Устройство для моделирования систем массового обслуживания Советский патент 1976 года по МПК G06N7/06 G06N1/00 

1

Устройство для моделирования .истем массового обслуживания относится к специализированным средствам электронного моделирования, предназначенным для исследования функционирования многоканальных систем массового обслуживания (СМО) с потерями.

РГзвестно устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генераторы случайных импульсов, элементы «Запрет, причем выход первого элемента «Запрет через первый элемент «ИЛИ соединеи с первым входом первого реверсивного счетчика, выходы которого соединены со входами многовходового элемента «И, выход первого элемента «Запрет подключен через первый элемент случайных временных задержек ко входу второго элемента «Запрет, выход которого соединен через второй элемент «ИЛИ со вторым входом первого реверсивного счетчика, соединенные последовательно третий элемент «Запрет, третий элемент «ИЛИ и второй элемент случайных временных задержек, входы первого и второго счетчиков соединены с выходами первого элемента «И, входы третьего и четвертого счетчиков подключены ко входам второго элемента «И, а выходы генераторов импульсов соединены соответственно с первыми входами первого и третьего элементов «Запрет и со входами первого и третьего счетчиков, выходы первого

и второго элементов «И соединены со вторыми входами первого и третьего элементов «Запрет, а выход третьего элемента «Запрет соединен со вторым входом первого элемента

«ИЛИ. Однако в реальных условиях эксплуатации систем отдельные каналы обслуживания в случайные моменты времени могут выходить из строя и в течение некоторого (в общем случае) случайного времени, необходимого для их восстановления, простаивать.

Таким образом, поступивщая в систему заявка теряется не только тогда, когда все обслуживающие каналы заняты, но и тогда, когда часть каналов занята обслуживанием, а

остальные - находятся в состоянии ремонта. Целью изобретения является увеличение точности моделирования, связанное с необходимостью учета конечной надежности обслуживающих каналов, при выходе канала из

строя во время обслуживания им заявки, а также и тогда, когда он не обслуживает заявку.

Если канал выщел из строя в тот момент, когда он был занят обслуживанием заявки,

последняя передается любому другому свободному каналу либо, если таковых нет, теряется. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит третий элемент «И, третий элемент «ИЛИ, второй реверсивный

счетчик и дещифратор, причем выход первого элемента случайных временных задержек соединен через третий элемент «И со вторым реверсивным счетчиком, выходы которого соединены через третий элемент «ИЛИ со входами третьего элемента «И и второго элемен- 5 та «Занрет, выход четвертого счетчика соединен с третьим входом элемента «Запрет, а выход первого реверсивного счетчика через последовательно соединенные дешифратор и ключ соединен со входом второго генератора10 случайных импульсов. На чертеже представлена блок-схема описываемого устройства. Оно содержит генератор 1 потока случай-15 ных импульсов, имитирующий поступление заявок на обслуживание, и управляемый генератор 2 случайного потока имцульсов, имитирующий поток отказов каналов обслуживания (моменты выхода из строя отдельных ка-20 налов обслуживания). В состав устройства входит также логический блок, моделирующий работу собственно системы массового обслуживания, который содержит логические элементы «Запрет 3 и 4, элементы «ИЛИ 525 и 6, многоканальный блок 7 случайных временных задержек и реверсивный счетчик 8, связанный разрядами с многовходовым элементом «И 9 и дещифратором 10. Блок управления реализует изменения пропускной30 снособности системы, вследствие выхода из строя отдельных каналов обслуживания, поток отказов которых задается генератором 2, и содержит логические элементы «Запрет 11, «ИЛИ 12, «И 13, многоканальный блок 1435 случайных временных задержек и реверсивный счетчик 15, связанный разрядами с многокодовым элементом «ИЛИ 16. Кроме того, в состав устройства входят регистрирующий блок, содержащий элемент «И 17, счетчик40 общего числа заявок 18 и счетчик потерянных заявок 19, и регистрирующий блок, содержащий элемент «И 20, счетчик числа отказов каналов обслуживания 21 и счетчик 22 заявок, обслуживание которых было прервано от-45 казами обслуживающих каналов, и ключ 23, с помощью которого устанавливаются два режима работы генератора 2: в замкнутом положении ключа генерируется поток отказов лищь тех каналов, которые заняты обслужи-50 ванием; в разомкнутом положении ключа генерируется поток отказов от всей совокупности каналов, независимо от их загрузки. Импульсы от генератора 1 поступают через 55 открытый элемент «Запрет 3 и элемент «ИЛИ 5 на вход сложения счетчика занятых каналов 8 и одновре менно входят в блок случайных временных задержек 7, имитирующий процесс обслуживания. Постуцление импуль- 60 са на вход сложения счетчика занятых каналов увеличивает его код на единицу, что означает занятие одного канала. Импульс блока случайных временных задержек, появивщийся на выходе через время, равное случайной дли- 65 ельности обслуживания, ноступает на вычитающИЙ вход счетчика занятых каналов и «списывает из него единицу, тем самым имитируя освобождение одного канала. В момент времени, когда все каналы заняты, на выходе многовходового элемента «И 9, связанного с разрядами счетчика занятых каналов 8, появляется сигнал, поступающий на управляющий вход элемента «Запрет 3 и на входы элементов «И 17. При этом элемент «Запрет 3 закрывается, элемент «И 17 открывается, и импульсы от генератора 1 проходят через элемент «И 17, имитируя поток заявок, получивших отказ в обслуживании, число которых подсчитывается счетчиками потерянных заявок 19. Имитация изменения пропускной способности системы, вследствие выхода из строя отдельных каналов обслуживания, производится следующим образом. Импульс, появивщийся на выходе генератора случайного потока 2 и имитирующий момент выхода из строя одного из обслуживающих каналов, при отсутствии на выходе элемента «И 9 сигнала, что означает наличие по крайней мере одного свободного (незанятого обслуживанием) канала, проходит через открытый элемент «Запрет 11 и элемент «ИЛИ 5 на вход сложения счетчика занятых каналов 8 и увеличивает его код на единицу, имитируя отключение одного канала, вследствие его неисправности. Одновременно с этим данный импульс проходит через элемент «ИЛИ 12 на вход блока генераторов случайных временных интервалов 14, имитирующего процесс восстановления выщедщих из строя каналов, и появивщись на его выходе через время, равное случайной длительности восстановления, поступает на вычитающий вход счетчика занятых каналов и «списывает из него единицу, тем самым имитируя включение восстановленного канала в работу. Таким образом, путем записи в счетчик 8 «фиктивной единицы происходит отключение одного канала обслуживания в системе на время, необходимое для восстановления его работоспособности. При полном заполнении счетчйка числа занятых каналов 8, когда в модели имитируется состояние, при котором часть каналов занята обслуживанием, а остальные - находятся в ремонте, элемент «Запрет И закрывается. элемент «И 20 открывается по управляемому входу, и импульсы от генератора случайного потока 2 проходят через элемент «И 20, имитируя поток заявок, обслуживание которых было прервано выходом из строя отдельных обслуживающих каналов. Число заявок данного вида подсчитывается счетчиком не цолностью обслуженных заявок 22. Одновременно импульсы от генератора 2 проходят через элемент «ИЛИ 12 в блок случайных временных задержек 14 и поступают на вход сложения счетчика 15 неисправных (находящихся в ремонте) каналов, увеличивая его код. Возникающий при этом сигнал на выходе элемента «ИЛИ 16 закрывает элемент «Запрет 4 и открывает элемент «И 13.

В результате и ;пульсы, появившиеся на выходе блоков случайных временных задержек 7 и 14, поступают соответственно на вычитающие входы счетчика неисправных каналов 15 и счетчика 8.

Таким образом, каналы, занятые заявками (единицы, затшсанные в счетчике 8), обслуживание которых было прервано в результате выхода этих кала лов из строя, освобождаются и становятся лоступными для вновь поступающих заявок лишь через время, необходимое для восстановления их работоспособности («считывание единиц из счетчика 8 производится импульсами с блока случайных временных задержек 14, имитирующих продолжительность ремонта каналов). Импульсы блока генераторов случайных временных интервалов, имитирующих продолжительность обслуживания заявок, при этом режиме используются для «списывания единиц из счетчика неиснравных каналов 15. Иеобходимое соответствие между числом импульсов, поступивших на вычитающие входы счетчиков 8 и 15, достигается за счет наличия петли обратной связи, образованной элементами «ИЛИ 16, «И 13 и «Запрет 4.

Статистические характеристики функционирования СМО, моделируемой данным устройством, вычисляются известными методами на основе показаний счетчика общего числа поступивших заявок, соединенного непосредственно с генератором входного потока, счетчика заявок, нолучивших отказ в обслуживании из-за отсутствия свободных каналов в системе, и счетчика неполностью обслуженных заявок (обслуживание которых было прервано выходом из строя тех или иных обслуживающих каналов).

Формула изобретения Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генераторы случайных импульсов, элементы «Запрет,

причем выход первого элемента «Занрет через первый элемент «ИЛИ соединен с первым входом первого реверсивного счетчика, выходы которого соединены со входами многовходового элемента «И, выход первого элемента «Запрет подключен через первый элемент случайных временных задержек ко входу второго элемента «Запрет, выход которого соединен через второй элемент «ИЛР1 со вторым входом первого реверсивного счетчика,

соединенные носледовательно третий элемент «Запрет, третий элемент «ИЛИ и второй элемент случайных временных задержек, входы первого и второго счетчиков соединены с выходами первого элемента «И, входы

третьего и четвертого счетчиков подключены ко входам второго элемента «И, а выходы генераторов импульсов соединены соответственно с первыми входами первого п третьего элементов «Запрет и со входами первого и третьего счетчиков, выходы первого и второго элементов «И соединены со вторыми входами первого и третьего элементов «Запрет, а выход третьего элемента «Запрет соединен со вторым входом первого элемента «ИЛИ,

о т л н чающееся те.м, что, с целью увеличения точности моделирования, оно содержит третий элемент «ИЛИ, третий элемент «И, второй реверсивный счетчик, ключ и дешифратор, причем выход первого элемента случайных временных задержек соединен через третий элемент «И со вторым реверсивным счетчиком, выходы которого соединены через третий элемент «ИЛИ со входами третьего элемента «И и второго элемента «Запрет, выход четвертого счетчика соединен с третьим входом элемента «Запрет, а выход первого реверсивного счетчика через последовательно соединенные дешифратор и ключ соединен со входом второго генератора случайных нмпульсов.