Устройство для моделирования систем массового обслуживания Советский патент 1992 года по МПК G06F15/20 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для моделирования систем массового обслуживания.

Известно устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор случайных импульсов, счетчик общего числа заявок, счетчик потерянных заявок, два элемента запрета, три элемента И, блок случайных временных задержек, триггер, схему сравнения, регистр памяти, реверсивный счетчик, дешифратор и элемент ИЛИ-НЕ.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее счетчик общего числа заявок, генератор случайных импульсов обслуживания, четыре элемента И, реверсивный счетчик числа заявок в системе, два элемента ИЛИ-НЕ; дешифратор, регистр памяти, две схемы сравнения, два триггера, генератор пачек случайных импульсов, блок выделения конца пачки импульсов, генератор тактовых импульсов, счетчик числа заявок принятых к обслуживанию, счетчик обслуженных заявок, реверсивный счетчик длины пачки импульсов, счетчик групп потерянных заявок и счетчик общего числа групп заявок, причем выход генератора случайных.импульсов обслуживания соединен с первым входом первого

Vj

ЧЭ

элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика обслуженных, заявок и вычитающим входом реверсивного счетчика числа заявок в системе, прямые разрядные выходы которого соединены с входами первого элемента ИЛИ-НЕ и входами дешифратора соответственно, выходы которого подключены к информационным входам первой группы первой схемы сравнения, информационные входы второй группы которой соединены соответственно с разрядными выходами регистра памяти, выход первого элемента ИЛИ-НЕ подключен к единичному входу первого триггера, нулевой вход которого соединен с выходом Равно первой схемы сравнения, а инверсный выход первого триггера подключен к второму входу первого элемента И, выход блока выделе- ния пачки импульсов соединен с первыми входами второго и третьего элементов И и счетным входом счетчика общего числа групп заявок, а вход блока выделения конца пачки импульсов соединен с выходом гене- ратора пачки случайных импульсов; счетным входом счетчика общего числа заявок и суммирующим входом реверсивного счетчика длины пачки импульсов, разрядные выходы которого подключены соответственно к входам второго элемента ИЛИ-НЕ и к информационным входам первой группы второй схемы сравнения, информационные входы второй группы которой подключены к инверсным разрядным выходам реверсив- ного счетчика числа заявок в системе, выход Больше второй схемы сравнения соединен с вторым входом второго элемента И, а выход Меньше-равнозначность - с вторым входом третьего элемента И, выход ко- торого подключен к одиночному входу второго триггера: прямой выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход соединен со счетным входом счетчика заявок, принятых к обслуживанию, суммирующим входом реверсивного счетчика числа заявок в системе и вычитающим входом реверсивного счетчика длины пачки импуль- сов, вход сброса которого подключен к счетному входу счетчика групп потерянных заявок и к выходу второго элемента И, выход второго элемента ИЛИ-НЕ, подключен к нулевому входу второго триггера. -

Это устройство позволяет моделировать обслуживание групповых заявок с ограничением приема по числу свободных мест в системе. При поступлении очередной группы заявок происходит сравнение числа

заявок в группе с количеством свободных мест в системе. Если число свободных мест в системе оказалось недостаточно, то в приеме группы заявок отказывается, и они теряются. В то же время на практике широко распространены системы массового обслуживания, в которых поступившая групповая заявка при отсутствии достаточного количества мест в системе обслуживания переходит в режим ожидания момента в системе необходимого количества мест.

Недостатком рассматриваемого устройства является невозможность моделирования процесса обслуживания групповых заявок с режимом ожидания необходимого числа мест в обслуживающем приборе.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования ожидания обслуживания групповой заявкой.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее счетчик общего числа заявок; генератор пачек случайных импульсов, генератор случайных импульсов обслуживания, счетчик общего числа групп заявок, блок выделения конца пачки импульсов, генератор тактовых импульсов, четыре элемента И, два триггера, регистр памяти, две схемы сравнения, счетчик заявок, принятых к обслуживанию, счетчик обслуженных заявок, два элемента ИЛИ-НЕ, реверсивный счетчик числа заявок в системе, дешифратор и реверсивный счетчик длины пачки импульсов, причем выход генератора случайных импульсов обслуживания соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к инверсному выходу первого триггера, нулевой вход которого соединен с выходом Равнозначность первой схемы сравнения, информационные входы первой группы которой подключены соответственно к выходам дешифратора, а информационные входы второй группы подключены соответственно к разрядным выходам регистра памяти, выход первого элемента И соединен со счетным входом счетчика обслуженных заявок и вычитающим входом реверсивного счетчика числа заявок в системе, прямые разрядные выходы которого соединены соответственно с входами дешифратора и с входами первого элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к единичному входу первого триггера, выход блока выделения конца пачки импульсов соединен с первыми входами второго и третьего элементов И и со счетным входом счетчика общего числа групп заявок, а вход блока выделения конца пачки импульсов соединен с выходом гене-

ратора пачек случайных импульсов и счетным входом счетчика общего числа заявок, разрядные выходы реверсивного рчетчика длины пачки импульсов подключены соответственно к входам второго элемента ИЛИ-НЕ и к информационным входам пер- вой группы второй схемы сравнения , информационные входы второй группы которой подключены к инверсным разрядным выходам реверсивного счетчика числа заявок в системе, выход Больше второй схемы сравнения соединен с вторым входом второго элемента И, а выход Меньше- равнозначность - с вторым входом третьего элемента И, выход второгоэлемен- та ЙЛИ-НЕ подключен к нулевому входу второго триггера, прямой выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход четвертого элемента И соединен со счетным входом счетчика заявок, принятых к обслуживанию, вычитающим входом реверсивного счетчика длины пачки импульсов и суммирующим входом реверсивного счетчика числа заявок в системе, дополнительно введены пятый - седьмой элементы И, третий и четвертый триггеры, элемент ИЛИ, счетчик групп заявок, ожидавших обслуживания, и счётчик групп заявок, обслу- женных без очереди, причем первый вход пятого элемента И соединен с выходом ге- нератора пачек случагйных импульсов и прямым входом шестого элемента И, выход пятого элемента И подключен к единичному входу третьего триггера, нулевой вход которого соединен с выходом блока выделения конца пачки импульсов, прямой выход третьего триггера соединен с инверсным входом шестого элемента И, выход которого подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика длины пачки импульсов; выход второго элемента И соединен с единичным входом четвертого триггера, прямой выход которого подключен к второму входу пятого элемента И, счетному входу счетчика групп заявок, ожидавших обслуживания и первому входу седьмого элемента И, второй вход которого соединен с выходом Меньше-равнозначность второй схе- мы сравнения, а выход - с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к счетному входу счетчика групп заявок, обслуженных без очереди и выходу третьего элемента И,-выход элемента ИЛИ соединен с единичным входом второго триггера, нулевой вход четвертого триггера подключен к выходу второго элемента ИЛИ-НЕ.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - схема выделения конца пачки импульсов.

Устройство для моделирования систем массового обслуживания содержит генератор 1 пачек случайных импульсов, счетчик 2 общего числа заявок, генератор 3 случайных импульсов обслуживания, счетчик 4 общего числа групп заявок, 0лок5 выделения конца пачки импульсов, генератор 6 тактовых импульсов, первый элемент И 7, первый триггер 8, четвертый элемент И 9, регистр 10 памяти, первую схему 11 сравнения, счетчик 12 заявок, принятых к обслуживанию,.счетчик 13 обслуженных заявок, первыйэлемент ИЛИ-НЕ 14, первый реверсивный счетчик 15 числа заявок в системе, дешифратор 16, второй элемент ИЛИ-НЕ 17, реверсивный счетчик 18 длины пачки импульсов, вторую схему 19 сравнения, второй 20 и третий 21 элементы И, второй триггер 22, пятый 23 и шестой 24 элементы И, третий 25 и четвертый 26 триггеры; седьмой элемент И 27, элемент ИЛИ 28, счетчик 29 групп заявок, ожидавших обслуживания, счетчик 30 групп заявок, обслуженных без очереди.

Блок 5 выделения конца пачки импульсов (фиг. 2) содержит датчик 31 числа, элемент НЕ 32, триггер 33, генератор 34 тактовых импульсов, элемент И 35, вычитающий счетчик 36.

Разрядные входы вычитающего счетчика 36 подключены, соответственно, к разрядным выходам датчика 31 числа.

Вербальной моделью работы устройства является следующая.

Заявки поступают группами. Количество заявок в каждой группе и интервалы времени между групповыми заявками случайны. При поступлении очередной группы заявок происходит сравнение числа заявок в группе с количеством свободных мест в системе. Если число свободных мест в системе оказывается достаточным, то все заявки этой группы вводятся в систему. В противном случае поступившая группа заявок переходит в режим ожидания до того момента, когда число свободных мест в системе станет равным или большим числа заявок в группе, и затем вводится в систему. Если одна группа заявок уже находится в режиме ожидания, то вновь поступающим группам заявок в приеме будет отказано и они теряются, Обслуживание заявок начинается после того, как в системе число накопленных заявок достигает определенного порога включения, Моменты времени обслуживания случайны и не связаны с моментами поступления заявок.

Поток групповых заявок имитируется генератором 1 случайных пачек импульсов. Временные интервалы между пачками и число импульсов в пачках случайны и распределены по определенным законам.5

Моделью обслуживающего прибора является генератор 3 случайных импульсов, интервалы между которыми распределены по определенному закону.

Реверсивный счетчик 15 моделирует 10 процесс накопления заявок в системе при поступлении импульсов на суммирующий вход и процесс вывода заявок из системы при поступлении импульсов на вычитающий вход от генератора 3 случайных импульсов, 15 что моделирует процедуру обслуживания. Код на прямых разрядных выводах счетчика 15 соответствует числу заявок, находящихся в системе и ожидающих обслуживания. Код на инверсных разрядных выходах этого 20 счетчика является обратным коду числа за- явок в системе и соответствует разности объема счетчика и прямого кода числа заявок в системе, т.е. код на инверсных разрядных выходах определяет число свободных 25 мест в системе.

Реверсивный счетчик 18 импульсов служит для формирования кода, пропорционального числу импульсов в пачке. После сравнения во второй схеме 19 сравнения с 30 числом свободных мест в системе этот счетчик используется для повторного формирования этой пачки и подачи ее на реверсивный счетчик 15. При недостаточном числе свободных мест в системе счетчик 35 18 служит для организации ожидания обслуживания групповой заявки.

Дешифратор 16, схема 11 сравнения и регистр 10 памяти служат для организации порога включения процедуры обслужива- 40 ния.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии триггер 25 и реверсивные счетчики 15 и 18 устанавливают- 45 ся в нулевое состояние. При этом на выходах элементов ИЛИ-НЕ 14 и 17 появля- ются сигналы логической единицы, которые устанавливают триггеры 26 и 22 в состояние логического нуля, а триггер 8 в состояние 50 логической единицы, при этом на их выходах оказываются нулевые сигналы. За счет этого импульсы от генератора 3 случайных импульсов не могут проходить через закрытый элемент И 7, а импульсы от генератора 55 6 тактовых импульсов не могут проходить через элемент И 9. Нулевой сигнал с выхода триггера 25, поступая на инверсный вход элемента И 24, позволяет пачке импульсов от генератора 1 пачек импульсов поступать

на суммирующий вход реверсивного счетчика 18 длины пачки импульсов. Схема 19 сравнения производит сравнение кода, соответствующего длине поступившей пачки импульсов, который поступает с прямых разрядных выходов реверсивного счетчика 18 длины пачки импульсов, и кода, соответствующего числу свободных мест в системе, который поступает с инверсных разрядных выходов реверсивного счетчика 15 числа заявок в системе. Если свободных мест в системе оказалось достаточно для ввода пачки импульсов, то появляется сигнал на выходе Меньше-равнозначность схемы 19 сравнения и импульс с выхода блока 5 выделения конца пачки импульсов послеокончания пачки импульсов через открытый элемент И 21 и элемент ИЛИ 23 поступает на вход триггера 22, за счет чего на выходе этого триггера появится единичный сигнал. Этот сигнал открывает элемент И 9 и позволяет импульсам генератора 6 тактовых импульсов через элемент И 9 поступать на вычитающий вход реверсивного счетчика 18 длины пачки импульсов и суммирующий вход реверсивного счетчика 15 числа заявок в системе. Такой перевод числа, соответствующего длине пачки импульсов, из счетчика 18 в счетчик 15 заканчивается в момент, когда на всех прямых разрядных выходах счетчика 18 появляются нули и единица с выхода элемента ИЛИ-НЕ 17 сбросит триггер 22 в исходное нулевое положение. Импульсы с выхода элемента И 9 поступают также на счетный вход счетчика 12 заявок, принятых к обслуживанию.

По мере поступления пачек импульсов на суммирующий вход реверсивного счетчика 15 числа заявок в системе на его прямых выходах возрастает значение кода.

В определенный момент времени это приврдит к совпадению кодов дешифратора 16 и регистра 10 памяти и к выработке сигнала схемой 11 сравнения, который поступает на вход триггера 8 и перебрасывает его в нулевое состояние. Сигнал с выхода триггера 8 открывает элемент И 7 и позволяет импульсам от генератора 3 проходить на вход вычитания реверсивного счетчика 15, имитируя обслуживание заявок. Эти же импульсы поступают на счетный вход счетчика 13 обслуженных заявок. При полном освобождении системы массового обслуживания сигнал, появившийся на выходе элемента ИЯИ-НЕ 14, перебрасывает триггер 8 в положение, когда с выхода снимается сигнал.

В том случае, если во время сравнения в схеме 19 сравнения оказывается, что число импульсов в очередной пачке превосходит число свободных мест в системе, то появляется сигнал на выходе Больше схемы 19 сравнения, и импульс с выхода блока 5 выделения конца пачки импульсов получит возможность через открытый элемент И 20 поступить на вход триггера 26, за счет чего на его выходе появляется единичный сигнал. Этот сигнал открывает элемент И 27 и 23 и поступает на счетный вход счетчика групп заявок, ожидавших обслуживания. Таким образом, имитируется режим ожидания обслуживания групповой заявкой. Первый импульс очередной пачки .случайных импульсов в этом случае пройдет через элемент И 23 на вход триггера 25, и переведет его в состояние логической единицы. За счет этого сигнал с выхода триггера 25 закроет по инверсному входу элемент И 24, и импульсы от генератора 1 пачек случайных импульсов не смогут поступить на суммирующий вход реверсивного счетчика 18 длины пачки импульсов, что имитирует потерю вновь поступающей группы заявок. В конце пачки импульсов блок 5 выделения конца пачки импульсов сигналом со своего выхода переведет триггер 26 в состояние логического нуля, в котором он будет находиться до начала следующей пачки импульсов. Если групповая заявка находится в режиме ожидания и число свободных мест в системе оказывается достаточным для ее приема, то сигнал появится на выходе Меныие-равно- значность второй схемы 19 сравнения и через элемент И 27 и ИЛИ 28 переводит триггер 22 в состояние логической единицы. Это приводит к открыванию элемента И 9 и переводу групповой заявки из реверсивного счетчика 1& длины пачки импульсов в реверсивный счетчик 15 числа заявок в системе. Переход реверсивного счетчика 18 в нулевое состояние приводит к появлению сигнала на выходе элемента ИЛИ-НЕ 17, который устанавливает триггеры 26 и 22 в состояние логического нуля. Очередная пачка импульсов, которая начинается после полного освобождения реверсивного счетчика 18, получает возможность поступить через открытый элемент И 24 на суммирующий вход этого счетчика, так как элемент И 23 к моменту прихода первого импульса пачки оказывается закрытым. Если триггер 26 перейдет в нулевое состояние до момента окончания очередной пачки импульсов, поступающей от генератора 1 пачек случайных импульсов, то часть этой пачки не сможет поступить к реверсивному счетчику 18, так как триггер 25 находится в состоянии логической единицы и переходит в состояние логического нуля только после окончания очередной пачки импульсов.

Блок 5 выделения конца пачки импульсов (фиг. 2) работает следующим образом.

В исходном состоянии триггер 33 сброшен в нулевое состояние. Первый импульс

пачки поступает на вход вычитающего счетчика 36 и обеспечивает параллельную запись в этот счетчик кода из датчика 31, значение которого выбирается таким, чтобы генератор 34 тактовых импульсов за время

0 паузы между импульсами пачки не успел освободить вычитающий счетчик 36 и на его выходе не появился бы сигнал. После окончания первого импульса на входе блока элемент НЕ 32 начинает во время паузы между

5 импульсами формировать сигнал, который позволяет импульсам от генератора 34 тактовых импульсов поступать на вход вычитания вычитающего счетчика 36. Второй импульс вновь обеспечивает параллельную

0 запись кода предустановки в счетчик 36, и во время второй паузы работа блока повторяется. После окончания последнего импульса пачки генератор 34 тактовых импульсов получает возможность послать

5 на вычитающий счетчик 36 такое количество импульсов, которое достаточно для появления на выходе переполнения сигнала, сбрасывающего триггер 33 в нулевое состояние и формирующего выходной сигнал блока вы0 деления конца пачки импульсов.

Статистические характеристики функционирования систем массового обслуживания, моделируемых данным устройством, могут быть вычислены на основании показа5 ний счетчика общего числа заявок, счетчика общего числа групп заявок, принятых к обслуживанию, счетчика обслуженных заявок, счетчика групп заявок, ожидавших обслуживания и счетчика групп заявок, обслужен0 ных без очереди.

Формула изобретения Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее счетчик общего числа заявок, генератор пачек

5 случайных импульсов, генератор случайных импульсов обслуживания, счетчик общего числа групп заявок, блок выделения конца пачки импульсов, генератор тактовых импульсов, четыре элемента И, два триггера,

0 регистр памяти, две схемы сравнения, счетчик заявок, принятых к обслуживанию, счетчик обслуженных заявок, два элемента ИЛИ-НЕ, реверсивный счетчик числа заявок в системе, дешифратор и реверсивный счет5 чик длины пачки импулых выход генератора случайных импульсов обслуживания соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к инверсному выходу первого триггера, нулевой вход которого соединен с выходом Равнозначность первой схемы сравнения, информационные входы первой группы которой подключены соответственно к выходам дешифратора, а информационные входы второй группы - соответственно к разрядным выходам регистра памяти, выход первого элемента И соединен со счетным входом счетчика обслуженных заявок и вычитающим входом реверсивного счетчика числа заявок в системе, прямые разрядные выходы которого соединены соответственно с входами дешифратора и с входом первого элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к единичному входу первого триггера, выход блока выделения конца пачки импульсов соединен с первыми входами второго и третьего элементов И и со счетным входом счетчика общего числа групп заявок, а вход блока выделения конца пачки импульсов - с выходом генератора пачек случайных импульсов и счетным входом счетчика общего числа заявок, разрядные выходы реверсивного счетчика длины пачки импульсов подключены соответственно к входам второго элемента ИЛИ-НЕ и к информационным входам первой группы второй схемы сравнения, информационные входы второй группы которой подключены соответственно к инверсным разрядным выходам реверсивного счетчика числа заявок в системе, выход Больше второй схемы сравнения соединен с вторым входом второго элемента И, а выход Меньше-равнозначность - с вторым входом третьего элемента И, выход второго элемента ИЛИ- НЕ подключен к нулевому входу второго триггера, прямой выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход четвертого элемента И соединен со счетным

входом счетчика заявок, принятых к обслуживанию, вычитающим входом реверсивного счетчика длины пачки импульсов и суммирующим входом реверсивного счетчика числа заявок в системе, отличающе« е с я тем, что, с цепью расширения функциональных возможностей путем обеспечения моделирования ожидания обслуживания групповой заявкой, оно дополнительно содержит пятый - седьмой элементы И, третий и четвертый триггеры, элемент ИЛИ, счетчик групп заявок, ожидавших обслуживания, и счетчик групп заявок, обслуженных без очереди, первый вход пятого элемента

И соединен с выходом генератора пачек случайных импульсов и прямым входом шестого элемента И, выход пятого элемента И подключен к единичному входу третьего триггера, нулевой вход которого соединен с

выходом блока выделения конца пачки импульсов, прямой выход третьего триггера соединен с инверсным входом шестого элемента И, выход которого подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика

длины пачки импульсов, выход второго элемента И соединен с единичным входом четвертого триггера, прямой выход которого подключен к второму входу пятого элемента И, счетному входу счетчика групп заявок,

ожидавших обслуживания, и первому входу седьмого элемента И, второй вход которого соединен с выходом Меньше-равнознач- ность второй схемы сравнения, а выход - с первым входом элемента ИЛИ, второй вход

которого подключен к счетному входу счётчика групп заявок, обслуженных без очереди, и выходу третьего элемента И, выход элемента ИЛИ соединен с единичным входом второго триггера, нулевой вход четвертого триггера подключен к выходу второго элемента ИЛИ-НЕ.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании систем.массового обслужива-. ния. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования ожидания обслуживания групповой заявкой. Устройство содержит генератор пачек случайных импульсов, счет- чик общего числа заявок, генератор случайных импульсов обслуживания, счетчик общего числа групп заявок, блок выделения конца пачки импульсов, семь элементов И, генератор тактовых импульсов, четыре триггера, регистр памяти, две схемы сравнения, два элемента ИЛИ-НЕ, элемент ИЛИ, счетчик заявок, принятых к обслуживанию, счетчик обслуженных заявок, реверсивный счетчик числа заявок в системе, реверсивный счетчик длины пачки импульсов, дешифратор, счетчик групп заявок, ожидавших обслуживания, счетчик групп заявок, обслуженных без очереди. Устройство позволяет моделировать системы массового обслуживания групповых заявок с ограничением приема по числу свободных мест в системе и ожиданием обслуживания групповой заявко й. 2 ил. (Л С