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 логический блок., генератор входного потока заявок, .блок управления, генератор тактовых импульсов счетчики, блок измерения 1времени занятости каналов обслуживания.

Недостаток} этого устройства - низкая точность моделирования.

Наиболее близким к предлагаемому техническому /решению является устройство для моделирования СМО. содержащее генератор заявок низкого приоритета, генератор заявок высокого приоритета, счетчики заявок высокого и низкого приоритетов, счетчики отказов в обслуживании заявок высокого и низкого приоритетов, пять элементов aanpieTa, девять элементов И, пять элементов ИЛИ, реверсивный счетчик занятых каналов, реверсивный счетчик очереди заявок высокого приоритета, реверсивный счетчик очереди заявок низкого приоритета, блок случайных временных задержек.

Недостаток этого устройства состоит в том. чтооно не позволяет моделировать СМО с циклической дисциплиной приема заявок из очереди к обслуживанию;

Цель изобретения - расширение облаОсти применения устройства за счет моделирования циклической дисциплины приема заявок из очереди к обслуживанию.

Основная идея данной дисциплины об-, служивания заключается в том. что из неоднородного потока заявок организуются К очередей (К - количество типов заявок), каждой из которых назначается приоритет. Заявки с большим приоритетом не прерывают обслуживание заявок с меньшим приоритетом. После завершения обслуживания любой заявки приоритеты очередей изменяются в круговом так, что последняя обслуженная очередь имеет низший приоритет, следующая - высший приоритет и далее по кругу в порядке убьУвания приоритета. Такая дисциплина обслуживания характерна для систем, в которых очереди имеют одинаковый приоритет и ни одной из них нельзя отдать предпочтения.

Для достижения поставленной цели в устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее блок генераторов случайных импульсов заявок, блок счетчиков поступивших заявок, блок счетчиков необслуженных заявок, блок реверсивных счетчиков длины очереди, реверсивный счетчик занятых каналов, три элемента ИЛИ, элемент И, две группы элементов И, первый блок элементов И, два элемента запрета, блок случайных временHbik задержек, группу элементов запрета, выходы блока генераторов случайных импульсов заявок подключены соответственно к счетным входам блока счетчиков поступивших заявок, первым входам элементов И первой группы и информационным входам элементов запрета группы, управляющие входы которых объединены с вторыми входами одноименных элементов И первой группы и соединены соответственно с выходами элементов И второй группы, выходы элементов И первой группы подключены к соответствующим входам блока счетчиков необслуженных заявок, выходы элементов запрета группы подключены соответственно к входам первого элемента ИЛИ и к информационным входам первого блока элементов И, выходы которого соединены соответственно с суммирующими входами блока реверсивных счетчиков длины очереди, разрядные выходы реверсивных счетчиков которого соединены соответственно с входами элементов И второй группы, выход первого элемента ИЛИ соединен с информационным входом первого элемента запрета, выход которого подключенк суммирующему входу реверсивного счетчика занятых каналов, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами элемента И, выход которого подключен к управляющему входу первого блока элементов И и управляющему входу первого элемента запрета, выход второго элемента ИЛИ соединен с управляющим входом второго элемента запрета, выход которого подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика занятых каналов, дополнительно введены блок элементов запрета, два блока элементов ИЛИ, второй блок элементов И и блок анализа очереди, состоящий из двух групп элементов И, группы элементов НЕ и группы элементов ИЛИ, причем в блоке анализа очереди выход каждого элемента ИЛИ группы соединен с первыми входами соответствующих элементов И первой и второй групп, а выходы элементов НЕ группы соединены соответственно с

вторыми входами элементов И второй группы, выход К-го элемента И второй группы (К 1, N-1) подключен к первому входу (К+1)-го элемента ИЛИ группы, а выход N-roэлемента И второй группы соединен с первым входом первого элемента ИЛИ группы, выходы элементов И первой группы блока анализа очереди соединены соответственно с вычитающими входами блока реверсивных счетчиков длины очереди и с входами первой

5 группы первого блока элементов ИЛИ, входы второй группы которого подключены соответственно к выходам блока элементов запрета, управляющий вход которого соединен с выходом элемента И, а информацион0 ные входы блока элементов запрета подключены соответственно к выхОдам элементов запрета группы, выходы первого блока элементов ИЛИ соединены соот-, ветственно с входами блокя случайных

5 временных задержек, выходы которого подключены соответственно к информационным входам второго блока элементов И и входам третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к информационному входу

0 второго элемента запрета, разрядные выходы реверсивных счетчиков блока реверсивных счетчиков длины очереди соединены соответственно с входами второго блока элементов ИЛИ, выходы которого подключены соответственно к входам элементов НЕ группы и вторым входам элементов И первой группы блока анализа очереди и входам второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу второго

0 блока элементов И, К-й выход которого соединен с вторым входом (К+1)-го элемента ИЛИ группы блока анализа очереди, а N-й выход второго блока элементов И подключен к второму входу первого элемента ИЛИ

5 группы блока анализа очереди.

Таким образом, с целью расширения области применения устройства за счет моделирования циклической дисциплины приема заявок из очереди к обслуживанию,

0 в него дополнительно введены блок элементов запрета, два блока элементов ИЛИ, второй блок элементов И, блок анализа очереди, состоящий из двух групп элементов И, группы элементов НЕ и группы эле5 ментов ИЛИ.

. На фиг.1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - схема блока анализа.

Устройство содержит блок 1 генераторов случайных импульсов заявок, блок 5

счетчиков поступивших заявок, блок 6 счетчиков необслуженных заявок, блок 19 реверсивных счетчиков длины очереди, реверсивный, счетчик 10 занятых каналов, первый 4, второй 21 и третий 8 элементы ИЛИ, элемент И 11, первую 3 и вторую 17 группы элементов И, первый 16 и второй 18 блоки элементов И, первый 15 и второй 9 элементы запрета, блок 7 случа1йных временных задержек, группу 2 элементов запрета, блок 14 элементов запрета, первый 12 и второй 13 блоки элементов ИЛИ, блок 20 анализа очереди, состоящий из первой 23 и второй 24 групп элементов И, группы 25 элементов НЕ и группы 26 элементов ИЛИ.

Устройство работает следующим образом.

Когда в системе хотя бы один канал свободен, сигнал с выхода элемента И 11 oTcytr ствует и импульсы от блока 1 генераторов случайных временных интервалов через открытые элементы запрета группы 2, элемент ИЛИ 4 и открытый элемент 15 запрета поступают на суммирующий вход счетчика 10 числа занятых каналов, увеличивая его код на единицу, что означает занятие одного канала. Кроме того, импульсы с выходов элементов запрета группы 2 через открытые элементы запрета блока 14 и блок 12 элементов ИЛИ поступают на соответствующий вход блика 7 ЛИНИЙ случайных временных задержек, который имитирует процесс обслуживания неоднородного потока заявок. Импульс с блока 7 линий случайных временных задержек, появившийся на одном из его выходов через время, равное случайной длительности обслуживания .заявок соответствующего типа, через элемент ИЛИ 8, открытый элемент 9 запрета поступает на вычитающий вход счетчика 10 числа занятых каналов и списывает из него единицу, тем самым имитируя осврбождение одного канала, В момент времени, когда все каналы заняты, на выходе элемента И 11 появляется сигнал, поступающий на управляющие входы блока 16 элементов И, элементов запрета блока 14 и элемента 15. При этом элементы И блока 16 открь1ваются, элементы запрета блока 14 и элемент 15 закрываются и импульсы от блока 1 генераторов проходят на соответствующие суммирующие входы блока 19 реверсивных счетчиков числа заявок в очереди, имитируя постановку заявок в соотве тствующую очередь,

В случае, когда очереди не пусты, на выходе соответствующих элементов ИЛИ блока 13 и на выходе элемента ИЛИ 21 присутствуют сигналы; Последний закрывает

элемент 9 запрета, запрещая прохожден 1е импульсов с выхода элемента ИЛИ 8 на вычитающий вход реверсивного счетчика 10 (так как каналы обслуживания освобождаться не должны) и открывает элементы И блока 18, разрешая прохождение сигналов с выходов блока 7 линий случайных временных задержек на информационные входы блока 20 анализа.

0 Сигналы с выхода элементов ИЛИ блока 13 поступают на соответствующие управляющие входы блока 20 анализа. При этом последний обеспечивает выбор наиболее приоритетной непустой очереди, что сопровождается появлением сигнала на соответствующем выходе блока анализа. .Этот сигнал поступает на вычитающий вход соответствующего реверсивного счетчика блока 19, списывая из него единицу, и одновре

0 менно через соответствующий элемент ИЛИ блока 12 - на соответствующий вход блока 7, имитируя поступление заявки из наиболее приоритетной очереди на обслуживание..

5 В момент времени, когда все места какой-либо очереди заняты, на выходе соответствующего элемента И группы 17 появляется сигнал , поступающий на управляющие входы соответствующих элементов

0 запрета группы 2 и элемента И группы 3. При этом элемент запрета группы 2 закрывается, элемент И группы 3 открывается, и импульсы от блока 1 генераторов проходят - через элемент И группы 3, имитируя поток

5 заявок, получивших отказ в обслуживании. Число таких заявок каждого типа подсчитывается соответствующим счетчиком блока 6, Блок 20 анализа работает следующим образом.;

0. Наличие заявок в соответствующей очереди обеспечивает присутствие сигнала на управляющем входе Yi соответствующего канала 22 блока анализа. Этот сигнал открывает элемент И труппы 23 и через элемент

5 НЕ группы 25 закрывает элемент И группы 24. Импульс с информационного «хода Ui поступает на элемент ИЛИ группы 260+1)-го канала. В зависимости от того, какой из элементов И групп 23 и 24 открыт (что определяется наличием или отсутствием заявок в данной очереди), сигнал с выхода элемента ИЛИ группы 26 проходит либо на выход блока анализа (череэ элемент И группы 23), либо через элемент И группы 24 на второй

5 вход элемента ИЛИ группы 26 следующего канала и т.д. Таким образом, последняя обслуженная очередь имеет низший приори тет, следующая - высший приоритет и далее по кругу в порядке убывания приоритета. Этот эффект достигается за счет указанных

соединений информационных входов блока анализа и межканальных связей в блоке анализа.

Соответствие типов заявок неоднородного потока достигается следующим путем. Число генераторов случайных импульсов заявок в блоке 1 (а значит и число выходов этого блока) равно числу типов потоков заявок, т.е. каждый генератор генерирует импульсы, имитирующие поступление заявок одного типа.

Число X канальных элементов случайных временных задержек в блоке 7 также равно числу типов обслуживаемых заявок (X число каналов обслуживания). Каждый элемент этого блока имитирует обслуживание заявок одного типа и может быть выполнен согласно схемы, приведенной на фиг.2. Таким образом, соединение выходов блока 1 генераторов через соответствующие элементы запрета группы 2, блока 14 и элементы ИЛИ блока 12 с соответствующими входами блока 7 позволяет добиться имитации обслуживания каждого типа заявок в своём элементе случайной временной задержки. Для подсчета числа заявок в каждой очереди используется отдельный реверсивный счетчик из составляющих блок 19. Разрядные выходы каждого счетчика соединены с входами соответствующего элемента И группы 17 и соответствую щего элемента ИЛИ блока 13.

Регулируя генераторы блока 1 и элементы блока 7 можно варьировать параметры моделируемого процесса обслуживания неоднородного потока заявок с циклической дисциплиной приема заявок из очереди.

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

Формулаизобретения Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее блок генераторов случайных импульсов заявок, блок счетчиков поступивших заявок, блок счетчиков необслужённых заявок, блок реверсивных счетчиков длины очереди, реверсивный счетчик занятых каналов, три элемента ИЛИ, элемент И, две группы элементов И, первый блок элементов И, два элемента запрета, блок случайных временных задержек, группу элементов запрета, выходы блока генераторов случайных импульсов заявок подключены соответственно к счетным входам блока счетчиков поступивших заявок, первым входам элементов И первой группы и информационным входам

элементов запрета группы, управляющие входы которых объединены с вторыми входами одноименных элементов И первой группы и соединены соответственно с выходами элементов И второй группы, выходы элементов запрета группы подключены соответственно к входам первого элемента ИЛИ и к информационным входам первого блока элементов И, выходы которого соединены соответственно с суммирующими входами, блока реверсивных счетчиков длины очереди, разрядные выходы реверсивных счетчиков которого соединены соответственно с входами элементов И второй груп5 пы, выход первого элемента ИЛИ - с

информационным входом первого элемента

запрета, выход которого подключен к суммирующему входу реверсивногосчетчика

занятых каналов, разрядные выходы которого соединены соотаетственно с входами элемента И, выход которого подключен к управляющим входам первого блока элементов И и первого элемента запрета, выход второго элемента ИЛИ соединен с

5 управляющим входом второго элемента запрета, выход которого подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика занятых каналов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения путем моделирования циклической дисциплины приема заявок из очередей к обслуживанию, оно дополнительно содержит блок элементов запрета, два блока элементов ИЛИ, второй блок элементов И и

5 блок анализа очереди, состоящий из двух групп элементов И, группы элементов НЕ и группы элементов ИЛИ, причем в блоке анализа очереди выход каждого элемента ИЛИ группы соединен с первыми входами соответствующих элементов И первой и второй групп, а выходы элементов НЕ группы соответственно с вторыми входами элементов И второй группы, выход К-го элемента И второй группы (К 1,N-1) подключен к первому входу (К+1)-го элемента ИЛИ группы, а выход N-ro элемента И второй группы соединен с первым входом первого элемента ИЛИ группы, выходы элементов И первой группы блока анализа очереди - соответственно с вычитающими входами блока реверсивных счетчиков длины очереди и с входами первой группы первого блока элементов ИЛИ. входы второй группы которого подключены соответственно к выходам блока элементов запрета, управляющий вход которого соединен с выходом элемента И, а информационные входы блока элементов запрета подключены соответственно к выходам элементов запрета группы, выходы первого блока элементов ИЛИ соединены

соответственно с входами блока случайных временных задержек, выходы которого подключены соответственно к информационным входам второго блока элементов И и входам третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к информационному входу второго элемента эапрета, разрядные выходы реверсивных счетчиков блока реверсивных счетчиков длины очереди соединены соответственно с входами второго блока элементов ИЛИ, выходы которого

подключены соответственно к входам элементов НЕ групп и вторым входам элементов И первой группы блока анализа очереди и входам второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу второго блока элементов И, К-й выход которого соединен с вторым входом (К+1)-го элемента ИЛИ группы блока анализа очереди, а N-й выход второго блока элементов И подключен к второму входу первого элемента ИЛИ группы блока анализа очереди.

Фиг г

Изобретение относится к специализи- рованны«ч средствам электронного моделирования и предназначено для исследования систем массового обслуживания. Цель изобретения - расширение области применения ^ счет моделирования циклической дмсциплины приема заявок, из очередей к обслуживанию. Устройство содержит блок генераторов случайных импульсов заявок. блоки счетчиков, блоки элементов И. ИЛИ. запрета, блок реверсивных счетчиков длины очереди, реверсивный счётчик занятых каналов, элементы И, ИЛИ, запрета. Новым в устройстве является блок анализа очереди и второй блок элементов И. 2 ил.