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

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и предназначено для моделирования процессов обслуживания заявок в системах массового обслуживания с учетом различных потоков заявок и различных характеристик обслуживающих приборов.

Известно устройство, содержащее блок генераторов случайных импульсов обслуживания, блок генераторов случайных импульсов подготовки, два канала обслуживания заявок, каждый из которых содержит формирователь импульсов, два элемента И, элемент ИЛ И и два триггера.

Однако данное устройство не позволяет моделировать кольцевые сети массового обслуживания с отказами.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее блок генераторов случайных импульсов подготовки и N каналов обслуживания заявок, в состав каждого из которых входят четыре элемента И, формирователь импульсов, элемент ИЛИ и два триггера.

Недостатком устройства является отсутствие возможности моделировать функционирование кольцевых систем массового обслуживания с разнородными ненадежными обслуживающими приборами и различными классами входных потоков.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет моделиО

ел

(А 4Ъь

рования режимов приема, обработки и передачи заявок.

Использование устройства для моделирования систем массового обслуживания позволяет моделировать процесс функционирования К канальной кольцевой системы массового обслуживания с ненадежными разнородными обслуживающими приборами и раздельными входными потоками, каждый канал обслуживания заявок которой обслуживает свой поток заявок. В случае отказа канала его поток заявок поступает на ближайший исправный по кольцу канал.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок генераторов случайных импульсов подготовки и К каналов обслуживания заявок, каждый из которых содержит четыре элемента И, первый формирователь импульсов, два триггера и элемент ИЛИ, дополнительно введены генератор тактовых импульсов, а в каждый канал обслуживания заявок - генератор случайного числа продолжительности приема заявки, генератор случайного числа продолжительности обработки заявки, генератор случайного числа продолжительности передачи заявки, два элемента задержки, три блока деления, три регистра памяти, три вычитающих счетчика, второй и третий формирователи импульсов, пятый, шестой и седьмой элементы И, три группы элементов И и три группы элементов запрета.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для моделирования систем массового обслуживания; на фиг. 2 - структурная схема канала обслуживания заявок; на фиг. 3 - временная диаграмма работы устройства; на фиг. 4 - временная диаграмма работы канала обслуживания заявок.

Устройство для моделирования систем массового обслуживания содержит К информационных входов 1 каналов обслуживания заявок, К входов 2 задания состояния каналов обслуживания заявок, установочный вход 3 устройства, генератор 4 тактовых импульсов, блок 5 генераторов случайных импульсов подготовки, К каналов б обслуживания заявок, К выходов 7 каналов обслуживания заявок и в каждом канале обслуживания заявок первый элемент 8 задержки, генераторы 9 случайного числа продолжительности приема, обработки и передачи заявки, 3 группы элементов И 10, 3 группы элементов 11 запрет, первый элемент И 12, второй элемент 13 задержки, 3 регистра 14 памяти, 3 блока 15 деления, пятый, шестой и седьмой элементы И 16, 3 вычитающий счетчика 17, 3 формирователя 18 импульсов, первый триггер 19, второй

элемент И 20, элемент ИЛИ 21, второй триггер 22, третий 23 и четвертый 24 элементы И.

На временной диаграмме (фиг. 3) обозначено: Вых. - выход канала обслуживания заявок; Пдг. - подготовка канала 6 обслуживания заявок к приему следующей заявки; Обсл. - обслуживание каналом 6 заявки; Вх. - информационный вход 1 кана0 ла обслуживания заявок; Испр. - вход 2 задания состояния канала обслуживания заявок. Индексы указывают номер канала. На временной диаграмме (фиг. 4) обозначено: Вх. - информационный вход 1 кана5 ла обслуживания заявок; Испр. - вход 2 задания состояния канала обслуживания заявок; Ген. - информационные выходы генератора 9 случайного числа продолжительности приема, обработки или передачи

0 заявки; Йкф. PC - информационные выходы вычитающего счетчика 17; Выч. вх. PC - вычитающий вход вычитающего счетчика 17; ФИ - выход формирователя 18 импульсов; Такт - выход генератора 4 тактовых импуль5 сов. Индексы указывают номер элемента в канале.

Вербальной моделью работы является следующая. Каждый канал обслуживает только свой поток заявок, если канал, свя0 занный с ним по кольцу, может принимать заявки. Если канал не может принимать заявки, то поток его заявок поступает на ближайший канал по кольцу. Таким образом, канал обслуживает свои заявки, а также за5 явки всех предыдущих каналов, расположенных рядом по кольцу. В случае, когда заявки к обслуживанию может принимать лишь один канал, то он принимает заявки всех каналов.

0 Заявки, как своего, так и отказавших каналов, поступившие в момент занятости канала обслуживанием предыдущей заявки или подготовкой, получают отказ и теряются. Заявки в устройстве представляются в

5 виде объемов данных, предназначенных к приему Vnp, обработке V06p и передаче УПд. Каждый обслуживающий канал имеет свои характеристики, а именно, скорость приема Snp, обработки Зобр и передачи Зпд данных.

0 Значения Snp и Зпд выбираются с учетом технических характеристик элементов, входящих в состав обслуживающего прибора каждого канала, а значение So6p определяется по методу PDR с учетом разрядности и

5 быстродействия обслуживающего прибора. Заявки всех потоков могут быть разнотипными. Причем объемы данных заявок каждого потока подчинены своим законам. Законы поступления заявок каждого потока также могут быть различны. Таким образом,

время Т, затрачиваемое на обслуживание одной и той же заявки в разных обслуживающих каналах, различно и определяется по формуле

-г Vnp. , Vo6p. j. Vnfl. .

I +-Г-- Т-ж

опр. добр, пд.

Генератор 4 тактовых импульсов вырабатывает импульсы, моделирующие временные интервалы. Блок 5 генераторов случайных импульсов подготовки вырабатывает импульсы через случайные промежутки времени, подчинённые определенным законам. Они соответствуют окончанию подготовки обслуживающего прибора. Генератор 9 случайного числа продолжительности приема заявки вырабатывает значение Vnp поступившей заявки. Генератор 9 случайного числа продолжительности обработки заявки вырабатывает значение Vo6p поступившей заявки. Генератор 9 случайного числа продолжительности передачи заявки вырабатывает значение /пд поступившей заявки. Первый регистр 14 памяти содержит значение Snp; второй и третий регистры 14 памяти соответственно содержат значения 5обр и 8Пд. Указанные величины заносятся в регистры 14 памяти до начала моделирования. Блоки 15 деления содержат две группы информационных входов. Причем на входы первой группы подается значение делителя, а на входы второй группы - делимого. После поступления на вход запуска блока 15 деления управляющего импульса на его информационных выходах появляется результат выполнения операции деления с округлением до большего целого числа. Первый элемент Ъ задержки предназначен для синхронизации сигналов запуска блоков деления и поступления информации на вторую группу входов/Второй элемент 13 задержки предназначен для обеспечения одновременности прихода информации на информационные входы первого вычитающего счетчика 17 и управляющего импульса на его установочный вход.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы и при необходимости установить устройство для моделирования систем массового обслуживания в исходное состояние на установочный входЗ устройства кратковременно подается им1 пульс, устанавливающий, в исходное состояние второй триггер 22, с прямых выходив которого потенциалы поступают на первые входы первых элементов И 12, подготавливая их к приему заявок на обслуживание, и на входы сброса вычитающих счетчиков 17,

устанавливая их выходы обнуления в единичное состояние и запрещая поступление через соответствующие пятый, шестой и седьмой элементы И 16 на свои вычитающие

5 входы с выхода генератора 4 тактовых импульсов.

Рассмотрим работу устройства при наличии на входах 2 задания состояния канала обслуживания заявок всех каналов единич0 ных потенциалов, разрешающих прохождение поступающих заявок на обслуживание в своем канале. Функционирование всех каналов обслуживания заявок в этом случае происходит аналогично. Поэтому подробно

5 рассмотрим работу только одного канала б обслуживания заявок.

Поступающая заявка с информационного входа 1 канала обслуживания заявок запускает генераторы 9 случайных чисел

0 продолжительности приема, обработки и передачи заявки, которые вырабатывают и кратковременно выставляют на своих выхсг дах случайные числа, представленные в двоичном коде. Эта информация через

5 открытые элементы И 10 соответствующей группы поступает на входы первой группы соответствующего блока 15 деления. Одновременно с этим на входы запуска блоков 15 деления поступает импульс с выхода перво0 го элемента И 12, прошедший через первый элемент 8 задержки и третий элемент И 23. На входах второй группы блоков 15 деления с соответствующих выходов регистров 14 памяти постоянно находится информация.

5 В результате выполнения операции на выходах блоков 15 деления появляется информация, которая подается на соответствующие входы соответствующих вычитающих счетчиков 17. Импульс с выхода первого элемента 1/112 перебрасывает второй триггер 22. Снятие потенциала с прямого выхода второго триггера 22 запирает первый элемент И 12, запрещая принятие к обслуживанию поступающих заявок. Через

5 второй элемент 13 задержки на установочный вход первого вычитающего счетчика 17 поступает импульс, по которому осуществляется прием информации в первый вычитающий счетчик 17 и с его выход обнуления

0 снимается потенциал. В результате открывается пятый элемент И 16, через который на вычитающий вход первого вычитающего счетчика 17 поступают импульсы с генератора 4 тактовых импульсов.

5 После того, как значение первого вычитающего счетчика 17 становится равным нулю, на его выходе обнуления появляется потенциал, закрывающий пятый элемент И 16 и запускающий второй формирователь 18 импульсов, с выхода которого импульс поступает на установочный вход второго вычитающего счетчика 17, прием информации в который и ее вычитание осуществляются аналогично первому вычитающему счетчику 17, а затем такой же процесс повторяется для третьего вычитающего счетчика 17. G выхода первого формирователя 18 импульсов сигнал поступает на выход 7 канала обслуживания заявок и на единичный вход первого триггера 19, который перебрасывается и на его прямом выходе появляется потенциал, разрешающий прохождение через второй элемент И 20 импульса с блока 5 генераторов случайных импульсов подготовки, который проходит через элемент ИЛИ 21 и перебрасывает второй триггер 22. Потенциал с его прямого выхода поступает на первый вход первого элемента И 12, что свидетельствует о готовности устройства к приему очередной заявки.

В случае снятия потенциала с входа 2 задания состояния соответствующего канала поступающие заявки с информационного входа 1 канала обслуживания заявок через первый элемент 8 задержки и открытый четвертый элемент И 24 поступают на первый вход третьего элемента И 23, прямой вход четвертого элемента И 24 последующего канала. Дальнейшее прохождение заявки зависит от состояния этого канала обслуживания заявок. Одновременно с этим, с выходов генераторов 9 случайных чисел, продолжительности приема, обслуживания и передачи заявки через открытые элементы 11 запрета соответствующей группы поступают на первые входы соответствующих элементов И 10 группы последующего канала обслуживания заявок, стоящего рядом с отказавшим каналом по кольцу, образуя суммарный поток заявок. Поступившие заявки в канал до окончания обслуживания предыдущей или для подготовки получают отказ и теряются.

Формула, изобретения Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее блок генераторов случайных импульсов подготовки и К каналов обслуживания заявок, каждый из которых содержит четыре элемента И, первый формирователь импульсов, два триггера и элемент ИЛИ. в каждом канале обслуживания заявок выход первого элемента И соединен с нулевыми входами первого и второго триггеров, прямой выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента И, а прямой выход второго триггера подключен к первому входу второго элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ. выход которого подключен к единичному

входу первого триггера, вторые входы элементов ИЛИ всех каналов обслуживания заявок объединены и являются установочным входом устройства, выход первого формирователя импульсов каждого канала обслуживания заявок является выходом обслуженных заявок данного канала обслуживания заявок, первые входы третьих элементов И и инверсные входы четвертых

0 элементов И в каналах обслуживания заявок объединены и являются входами задания состояния соответствующего канала обслуживания заявок, выход третьего элемента И в каждом канале обслуживания за5 явок соединен с вторым входом первого элемента И своего канала обслуживания заявок, а выход четвертого элемента И 1-го канала обслуживания заявок (. К-1) подключен к второму входу третьего элемента

0 И и прямому входу четвертого элемента И (+1}-го канала обслуживания заявок,а выход четвертого элемента И К-ro канала обслуживания заявок соединен с вторым входом третьего элемента И и прямым входом чет5 вертого элемента И первого канала обслуживания заявок, выходы блока генератора случайных импульсов подготовки соединены соответственно с вторыми входами вторых элементов И каналов обслуживания

0 заявок, отл ичающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования режимов приема, обработки и передачи заявок, оно дополнительно содержит генератор такто5 вых импульсов, а каждый канал обслуживания заявок дополнительно содержит генератор случайного числа продолжительности приема заявки, генератор случайного числа продолжительности обработки заяв0 ки, генератор случайного числа продолжительности передачи заявки, два элемента задержки, три блока деления, три регистра памяти, три вычитающих счетчика, второй и третий формирователи импульсов, пятый,

5 шестой и седьмой элементы И, три группы элементов И и три группы элементов запрета, причем в каждом канале обслуживания заявок входы запуска генератора случайного числа продолжительности приема заявки,

0 генератора случайного числа продолжительности обработки заявки, генератора случайного числа продолжительности передачи заявки и вход первого элемента задержки объединены и являются информационным

5 входом канала обслуживания заявок, выход .первого элемента задержки подключен к второму входу третьего элемента И и прямому входу четвертого элемента И, выход второго элемента задержки подключен к входу записи первого вычитающего счетчика, выход обнуления которого соединен с инверсным входом пятого элемента.И и входом запуска второго формирователя импульсов, выход которого подключен к входу записи второго вычитающего счетчика, выход обну- ления которого подключен к инверсному входу шестого элемента И и к входу запуска третьего формирователя импульсов, выход которого соединен с входом записи третьего вычитающего счетчика, выход обнуления которого соединен с инверсным входом седьмого элемента И и входом запуска первого формирователя импульсов, выход которого подключен к единичному входу второго триггера, выход первого элемента И соеди- нен с входом второго элемента задержки и входами запуска первого, второго и третьего блоков деления, информационные входы первого, второго и третьего блоков деления соединены с разрядными входами соответ ственно первого, второго и третьего регистров памяти, а выходы первого, второго и третьего блоков деления подключены к разрядным входам соответственно первого, второго и третьего вычитающих счетчиков, входы обнуления которых объединены и соединены с установочным входом устройства, а вычитающие входы первого, второго и третьего вычитающих счетчиков подключены к выходам соответственно пятого шее- того и седьмого элементов И, выходы генератора случайного числа продолжительности приема заявки подключены соответственно к первым входам элементов И первой группы и информационным входам элементов запрета первой группы, выходы генератора случайного числа продолжительности обработки заявки подключены соответственно к первым входам элементов И второй группы и информационным вхо- дам элементов запрета второй группы, а выходы генератора случайного числа продолжительности передачи заявки подключены соответственно к первым входам элементов И третьей группы и информационным входам элементов запрета третьей группы, вторые входы элементов И первой, второй и третьей групп и управляющие входы элементов запрета первой, второй и третьей групп объединены, и соединены с входом задания состояния канала обслуживания заявок, выходы элементов И первой, второй и третьей групп подключены к информационным входам второй группы соответственно первого, второго и третьего блоков деления, выход генератора тактовых импульсов соединен с прямыми входами пятого, шестого и седьмого элементов И всех каналов обслуживания заявок, выходы элементов запрета первой группы 1-го канала обслуживания заявок подключены соответственно к первым входам элементов И первой группы (И- tyro канала обслуживания заявок, а выходы элементов запрета первой группы К-го канала обслуживания заявок подключены соответственно к первым входам элементов И первой группы первого канала обслуживания заявок, выходы элементов запрета второй группы 1-го канала обслуживания заявок соединены соответственно с первыми входами элементов И второй группы (Н-: tyro канала обслуживания заявок, выходы элементов запрета второй группы К-го канала обслуживания заявок соединены соответственно с-.первыми-входами элементов И второй группы первого канала обслуживания заявок, выходы элементов запрета третьей группы 1-го канала обслуживания заявок подключены соответственно к первым входам элементов И третьей группы (1+1)-го канала обслуживания заявок, а выходы элементов запрета третьей группы К-го канала обслуживания заявок подключены соответственно к первым входам элементов И третьей группы деового канала обслуживания заявок.

Vtaf

Шиг.г

8бм.1 пр.1 05с I вх.1 Цслр.1

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и предназначено для моделирования процессов обслуживания заявок в системах массового обслуживания с учетом различных потоков заявок и различных характеристик обслуживающих приборов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет моделирования режимов приема, обработки и передачи заявок. Устройство содержит генератор тактовых импульсов,блок генераторов случайных импульсов подготовки и К каналов обслуживания заявок, каждый из которых содержит семь элементов И, элемент ИЛИ, два триггера, два элемента задержки, генератор случайного числа продолжительности приема заявки, генератор случайного числа продолжительности обработки заявки, генератор случайного числа продолжительности передачи заявки, три регистра памяти, три блока деления, три группы элементов И, три группы элементов запрета, три вычитающих счетчика и три формирователя импульсов. 4 ил. W Ч Ё

Bull rtjt.Z Одел Z Вх.2 Ucnp.l

Вых.п

Пуг.п

ОЬся.п

8х.п

Ucnp.n

teJ

Bt Ген1 Генг Ън3

Инд.Р$

выч.РС,

W

.PCt SwPCf

№t

П

Такт, ffcrrp.

ф№. 4