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

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, а именно к устройствам для моделирования систем массового обслуживания.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет моделирования адаптации числа используемых каналов к интенсивности входного потока заявок.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 триггеры, второй 3, первый 4 и третий 5 элементы ИЛИ, реверсивный счетчик 6 числа занятых каналов обслуживания заявок, первый элемент И 7, блок распределения заявок 8, состоящий из генератора 9 тактовых импульсов, элемента И 10, счетчика 11, дешифратора 12, наборного поля 13, группу

каналов 14 обслуживания заявок каждая из которых состоит из элементов И-15-18, элемента ИЛИ 19, элемента задержки 20, триггера 21 и формирователя импульсов 22, генератор 23 случайных импульсов обслуживания, состоящий из генератора случайного потока импульсов 24, элементов 25 задержки и наборного поля 26, третий триггер 27, со входами 28, 29 установки режима работы устройства, генератора входного потока заявок 30, второй 31, третий 32 и четвертый 33 элементы И, четвертый 34 и пятый 35 триггеры, пятый 36, шестой 37 и седьмой 38 элементы И, четвертый 39, пятый 40, шестой 41 элементы ИЛИ, генератор 42 импульсов, третью 43, вторую 44, первую 45 и четвертую 46 схемы сравнения, второй 47 и первый 48 элементы RE, второй 49 и

х|

00

00

сл

со

первый 50 элементы задержки, третий 51, первый 52, второй 53 суммирующие счетчики, первый 54 и второй 55 регистры памяти, вход 56 задания начального числа каналов обслуживания заявок, вход задания времени цикла моделирования 57, вход 58 задания числа циклов моделирования, вход 59 запуска устройства. Перед началом моделирования триггеры 1,2, 34, 35, счетчики 6, 11, 51, 52, 53, регистры 54 и 55 установлены в нулевые состояния. Состояние триггера 27 безразлично. Триггеры 21 установлены в единичные состояния. По входу 56 на , счетчик 51 записывается код пер-; воначального числа каналов обслуживания, начиная с которого осуществляется поиск рационального числа каналов для обслуживания заявок. По входу 57 на регистр 54 записывается код времени текущего цикла моделирования. По входу 58 на регистр 55 заносится код числа циклов моделирования (исходя из требуемой достоверности результатов моделирования). По входу 28 или 29 подается сигнал в зависимости от того случайное или детерминиро- ванное время обслуживания заявок необходимо учитывать при моделировании. Сигнал начала моделирования подается по входу 59 и, пройдя элемент ИЛИ 39, устанавливает триггер 35 в единичное состояние. Так как все каналы 14 свободны, то на выходе элемента И 37 присутствует разрещающий сигнал, тогда разрешающий сигнал с прямого выхода триггера 35 через открытый элемент И 36 поступает на установку в единичное состояние триггера 34 и на суммирующий вход счетчика 53, где по фронту этого сигнала происходит запись единицы в счетчик 53 (увеличение значения кода счетчика 53 на единицу), а также - на установку в нулевое состояние триггера 35. Разрешающий сигнал с выхода единичного состояния триггера 34 открывает элемент И 33 для прохождения импульсов с генератора 42 на суммирующий вход счетчика 52, в котором формируется код текущего времени цикла; одновременно этот же сигнал открывает и элемент И 31 для прохождения сигналов входного потока заявок от генератора 30. Заявки генератора 30 через элемент И 31 и открытый элемент И 7 поступают на единичный вход триггера 1 и на суммирующий вход реверсивного счетчика 6. Как только в любом из каналов заканчивается обслуживание заявки, сигнал в виде импульса с выхода этого канала поступает на соответствующий вход элемента ИЛИ 5, с выхода которого он проходит на вычитающий вход реверсивного счетчика 6, Значение количества заявок, подсчитанное счетчиком 6, уменьшается на единицу. Распределение заявок между свободными каналами осуществляется блоком

8 следующим образом. В период между поступлениями заявок триггер 2 находится в единичном состоянии, и сигналы опроса свободных каналов от генератора тактовых импульсов 9 через открытый элемент И 10

поступают на суммирующий вход счетчика 11, который на своих выходах формирует двоичные коды номеров каналов обслуживания от 1 до К, где К - текущее значение кода на счетчике 51. В момент совпадения

кодов на счетчиках 11 и 51 на выходе схемы сравнения 43 формируется сигнал высокого уровня, который с задержкой на элементе задержки 50 на время, достаточное для определения свободного

канала, поступает на вход установки нулевого состояния счетчика 11; по фронту этого сигнала счетчик 11 обнуляется, и цикл формирования номеров каналов обслуживания на выходах разрядов счетчика 11 повторяется. Двоичные коды номеров каналов обслу- живания заявок со счетчика 11 поступают на дешифратор 12, с выходов которого через наборное поле 13 (коммутация на наборном поле 13 определяется порядком опроса каналов обслуживания) сигналы опроса поступают на вторые входы соответствующих элементов И 15 каналов 14 обслуживания заявок. При первом случайном совпадении на каком-то из элементов И 15 двух сигналов - сигнала свободного канала с выхода единичного состояния триггера 21 соответствующего канала и сигнала опроса из блока 8, - на выходе соответствующего элемента И 1 б канала 14 обслуживания

заявок появляется сигнал, который поступает через элемент ИЛИ 4 на вход установки нулевого состояния триггера 2. Триггер 2 этим сигналом устанавливается в нулевое состояние и запрещает импульсам опроса

появляться на выходе элемента А 10 блока 8 распределения заявок. Таким образом поиск свободного канала в период между поступлениями заявок заканчивается, в результате чего на выходе одного из элементов И 15 присутствуют два сигнала сигнал свободного канала и сигнал опроса. Поступившая заявка из генератора 30 через открытый элемент И 7 устанавливает триггер 1 в единичное состояние, при котором

сигнал с его выхода поступает на входы всех элементов И 15. При совпадении на каком- то из элегчентов И 15 трех сигналов - входной заявки от триггера 1, сигнала свободного каната от соответствующего

триггера 21 сигнала опроса из блока 8 - на

выходе - этого элемента И 15 появляется сигнал (заявка), который поступает на вход соответствующего элемента задержки 20 канала обслуживания и одновременно через элемент ИЛИ 3 устанавливает в нулевое состояние триггер 1 и в единичное состоя- ние триггера 2. Сигналы опроса свободных каналов обслуживания от генератора 9 через открытый элемент И 10, счетчик 11, дешифратор 12 и наборное поле 13 поступают из блока 8 на соответствующие входы эле- ментов И 15 для поиска очередного свободного канала в период между поступлениями заявок. Таким образом, заявка, поступившая с выхода одного из элементов И 15 на вход соответствующего элемента задержки 20 канала обслуживания заявок, устанавливает в нулевое состояние триггер 21. При этом соответствующий сигнал о занятости канала с прямого выхода триггера 21 поступает на входы соответствующих элементов И 16 и 15. Обслуживание заявки е каналах обслуживания заявок 14 может происходить в двух режимах: режим с детерминированным временем обслуживания, равным времени задержки в элементе задержки 20; режим со случайным временем обслуживания, определяемым генератором 23. Управление режимом обслуживания осуществляет триггер 27. Установка триггера 27 в одно или другое состояние осуществляется сигналами, поступающими по соответствующим входам 28 и 29. При единичном состоянии триггера 27, когда с его выхода на вход элемента И 18 канала обслуживания заявок 14 поступа- ет разрешающий сигнал, обслуживание заявки происходит следующим обра- зо м. Импульсы с выхода генератора 23 поступают на входы элементов И 18 и далее через элемент ИЛИ 19 на вход триггера 21. При переходе триггера 21 из нулевого состояния (состояние занятости канала) в единичное (свободное состояние канала) на выходе формирователя 22 импульсов появляется импульс окончания обслуживания. При нулевом состоянии триггера 27 единичным (разрешающим) сигналом с его выхода открывается элемент И 17 канала обслуживания заявок, и обслуживание заявок в данном канале происходит с постоянным временем обслуживания. При этом очередная заявка поступает в соответствующий канал обслуживания заявок, где подается на вход элемента 20 задержки и вход триггера 21, переводя его в нулевое состояние. Через время задержки эта заявка через элементы И 17 и ИЛИ 19 поступает на другой вход триггера 21, переводя его в единичное состояние, что имитирует момент окончания обслуживания заявки в данном канале. В случае когда на реверсивном счетчике 6, в результате поступления заявок с генератора 30, значение кода достигнет значения К, где К -текущее значение кода на счетчике 51, на выходе схемы сравнения 44 формируется низкий уровень сигнала, который закрывает элемент И 7 и через элемент НЕ 48 открывает элемент И 32. Эта ситуация говорит о том, что производительность моделируемой системы недостаточна для обработки всего входного потока заявок на цикле моделирования. Поэтому следующий импульс генератора 30 через открытые элементы И 31 и 32 поступает на суммирующий вход счетчика 51, увеличивая значение его кода на единицу. Этим имитируется увеличение числа каналов обслуживания на единицу, то есть производительность системы увеличивается. Этот же импульс с выхода элемента И 32 поступает на обнуление счетчика 53, на котором формируется код текущего числа циклов, и обнуляет его. Таким образом, отсчет текущего количества циклов моделирования начинается снова. Одновременно, этот же сигнал с выхода элемента И 32, пройдя элемент ИЛИ 41, устанавливает триггер 34 в нулевое состояние, чем прекращается прохождение импульсов генераторов 30 и 42 через элементы И 31 и 33 соответственно, а пройдя через элемент ИЛИ 40 и элемент задержки 49 на время переходных процессов в счетчике 52, поступает на вход установки нулевого состояния счетчика 52, обнуляя его, а пройдя через элемент И 38, поступает на вход элемента ИЛИ 39 в качестве сигнала начала моделирования. То есть, начинается цикл моделирования функционирования системы, но уже с увеличенным на единицу (по сравнению с предыдущим циклом моделирования) числом каналов обслуживания. Наращивание числа каналов обслуживания происходит до тех пор, пока все заявки будут обслужены без потерь на заданном количестве циклом моделирования, или необходимое число каналов обслуживания для удовлетворения всего входного потока заявок без потерь превысит допустимое значение. Если за время цикла моделирования все заявки генератора 30 ,обслужены без потерь, то в момент равенства кодов времени на счетчике 52 и регистре 54 на выходе схемы сравнения 45 формируется сигнал высокого уровня, который, пройдя через элемент - ИЛИ 41, поступает на вход установки нулевого состояния триггера 34, устанавливая его в

нулевое состояние и оканчивая тем самым цикл моделирования. Этот же сигнал, пройдя элемент ИЛИ 40, с задержкой на элементе задержки 49 обнуляет счетчик 52, подготавливая его к началу очередного цикла, и, пройдя через элемент И 38, поступает на элемент ИЛИ 39 как сигнал начала моделирования на новом цикле. При этом на счетчике 51 будет храниться код числа каналов, при котором обслуживается весь входной поток заявок без потерь на предыдущем цикле моделирования, а на счетчике 53 будет сформирован код номера текущего цикла моделирования. В случае, если коды на счетчике 53 и регистре 55 сравняются, то на выходе схемы сравнения 46 появляется сигнал высокого уровня (разрешающий), который через элемент НЕ 47 закрывает элемент И 38, свидетельствуя о том, что прошло заданное число циклов моделирования, и на не одном из них не произошло потери заявок входного потока. Таким образом, если на этом цикле моделирования все заявки входного потока будут обработаны без потерь, то сигнал с выхода схемы сравнения 45 (когда коды времени цикла на счетчике 62 и регистре 54 сравняются) установит в нулевые состояния триггер 34 и счетчик 52, а на вход элемента ИЛИ 39 в качестве сигнала начала моделирования не пройдет, так как закрыт элемент И 38. В результате произойдет окончание мо- делирования, а но счетчике 51 будет зафиксирован код рационального числа каналом обслуживания структурного состава) СМО, при котором входной поток заявок обрабатывается без потерь на заданном цикле функционирования с требуемой достоверностью. В противном случае, процесс определения рационального числа каналов для обработки без потерь входного потока заявок за цикл функционирования продолжится. Окончание моделирования может произойти в случае переполнения счетчика 51, что свидетельствует о том, что входной поток не может быть полностью обработан без потерь за счет увеличения числа каналов обслуживания, количество которых ограничено значением для устройства. При этом сигнал высокого уровня с выхода переполнения счетчика 51 поступает через элемент ИЛИ 41 на установку триггера 34 в нулевое состояние, чем оканчивает процесс моделирования.

Формула изобретения

Устройство для моделирования систем

массового обслуживания, содержащее три

триггера, генератор случайных импульсов

обслуживания, три элемента ИЛИ, генератор входного потока заявок, первый элемент И, реверсивный счетчик числа занятых каналов обслуживания заявок и группу каналов обслуживаиия.заявок, выход первого

элемента И соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика числа занятых каналов обслуживания заявок и с единичным входом первого триггера, прямой выход которого подключен к

0 информационным входам каналов обслуживания заявок группы, блок распределения заявок, состоящий из последовательно соединённых генератора тактовых импульсов, элемента И, счетчика импульсоҐ, де5 шифратора и наборного поля, выходы которого подключены соответственно к входам опроса каналов обслуживания заявок группы, выходы сигнализации о свободном состоянии которых подключены соответст0 венно к входам первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с нулевым входом второго триггера, прямой выход которого подключен к другому входу элемента И блока распределения заявок, нулевой вход пер5 вого триггера и единичный вход второго триггера соединены с выходом второго элемента ИЛИ, входы которого подключены соответственно к выходам сигнализации о приеме заявок каналов обслуживания зая0 вок, единичный и нулевой входы третьего т риггера являются входами установки режима работы устройства, прямой выход третьего триггера подключен к входам задания случайного време5 ни обслуживания всех каналов обслуживания заявок группы, входы задания постоянного времени обслуживания которых соединены с инверсным выходом третьего триггера, выходы обслуживания

0 заявок каналов обслуживания заявок группы подключены соответственно к входам третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика числа занятых каналов обслужива5 ния заявок, а выходы генератора случайных импульсов обслуживания подключены соответственно к входам формирования случайного интервала времени обслуживания каналов обслуживания заявсГк, о т л м0 чающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет моделирования адаптации числа используемых каналов к интенсивности входного потока заявок, оно

5 дополнительно содержит с второго по седьмой элементы И, два элемента задержки, четыре схемы сравнения, два регистра памяти, три суммирующих счетчика, два элемента НЕ, четвертый, пятый и шестой элементы ИЛИ, четвертый и пятый триггеры

и генератор импульсов, причем выход генератора входного потока заявок соединен с первым входом второго элемента И, выход которого подключен к первым входам первого и третьего элементов И, второй вход второго элемента И и первый вход четвертого элемента И подключены к прямому выходу четвертого триггера, выход генератора импульсов подключен к второму входу четвертого элемента И, выход которого соединен со счетным входом первого суммирующего счетчика, разрядные выходы которого подключены соответственно к информационным входам первой группы первой схемы сравнения, информационные входы второй группы которой соединены соответственно с разрядными выходами первого регистра памяти, разрядные входы которого являются входами задания времени цикла моделирования устройства, первый вход четвертого элемента ИЛИ является входом запуска устройства, а выход четвертого элемента ИЛИ подключен к единичному входу пятого триггера, прямой выход которого соединен с первым входом пятого элемента И, -второй вход которого подключен к выходу шестого элемента И, входы которого соединены соответственно с выходами сигнализации занятости каналов обслуживания заявок группы, выход пятого элемента И подключен к единичному входу четвертого триггера, нулевому входу пятого триггера и счетному входу второго суммирующего счетчика, вход обнуления которого, первые входы пятого и шестого элементов ИЛИ и суммирующий вход третьего суммирующего счетчика подключены к выходу третьего элемента И, разрядные входы третьего суммирующего счетчика являются входами установки начального числа каналов обслуживания заявок устройства, а разрядные выходы третьего суммирующего счетчика соединены соответственно с информационными входами 5 первой группы второй и третьей схем сравнения, информационные входы второй группы третьей схемы сравнения подключены соответственно к разрядным выходам счетчика блока рас0 пределения заявок, а выход Равно третьей схемы сравнения подключен к входу первого элемента задержки, выход которого соединен с установочным входом счетчика блока распределения заявок, выход Равно

5 второй схемы сравнения подключен к второму входу первого элемента И и входу первого элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, выход Равно первой схемы сравнения подклю0 чен к вторым входам пятого и шестого элементов ИЛИ, третий вход шестого элемента ИЛИ подключен к выходу переполнения третьего суммирующего счетчика, а выход шестого элемента ИЛИ соединен с ну5 левым входом четвертого триггера, выход пятого элемента ИЛИ соединен с входом второго элемента задержки, выход которого подключен к установочному входу первого суммирующего счетчика и первому входу

0 седьмого элемента И, второй вход которого через второй элемент НЕ подключен к выходу Равно четвертой схемы сравнения, а выход седьмого элемента И соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, ин5 формационные входы первой и второй групп четвертой схемы сравнения подключены к разрядным выходам соответственно второго суммирующего счетчика второго регистра памяти, разрядные входы которого

0 являются входами задания числа циклов моделирования устройства.

ш

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано для моделирования работы систем массового обслуживания. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет моделирования адаптации числа используемых каналов к интенсивности входного потока заявок. Устройство содержит пять триггеров, шесть элементов ИЛИ, семь элементов И, генератор входного потока заявок, генератор импульсов, два регистра, четыре схемы сравнения, три суммирующих счетчика, реверсивный счетчик, два элемента задержки, два элемента НЕ, блок распределения заявок, группу каналов обслуживания заявок, генератор случайных импульсов обслуживания. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности устройства за счет обеспечения автоматического решения задачи определения рационального числа каналов в системах массового-обслуживания, в которых должны обслуживаться все поступившие заявки без потерь за цикл моделирования. 1 ил. сл С

-ft 3635 39

68