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

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, может быть использовано в устройствах, моделирующих работу систем массового обслуживания.

Известно устройсУво для моделирования систем массового обслуживания 1, содержащее генератор случайного потока импульсов, К каналов моделирования, каждый из которых содержит генератор счетных импульсов, первый элемент ИЛИ, генератор случайных импульсов времени работы, первый э/гемент И, генератор случайных импульсов времени обслуживания заявок, первый дифференцирующий элемент, второй элемент И, блок счетчиков, второй дифференцирующий элемент, третий элемент И, генератор случайных импульсов восстановления, второй триггер, четвертый элемент И, в последнем канале второй элемент ИЛИ, третий дифференцирующий элемент, первый триггер, пятый элемент И, реверсивный счетчик, регистр памяти, генератор случайных импульсов времени технического обслуживания третий триггер,

шестой элемент И, четвертый дифференцирующий элемент, счетчш отказов, в последнем канале - седьмой элемент И Устройство также содержит группу элементов ИЛИ, группу элементов И и генератор заявок. В состав каналов моделирования обслуживания также входят четвертый триггер, пятый дифференцирующий элемент элемент задержки, восьмой элемент И, элемент НЕ. третий элемент ИЛИ.

Устройство моделирует процесс функционирования системы массового обслуживания, имеющей К каналов обслуживания каждый из которых находится в четырех режимах (состояниях)- работа, отказ, восстановление, техническое обслуживание по наработке. Обслуживание заявок происходит только во время работы. Окончание режима работы соответствует наступлению отказа, при этом канал переходит в режим восстановления и одновременно открывает следующий канал, куда поступает очередная заявка, необслуженная из-за отказа заявка возвращается на вход готового к работе канала При истечении некоторого

сл

С

00

4 О

ю

Јь

заданного времени наработки каждый К-й канал переходит в режим технического обслуживания, заявки, поступающие во время режимов восстановления или технического обслуживания в (К- 1)-м канале, обслуживаются в К-м канале.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому является устройство для моделирования процесса обслуживания заявок 2, содер- ,жащеё Ye tfejsajr&q случайных импульсов, первый й вто рой элем енты запрета, первый и второй ге7 ёТз8тЬары импульсов случайной длительности, триггер, с первого по четвертый элемент ИЛИ, с первого по третий элементы И, генератор импульсов отказов, первый, второй и третий формирователи импульсов, генератор импульсов случайной длительности подготовки, причем выход генератора случайных импульсов соединен с прямыми входами первого и второго элементов запрета, выход первого элемента запрета подключен к входу запуска первого генератора импульсов случайной длительности и к нулевому входу триггера, прямой выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу запрета второго элемента запрета, выход которого соединен со входом запуска второго генератора импульсов случайной длительности и с единичным входом триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу запрета первого элемента запрета, вход запуска генератора импульсов случайной длительности подготовки соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу первого формирователя импульсов, вход запуска которого соединен с выходом первого генератора случайной длительности, с первым входом первого элемента И, со вторым входом второго элемента ИЛИ и с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к прямому входу третьего элемента И, первый инверсный вход которого соединен с выходом генератора импульсов отказов и с выходом третьего формирователя импульсов, выход которого подключен к второму входу четвертого элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом второго формирователя импульсов, выход первого элемента И подключен ко входу запрета работы второго формирователя им- пульсов, вход запуска которого соединен со вторыми входами первого и третьего элементов ИЛИ, первым входом второго элемента И и с выходом второго генератора импульсов случайной длительности, прямой

и инверсный выходы триггера подключены соответственно ко вторым входам первого и второго элементов И, выход второго элемента И соединен с входом запрета работы первого формирователя импульсов, выход генератора импульсов случайной длительности подготовки подключен ко второму инверсному входу третьего элемента И, выход которого является выходом устройства,

0 Однако устройства 1 и 2 не позволяют моделировать процессы повторного обслу- жкшания заявок, прерванного отказом обслуживающего прибора, профилактической подготовки обслуживающего прибора при

5 отсутствии на входе заявок.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования повторного обслуживания заявок, прерванного отказом обслужи0 вающего прибора, профилактической подготовки обслуживающего прибора при отсутствии на входе заявок.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для моделирования процесса

5 обслуживания заявок, содержащее пять элементов И, триггер, генератор случайных импульсов, три генератора импульсов случайной длительности, два формирователя импульсов, три элемента ИЛИ, дополни0 тельно введены второй и третий триггеры, шестой, седьмой и восьмой элементы И, элемент запрета, первый и второй элементы задержки, причем выход генератора случайных импульсов соединен с первыми входа5 ми первого и второго элементов И, инверсный выход первого триггера соединен с первым входом третьего элемента И. инверсный выход первого элемента ИЛИ подключен к пер вому входу четвертого эле0 мента И, выход первого генератора импульсов случайной длительности соединен со входом первого формирователя импульсов и с первым входом пятого элемента И, выход второго генератора импульсов случайной

5 длительности подключен ко входу второго формирователя импульсов, выход которого соединён с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу третьего генератора импульсов случайной

0 длительности, прямой выходвторого триггере соединен с первым входом шестого элемента И, информационным входом элемента запрета и вторым входом первого элемента И, выход которого подключен ко

5 входу первого элемента задержки, выход которого соединен с нулевым входом второго триггера, инверсный выход которого подключен ко второму входу третьего элемента И и ко второму входу второго элемента И, выход которого соединен с нулевым входом

третьего триггера, прямой выход которого подключен к К-входу первого триггера, к третьему входу второго элемента И, к управляющему входу элемента запрета и ко второму входу шестого элемента И, выход которого соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ, выход элемента запрета подключен J-входу первого триггера, прямой выход которого соединен с первым входом седьмого элемента И, выход которого подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ и ко второму входу четвертого элемента И, выход которого соединен с единичным входом третьего триггера, инверсный выход которого подключен ко второму входу седьмого элемента И, выход третьего элемента И соединен с первым входом восьмого элемента И и со вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу девятого элемента И, выход которого соединен со зхо- дом запуска первого генератора импульсов случайной длительности, вход останова которого обьединен с первым входом первогб элемента ИЛИ и подключен к выходу второго генератора импульсов случайной длительности, выход третьего генератора импульсов случайной длительности соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ, инверсный выход которого подключен ко вторым входам пятого, восьмого и девятого элементов И и ко входу второго элемента задержки, выход которого соединен с третьими входами третьего и седьмого элементов И, выход первого формирователя импульсов подключен к третьему входу четвертого элемента И и к третьему входу восьмого элемента И, выход которого соединен с единичным входом второго триггера, выход пятого элемента И является выходом устройства.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство для моделирования систем массового обслуживания содержит генератор 1 случайных импульсов, первый, второй и третий триггеры 2,3,4, элемент запрета S, первый-восьмой элементы И 6-13, первый и второй элементы задержки 14,15, первый, второй и третий элементы ИЛИ 16, 17. 18, первый, второй и третий генераторы 19, 20, 21 импульсов случайной длительности, первый и второй формирователи импульсов 22, 23, девятый элемент И 24, выход 25.

Вербальная модель работы устройства следующая.

Приходящие на вход заявки попарно ставятся в очередь на обслуживание и последовательно обслуживаются устройством по заданному закону, Только после полного

обслуживания одной из заявок может начаться обслуживание другой заявки, а следующая заявка встать в очередь на обслуживание. Заявки, приходящие в мо- 5 менты одновременного нахождения в устройстве двух заявок, к обслуживанию не принимаются. На выходе устройства существует информация о состоянии может быть прервано отказом обслуживающего прибо- 10 ра. После восстановления обслуживающего прибора и его подготовки обслуживание данной заявки возобновляется. Состояние профилактической подготовки обслуживающего прибора наступает также сразу после

5 окончания обслуживания очередной заявки, если на вход к этому времени не поступило очередной заявки. Отказы обслуживающего прибора могут появиться в произвольный случайный момент времени. Длительности

0 обслуживания з аявок, отказа и подготовки обслуживающего прибора случайны.

Устройство для моделирования систем массового обслуживания работает следующим образом.

5 В исходном состоянии генератор 1 генерирует случайные импульсы, генератор 20 генерирует случайные импульсы случайной длительности, генераторы 19 и 21 остановлены, триггер 2 в нулевом состоянии, еди0 ничный потенциал с инверсного выхода открывает элемент И 8 по первому входу, нулевой потенциал с прямого выхода триггера 2 закрывает элемент И 12 по первому входу. Триггеры 3 и 4 - в единичном состоя5 нии, нулевой потенциал с инверсного выхода триггера 3 закрывает элементы И 7 и И 8 по вторым входам. Единичный потенциал с прямого выхода триггера 3 держит открытыми элемент И 6 по второму входу и элемент

Q И 11 по второму входу. Нулевой потенциал с инверсного выхода триггера 4 закрывает элемент И 12 по второму входу. Единичный потенциал с прямого выхода триггера 4 запирает элемент запрета 5 по управляющему

5 входу и открывает элемент И 11. Единичный потенциал с инверсного выхода элемента ИЛИ 16 держит открытыми элемент И 9 по первому входу, элементы И 10, 13, 24 по вторым входам, элементы И 8 и 12 по треть0 им входам.

Начало моделирования определяется включением устройства и установкой всех элементов устройства в исходное состояние. Моделирование процессов произво5 дится на некотором промежутке времени, где возможно накопление данных для определения статистических и временных характеристик моделируемого процесса. Этот промежуток времени определяется априорно математическими методами и может

быть изменен исследователем по апостериорным данным.

Единичный потенциал с выхода элемента И 11 через элемент ИЛИ 17 поступает на вход запуска генератора 21, который нами- нает генерировать единичный импульс случайной длительности (имитируется подготовка модели к обслуживанию заявок), который поступает на второй вход элемента ИЛИ 16. Тогда на его инверсном выходе появляется нулевой потенциал, который закрывает элемент И 9 по первому входу и элементы И 10 и 13 по вторым входам. Этот же нулевой потенциал с некоторой задержкой в элементе задержки 15 поступает на элементы И 8 и 12 и закрывает их по третьим входам. По окончании импульса с выхода генератора 21 элементы ИЛИ 16, И 9,10,13, и с некоторой задержкой элементы И 8 и 12 приводятся в исходное состояние. Если за это время триггеры 3 и 4 останутся в единичном состоянии (на вход не поступит ни одной заявки), то элемент И 11 будет открыт и через элемент И 17 вновь произойдет запуск генератора 21 (процесс подготовки по- вторится).

В некоторый случайный момент времени на выходе генератора 1 появляется импульс, поступающий на первый вход закрытого элемента И 7 и первый вход от- крытого элемента И 6 и через него и элемент задержки 14 опрокидывает триггер 3 в нулевое состояние. Нулевой потенциал с прямого выхода триггера 3 закроет элемент И 6 по второму входу и элемент И 11 по первому входу (первая заявка поставлена в очередь на обслуживание и сформирован запрет на начало процесса подготовки модели).

Единичный потенциал с инверсного выхода триггера 3 откроет элемент И 8 и эле- мент И 7 по второму входу (разрешается прием второй заявки для постановки ее в очередь). Теперь, если на выходе генератора 1 появится импульс, он поступит на закрытый элемент И 6 и на открытый элемент И 7, через который поступивший импульс опрокинет триггер 4 в нулевое состояние. Единичный потенциал с инверсного выхода будет держать открытым элемент И 12 по второму входу, нулевой потенциал с прямо- го выхода триггера 4 закроет элемент И 7 по третьему входу, а элемент И 11 по второму входу и откроет элемент запрета 5 по управляющему входу (вторая заявка поставлена в очередь на обслуживание). Последующие импульсы с генератора 1 будут теряться до того момента, кэк будет обслужена хотя бы первая заявка. лВремя задержки элемента задержки 14 выбирается больше длительности импульса, формируемого генератором

1, элемент предназначен для того, чтобы исключить возможность восприятия одного импульса как двух.

На выходе элемента И 8 появляется единичный потенциал, который открывает элемент И 13 по первому входу и через элемент ИЛИ 18 и открытый по второму входу элемент И 24 поступает на вход запуска генератора 19, на выходе которого появляется единичный импульс случайной длительности (моделируется процесс обслуживания заявки). Этот импульс поступает на первый вход открытого элемента И 10 и через него на выход устройства. По заднему фронту этого импульса формирователь 22 выдает импульс, поступающий на третий вход закрытого элемента И 9 и третий вход открытого элемента И 13, а через него на единичный вход триггера 3, опрокидывая его в единичное состояние. Нулевой потенциал с инверсного выхода триггера 3 закроет элементы И 7 и 8. Единичный потенциал с прямого выхода триггера 3 откроет элемент И 6 по второму входу и поступит на единичный вход элемента И 11 и информационный вход элемента запрета 5. В зависимости от состояния триггера 4 может быть два варианта функционирования устройства.

Первый вариант. Триггер 4 - в единичное состоянии (вторая заявка на вход устройства не поступила). Тогда элемент запрета закрыт по управляющему входу, а элемент И 11 открыт, это приведет к повторению процесса подготовки описанным образом.

Второй вариант. Триггер 4 - в нулевом состоянии (в очереди на обслуживание есть вторая заявка). Нулевой потенциал с прямого выхода триггера закроет элемент И 11 и откроет элемент запрета 5 по управляющему входу. Единичный потенциал с прямого выхода триггера 3 пройдет через элемент запрета 5 и поступит на J-вход триггера 2, переводя его единичное состояние. Единичный потенциал с прямого выхода триггера 2 откроет элемент И 2 по первому входу (дается разрешение на обслуживание второй заявки). Тогда единичный потенциал с инверсного выхода триггера и через открытый элемент И 12, элемент ИЛИ 18, элемент И 24 поступает на вход запуска генератора 19. Далее процесс произойдет аналогично описанному. Теперь по появлении импульса на выходе формирователя 22 он поступит на третий вход закрытого по первому входу элемента И 13 и на третий вход открытого элемента И 9 и через него на единичный вход триггера 4, переводя его в единичное состояние. Далее процессы приема и обслуживания заявок повторяются.

Рассмотрим процесс имитации отказов в устройстве, В некоторый случайный момент времени на выходе генератора 20 по- является единичный импульс случайной длительности (имитируется отказ устройства), он поступает на вход останова генератора 19, первый вход элемента ИЛИ 16 и вход формирователя 23. Если к данному мо- менту генератор 19 был запущен, он останавливается, импульс на его выходе пропадает, потенциал на выходе элемента И 10 также пропадает (имитируется прекращение обслуживания заявки). Нулевой по- тенциал с инверсного выхода элемента ИЛ И 16 закроет элемент И 9 по первому входу и И 13 по второму входу и с некоторой задержкой в элементе задержки 15 элементы И 8 и 12 по третьим входам. По заднему фронту прерванного остановом импульса с выхода генератора 19 формирователь 22 выдаст импульс, который поступит на закрытые элементы И 9 и 13. Прекращение импульса на выходе генератора 20 приведет к открыва- нию элементов И 9 и 13 и с некоторой задержкой элементов И 8 и 12, Время задержки элемента задержки 15 выбирается таким, что открывание элементов И 8 и 12 осуществляется только после того, как формирова- тель 23 по заднему фронту выдаст импульс, который через элемент ИЛИ 17 запустит генератор 21 (имитируется подготовка прибора после отказа) и нулевой потенциал с инверсного выхода элемента ИЛИ 16 закро- ет элемент И 24 по второму входу, воспрещая прохождение импульса на запуск генератора 19. Через некоторое случайное врем/ (подготовки прибора после отказа) импульс на выходе генератора 21 пропада- ет, на инверсном выходе элемента ИЛИ 16 появится единичный потенциал, который откроет элемент И 24 по вторбму входу, импульс с выхода элемента И 8 или Т2 через элемент И 24 поступит на вход запуска ге- нератора 19 (начинается повторное обслуживание заявки, прерванное отказом прибора), на выходе устройства появляется единичный потенциал, Далее процесс протекает описанным образом.

Таким образом, возникновение случайного импульса на выходе генератора 20 вызывает прерывание обслуживания заявки, но не изменяет состояния триггеров 3 и 4, так очередь заявок в случае прерывания об- служивания заявки не изменяется.

Концом моделирования может быть достижение заданного числа реализаций, определенного исследователем. Для подсчета указанных реализаций могут быть ислоль-.

зованы счетчики, подключенные к соответствующим элементам.

Таким образом, устройство для моделирования систем массового обслуживания позволяет моделировать повторное обслуживание заявок, прерванное отказом обслуживающего прибора, профилактическую подготовку обслуживающего прибора при отсутствии на входе заявок.

По наличию сигналов на выходе устройства, состоянию и числу срабатываний, элементов устройства в процессе моделирования можно оценить качество обслуживания заявок обслуживающим прибором.

Формула изобретения Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее пять элементов И, триггер, генератор случайных импульсов, три генератора импульсов случайной длительности, два формирователя импульсов, три элемента ИЛИ, причем выход генератора случайных импульсов соединен с первыми входами первого Vi второго элементов И, инверсный выход первого триггера соединен с первым входом третьего элемента И, инверсный выход первого элемента ИЛИ подключен к первому входу четвертого элемента И, выход первого генератора импульсов случайной длительности соединен с входом первого формирователя импульсов и с первым входом пятого элемента И, выход второго генератора импульсов случайной длительности подключен к входу второго формирователя импульсов, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу запуска третьего генератора импульсов случайной длительности, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет моделирования повторного обслуживания заявок, прерванного отказом обслуживающего прибора, профилактической подготовки обслуживающего прибора при отсутствии на входе заявок, оно дополнительно содержит второй и третий триггеры, шестой, седьмой и i восьмой элементы И, элемент запрета, первый и второй элементы задержки, причем прямой выход второго триггера соединен с первым входом шестого элемента И, информационным входом элемента запрета и вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к входу первого элемента задержки, выход которого соединен с нулевым входом второго триггера, инверсный выход которого подключен к второму входу третьего элемента И и к второму входу второго элемента И, выход которого соединен с нулевым входом третьего триггера, прямой выход которого подключен к К-входу первого триггера, к третьему входу второго элемента И, к управляющему входу элемента запрета и к второму входу шестого элемента И, выход которого соединен с вторым j входом второго элемента ИЛЙ. быход элемента запрета подключен к 1-входу первого триггера, прямой выход которого соединен с первым входом седьмого элемента И, выход которого подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ и к второму входу четвертого элемента И, выход которого соединен с единичным входом третьего триггера, инверсный выход которого подключен к второму входу седьмого элемента И, выход третьего элемента И соединен с первым входом восьмого элемента И и с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к перво.му входу девятого элемента И, выход

которого соединен с входом запуска первого генератора импульсов случайной длительности, вход останова которого объединен с первым входом первого элемента ИЛИ и подключен к выходу второго генератора импульсов случайной длительности, выход третьего генератора импульсов случайной длительности соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, инверсный выход которого подключен к вторым входам пятого, восьмого и девятого элементов И и к входу второго элемента задержки, выход которого соединен с третьими входами третьего и седьмого элементов И, выход первого формирователя импульсов подключен к третьему входу четвертого элемента И и к третьему входу восьмого элемента И, выход которого соединен с единичным входом второго триггера,

выход пятого элемента И является выходом устройства.

Изобретение относится к области вычислительной техники. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования повторного обслуживания заявок, прерванного отказом обслуживающего прибора, профилактической подготовки обслуживающего прибора при отсутствии на входе заявок Для достижения поставленной цели в устройство введены два триггера, три элемента И, элемент запрета, два элемента задержки 1 ил.