также вход запуска и управляющий вход.

Это устройство позволяет исследовать СМО с последовательным разогревом обслуживающих каналов. Сущность этого режима состоит в том, что в свободной системе первое включение в работу каждого канала связано с дополнительными подготовительными действиями - разогревом. Следовательно, Обслуживание заявок, поступающих в свободную систему и производящих первое включение каналов, должно осуществляться по закону, отличному от закона обслуживания последующих заявок.

Недостатком известного устройства является то обстоятельство, что режим работы с разогревом включается при поступле.нии заявки в свободную систему и продолжается до тех пор, hoKa не будут заняты все обслу;хивающие каналы. Во-первых, последнее событие может никогда не наступать (например, при малой загрузке системы) и тогда все заявки, приходящие в систему, будут обслуживаться в режиме с разогревом,. Во-вторых, с момента прихода первой заявки до загрузки всех каналов некоторые из них могут обслуживать несколько заявок. При такой дисциплине не только первая, но и все остальные заявки будут обслуживаться в режиме с разогревом. В-третьих, режим работы с разогревом в устройстве возобновляется после исчерпания очереди и освобождения одного из каналов, а не тогда, когда уже в свободную систему приходит первая заявка.

Целью изобретения является повышение точности моделирования СМО с последовательным разогревом каналов.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор случайного потока заявок, счетчик общего числа заявок, счетчик числа заявок, получивших отказ в обслуживании, реверсивный счетчик числа занятых каналов, реверсивный счётчик очереди, элемент ИЛИ, с первого по четвертый элементы запрета, с первого по шестой элементы И, -блок случайных временных задержек, при этом выход генератора случайного потока заявок соединен со счетным входом счетчика общего числа заявок, с первым входом элемента И и информационным входом первого элемента запрета, выход которого подключен х информационным входам второго и третьего элементов запрета, выход второго элемента запрета соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика числа занятых каналов, разрядные выходы которого подключены соответственно к входам второго элемента И, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И и управляющими входами второго и третьего элементов запрета, выход третьего элемента запрета подключен к входу запуска блока случайных временных задержек, выход которого соединен с первыми входами четвертого и пятого элементов И и информационным входом четвертого элемента запрета,.выход четвертого элемента И подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика очереди, разрядные выходы которого подключены соответственно к входам шестого злемента И и входам элемента ИЛИ, вь1ход которого соединен со вторыми входами четвёртого и пятого элементов И и управляющим входом четвертого элемента запрета,

0 выход которого соединен с вычитающим .входом реверсивного счетчика числа занятых каналов, выход пятого элемента И подключен к входу запуска блока случайных временных задержек, выход шестого элемента И подключен к управляющему входу первого элемента запрета и второму входу первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика числа заявок, получивших отказ в обслуживании,

0 выход третьего элемента И соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика очереди, выход первого элемента запрета подключен к второму входу третьего элемента И, дополнительно введен элемент

5 ИЛИ-НЕ,. входы которого соединены соответственно с разрядными выходами реверсивного счетчика числа занятых каналов, а выход соединен с установочным входом блока случайных временных задержек,

0 Кроме того, блок случайных временных задержек содержит общий элемент ИЛИ, (К-1) элементов ИЛИ-НЕ, (К-1) элементов НЕ,(К-2) элементов ИЛИ и К каналов задержки, причем каждый из каналов задержки

5 включает два триггера, два элемента И, элемент ИЛИ, элемент запрета и два элемента случайной временной задержки, выходы которых соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ канала, выход элемента

0 ИЛИ каждого канала задержки подключен к единственному входу триггера своего канала и соответствующему входу общего элемента ИЛИ блока, выход которого является выходом блока, в каждом канале задержки

5 выход первого элемента И соединен с нулевым входом первого триггера, первым входом элемента И и информационным входом элемента запрета, выход которого соединен с входом запуска первого элемента случайной временной задержки, а выход второго

элемента И подключен к входу запуска второго элемента случайной вре1 енной задержки, первые входы первых элементов И всех каналов задержки объединены и являются входом запуска блока, прямой выход первого тригге эа первого канала задержки подключен к первому входу первого элемента ИЛИ-НЕ, первому входу первого Элемента ИЛИ блока и входу первого элемента И первого канала задержки, выход М-го элемента ИЛИ-НЕ блока (, К-1) соединен с вторым входом первого элемента И ( канала задержки, выход триггера Р-го канала задержки (, IQ подключен к входу (Р-1)-го элемента НЕ блока И второму входу (Р-1);го элемента ИЛИ блока, выход М-го элемента ИЛИ соединен с первым входом (М+1)-го элемента ИЛИ-НЕ и первым входом (М+1)-го элемента ИЛИ, выход М-го элемента НЕ подключен к второму входу М-го элемента ИЛИ-НЕ, выход триггера К-го канала временной задержки соединен с входом (К-1)-го элемента НЕ, нулевые входы вторых триггеров всех каналов задержки объединены и являются установочным входом блока случайных временных задержек, единичный вход второго триггера соединен с выходом элемента запрета своего канала задержки, прямой выход второго триггера в каждом канале соединен с управляющим входом элемента запрета и вторым входом второго элемента И.

На фиг. 1 приведена схема уетройстйа; на фиг. 2 - схема блока случайных времен-, ных задержек.

Устройство содержит генератор 1 случайного потока заявок, счетчик 2 общего числа (поступивших)заявок, счетчик 3 числа заявок, получивших отказ в обслуживании, реверсивный счетчик 4 числа занятых каналов и реверсивный счетчик 5 очереди, второй 6 и шестой 7 элементы И, элемент ИЛИ 8, с первого по четвертый элементы запрета 9-12, третий 13, четвертый 14, пятый 15 и первый 16 элементы И, элемент ИЛИ-НЕ 17, блок 18 случайных временных задержек, содержащий группу из СК-1) элементов ИЛИ-НЕ 19, группу из (К-2) элементов ИЛИ 20, группу из (К-1) элементов НЕ 21, элемент ИЛИ 22, К каналов 23 задержки, каждый из которых содержит первый 24 и второй 25 элементы И, элемент 26 запрета, первый 27 и второй 28 элементы случайной .временной задержки, элемент ИЛИ 29, первый 30 и второй 31 триггеры, а также вход 32 запуска и установочный вход 33.

Устройство работает следующим образом.

Работа устройства - циклическая. В начале каждого цикла, когда очередь пуста и все каналы обслуживания свободны, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 17 присутствует

сигнал, который поступает на вход блока 18 случайных временных задержек и переключает все его каналы в режим обслуживания заявок с разогревом. При поступлении хотя бы одной заявки сигнал с выхода элемента ИЛИ-НЕ 17 снимается. Когда в системе хотя бы один канал свободен, сигнал с выхода элемента И б отсутствует, и импульсы от генератора 1 поступают, во-первых, через открытые элементы 9 и 10 запрета на

суммирующий вход первого реверсивного счетчика 4, имитируя занятие каналов обслуживания, во-вторых, через открытый элемент 11 запрета - на вход запуска блока 18 случайных временных задержек, который,.

используя сигнал на своем другом входе, имитирует процесс обслуживания заявок с последовательным разогревом или без разогрева каналов. Импульс с блока 18 случайных временных задержек, появившийся

на выходе через время, равное случайной длительности обслуживания, поступает через открытый элемент 12 запрета на вычитающий вход реверсивного счетчика 4, имитируя освобождение одного канала обслуживания.,

Когда все каналы заняты, на выходе 5лемента И 6 появляется сигнал, поступающий

на управляющие входы элементов 10 и 11 запрета и на вход элемента И 13. При этом

импульсы с генератора 1 поступают через открытый элемент И 13 на суммирующий вход реверсивного .счетчика 5, имитиpvя постановку заявок в очередь.

Когда очередь не пуста, на выходе элемента ИЛИ 8 присутствует сигнал, запирающий элемент 12 запрета, запрещая прохождение импульсов с выхода блока 18 случайных временных задержек на вычитающий вход реверсивного счетчика (так как

каналы обслуживания освобождаться не должны) и отпирающий элементы И 14, 15, разрешая списывание заявок из очереди. При этом импульс с выхода блока 18 поступает через открытый элемент И 14 на вычитающий вход реверсивного счетчика 5 и одновременно через элемент И 15 - на вход блока 18, имитируя поступление очередной заявки из очереди на обслуживание.

Когда все места в очереди заняты, ха

выходе элемента И 7 появляется сигнал, поступающий на управляющий вход элемента 9 запрета и на вход элемента И 16. При этом элемент И 16 открывается и импульсы от генератора 1 проходят через этот момент, имитируя поток заявок, получивших откаЗ в

обслуживании, число которых подсчитывается счетчиком 3 числа потерянных заявок.

Блок 18 работает следующим образом.

8 исходный момент времени, когда система свободна, триггеры 30 всех каналов находятся в единичном состоянии, а триггеры 31 всех каналов находятся в нулевом состоянии. Единичное состояние триггеров 30 обеспечивает наличие сигнала низкого уровня на выходах элементов ИЛИ-НЕ 19 с номерами, не меньшими номера триггера. Для открытия каждого из элементов И 24 требуется сигнал высокого уровня с выхода соответствующего элемента ИЛИ-НЕ 19. Следовательно, если свободен один из каналов 23, предположим с номером i, то его триггер 30 находится в единичном состоянии и сигналом с его выхода (через последо.вательность.. элементов ИЛИ 2Р|, ИЛИ-НЕ 19|, ИЛИ 20ц-1. ИЛИ-НЕ 191-1-1...) исключает возможность п(эохождения импульса, имитирующего поступление заявки на входы каналов с номерами +Т, i+2,.... К.

Нулевое состояние триггеров 31 обеспечивает наличие низкого уровня на входах элементов И 25 и запрета 26. При этом элементы И 25 закрыты, а элементы запрета 26 открыты. , ,

Импульс, поступивший на вход 32 через открытый элемент И 24.1 первого канала 23.1. проходит на нулевой вход триггера 30.1, а через элемент запрета 26.1 - на вход первого элемента 27.1 случайной временной задержки и на вход триггера 31.1, устанавливая его в единичное состояние.

Первые элементы 27 случайной временной задержки всех каналов имитируют процесс обслуживания заявок в режиме с разогревом соответствующего канала. При единичном состоянии триггера 31.1 на его выходе появляется единичный сигнал, которь(й закрывает элемент запрета 26.1 и открывает злемен-т И 26.1.

До тех пор, пока не появится импульс на выходе элемента 27.1 случайной временной задержки и через элемент -ИЛИ 29.1 не установит триггер 30.1 в единичное состояние, на его выходе будет низкий уровень и открытым окажется лишь элемент И 24.2 второго канала. Следующий импульс {имитирующий очередную заявку), если не освободился первый канал, поступает на вход элемента 27.2 и устанавливает триггеры 30.2 и 31.2 соответственно в нулевое и единичное состояние, и так далее.

Следовательно, обслуживание первых заявок в каждом канале будет имитироваться с помощью первого элемента.27 случайной временной задержки в режиме с разогревом. Импульс, появившийся на

выходе элемента 27, через элемент ИЛИ 29 устанавлив1ает триггер 30 в единичное состояние, а через элемент ИЛИ 22 поступает на выход блока случайных временных задержек.

При освобождении каналов от имитации обслуживания первых заявок последующие сигналы на занятие этих каналов будут поступать через открытые элементы, И 25 на входы вторых элементов 28 случайных временных задержек, длительности задержки которых соответствуют обслуживанию заявки без разогрева.

Импульс с выхода элемента 28 также устанавливает триггер 30 в единичное состояние и поступает на выход блока линий случайных временных задержек.

Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока система полностью не освободится. В этом случае на вход 33 блока случайных временных задержек поступит сигнал, который установит триггеры 31. в нулевое состояние, после чего цикл работы устройства повторяется.

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

Применение предлагаемого устройства повышает точность при исследовании систем с последовательным разогревом каналов.

Формулаизобретёния

1: Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор случайного потока заявок, счетчик общего числа заявок, счетчик числа заявок, получивших отказ в обслуживании, реверсивный счетчик числа занятых каналов, реверсивный счетчик очереди, элемент ИЛИ, с первого по четвертый элементы запрета, с первого по шестой элементы И, блок случайных временных задержек, выход генератора случайного-потока заявок соединен со счетным входом счетчика обЩёГсГчйсла заявок, с первым входом первого элемента И и информационным входом первого элемента запрета, выход которого.подключен к информационным входам второго и третьего элементов запрета, выход второго элемента запрета соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика числа занятых каналов, разрядные выходы которого подключены соответственно к входам второго элемента И, выход которого соеди-. нен с первым входом третьего элемента И и управляющими входами второго и третьего элементов запрета, выход третьего элемента запрета подключен к входу запуска блока случайных временных задержек, выход которого соединен с первыми входами четвертого и пятого элементов И и информационным входом четвертого элемента запрета, выход четвертого элемента И подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика очереди, разрядные выходы которого подключены соответственное входам шестого элемента И и элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторыми входами четвертого и пятого элементов И и управляющим входом четвертого элемента запрета, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика числа занятых каналов, вход пятого элемента И подключен к входу запуска блока случайных временных задержек, выход шестого элемента И - к управляющему входу первого элемента запрета и второму входу первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом сяетчйка числа заявок, получивших отказ в обслуживании выход третьего элемента И - с суммирующим входом реверсивного счетчика очереди, выход первого элемента запрета подключен к второму входу третьего элемента И, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирован 1я систем с последовательным разогревом каналов, оно дополнительно содержит элемент ИЛИ-НЕ, входы которого соединены соответственно с разрядными выходами реверсивного счетчика числа занятых каналов, а выход - с установочным входом блока случайных временных задержек.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок случайных временных задержек содержит элемент ИЛИ, группу из К-1 элементов ИЛИ-НЕ, группу из К-1 элементов НЕ, группу из К-2 элементов ИЛИ и К каналов задержки, причем каждый из каналов задержки включает два триггера, два элемента И, элемент ИЛИ, элемент запрета и два элемента случайной временной задержки, выходы которых соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ канала.

выход элемента ИЛИ каждого канала задержки подключен кединичному входу первого триггера своего канала и соответствующему входу элемента ИЛИ блока, выход которого является выходом блока, в каждом канале задержки выход первого элемента И соединен с нулевым входом первого триггера, первым входом второго элемента И и информационным входом элемента запрета, выход которого соединен с входом запуска первого элемента случайной временной з держки, а выход второго элемента И подключен к входу запуска второго элемента случайной временной задержки, первые входы первых элементов И всех каналов задержки объединены и являются входом запуска блока, прямой выход первого триггера первого канала задержки подключен к первому входу первого элемента ИЛИ-НЕ, группы, первому входу первого элемента ИЛИ труппы блока и второму входу первого элемента И первого канала задержки, выход М-го элемента ИЛИ-НЕ группы блока (, К-1) соединен с вторым входом первого элемента И (М+1)-го канала задержки, выход первого триггера Р-го канала задержки (, К) подключен к входу (Р-1)-го элемента НЕ группы блока и второму входу (Р-1)-го элемента ИЛИ группы блока, выход М-го элемента ИЛИ группы соединен с первым входом (М+1)-го элемента ИЛИ-НЕ группы и первым входом (М+1)-го элемента ИЛИ группы, выход М-го элемента НЕ труппы подключен к второму входу М-го элемента ИЛИ-НЕ группы, выход первого триггера . К-го канала временной задержки соединен с входом (К-1)-гоэлемента НЕ группы, нулевые входы вторых триггеров всех каналов задержки объединены и являются установочным входом блока случайных временных задержек, единичный вход второго триггера соединен с выходом элемента запрета своего канала задержки, прямой выход второго триггера в каждом канале задержки соединен с управляющим входом элемента запре та и вторым входом второго элемента И.

Устройство относится к вычислительной технике, а именно к специализированным средствам электронного моделирования, предназначенным для исследования систем массового обслуживания.. Цель изобретения - повышение точности моделирования систем массового обслуживания с последовательным "разогревом" каналов. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор случайного потока импульсов, счетчик общего числа заявок, реверсивный счетчик числа заявок в очереди, счетчик числа заявок, получивших отказ в обслуживании, первый и второй реверсивные счетчики очереди и шесть элементов И, элемент ИЛИ, четыре элемента запрета, блок случайных времен.ных задержек дополнительно введен элемент ИЛИ-НЕ, а в каждый канал блока случайных временных задержек дополнительно введен триггер. Устройство может быть использовано при исследовании функционирования систем массового обслуживания, в которых первое включение в работу каждого канала связано с дополнительными подготовительными действиями - "разогревом". 2 ил.! 5Ы