Устройство для моделирования систем массового обслуживания Советский патент 1980 года по МПК G06N7/08 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании систем массового обслуживания.

Известно устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор импульсов, регистр сдвига, датчик времени ожидания, блок управления, блок опроса, блок вывода, блок ограничения времени ожидания, блок разрешения обслуживания 1.

Однако это устройство не позволяет моделировать выходы из строя каналов обслуживания.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генераторы случайных импульсов, элементы Запрет, ИЛИ, И, реверсивные счетчики, а также счетчики общего числа заявок, потерянных заявок, числа отказов каналов обслуживания и счетчик заявок, обслуживание которых было прервано отказами обслу-

живающих каналов. Элементы Запрет и ИЛИ соединены с первым входом первого реверсивного счетчика, выходы которого соединены со входами многовходового элемента И и дешифратора, который через ключ соединен со входом генератора случайного потока импульсов, выход первого элемента случайных временных, задержек, подключен ко входу второго элемента Запрет, вьрсод которого сое10динен со вторым входом элемента ИЛИ, соединенные последовательно третий элемент Запрет, третий элемент ИЛИ и второй элемент случайных временных задержек, вход второго счетчика соединен

15 с вькодом первого элемента четвертого счетчика подключен к выходу второго элемента И. Выход первого генератора импульсов соединен со входом первого элемента И. Третий элемент И сое20динен со входом реверсивного счетчика, связанного разрядами с многовходовым элементом ИЛИ, выход которого связан со входами второго элемента Запрет

3736

и третьего элемента И. Выход второго элемента И соединен с четвертым счетчиком заявок, обслуживание которых было прервано отказами обслуживающих каналов, входом третьего элемента ИЛИ и вторым входом второго реверсивного счетчика 2.

Описанное устройство позволяет в случае выхода канала из строя в тот момент, когда он был занят обслуж:иванием заявки, передавать ее любому Другому свободному каналу. Если свободных каналов нет, то заявка теряется.

Однако в реальных условиях эксплуатации в системе может быть установлена ограниченная очередь заявок, ожидающих обслуживания. Таким образом, пс ступившая в систему заявка становится в очередь на обслуживание, когда все обслуживающие каналы заняты или когда часть каналов занята обслуживанием, а остальные - находятся в ремонте,. Поэтому заявка, поступивщая в систему теря1 тся только в случае, когда очередь заявок на входе системы достигла своего предельного значения.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования очереди с огранрг ением.

Для достижения поставленной цели в устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее первый реверсивный счетчик, первая группа выходов которого через дешифратор и первый переключатель соединена со входом управляемого генератора потока случайных импульсов, а вторая группа выходов первого реверсивного счетчш а через первый элемент И соединена с первым входом первого элемента Запрет, выход которого соединен с суммирующим входом первого реверсивного счетчика, а второй вход первого элемента Запрет соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом генератора потока случайных импульсов и через первый блок случайных временных задержек подключен к первым входам второго элемента И и второго элемента Запрет, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ второй вход которого через второй блок случайных временных задержек соединен с выходом третьего элемента ИЛИ , первый вход которого объединен со вторым . входом первого элемента ИЛИ и подключен к выходу третьего элемента Запрет

04

а второй вход третьего элемента ИЛИ соединен с суммирующим входом второго реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выходы второго реверсивного счетчика через четвертый элемент

ИЛИ соединены со вторыми входами

второго элемента И и второго элемента Запрет, выход генератора потока случайных импульсов соединен со входом счетчика общего числа заявок и с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен со входом счетчика потерянных заявок, а второй вход третьего элемента И объединен с первыми входами четвертого элемента И и третьего элемента Запрет, второй вход которого объединен со входом счетчика числа отказов каналов обслуживания и со вторым входом четвертого элемента И и через второй переключатель подключен к выходу управляемого генератора потока случайных импульсов, выход четвертого элемента И соединен со входом счетчика прерванных обслуживанием заявок и со вторым входом третьего элемента ИЛИ, введены пятый и щестой элементы ИЛИ, четвертый, пятый и шестой элементы Запрет, пятый, шестой и седьмой элементы И, третий переключатель и третий реверсивный счетчик, суммирующий и вычитающий входы которого соединены соответственно с въгхода- ми пятого и шестого элементов И, первая группа выходов третьего реверсивно,ного счетчика через седьмой элемент И соединена со вторым входом третьего элемента И, с первым входом третьего переключателя и с первъгм входом пятого элемента Запрет, а вторая группа выходов третьего реверсивного-счетчика через шестой элемент ИЛИ соединена с первыми входами четвертого элемента Запрет и шестого элемента И, вторые входы которъ1Х соединены с вькодом второго элемента ИЛИ, выход четвертого элемента Запрет соединен с вычитающим входом первого реверсивного счетчика, выход первого элемента И соединен со входом третьего переключателя, второй выход которого соединен с первым входом пятого элемента И, второй вход которого соединен с выходом пятого элемента Запрет, второй вход которого через пятый элемент ИЛИ соединен с въгходом генератора потока случайных импульсов и управляемого генератора потока случайнъгх импульсов. 57 На чертеже приведена блок-схема уст РОИСТва. Устройство содержит генератор 1 потока случайных импульсов, управляемьй генератор 2 потока случайных импульсов первый и второй элементы 3 и 4 Запре первый элемент ИЛИ 5, выход которого соединен со входом первого элемента 3 Запрет, а первый вход - с выходом генератора 1 потока случайных импульсов, второй элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго элемента 4 Запрет, первый вход которого .через первый блок 7 случайных временных задержек соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 5, первый реверсивный счетчик 8, суммирующий вход которого соединен с выходом первого элемента 3 Запрет первая группа выходов через первый элемент И 9 - Со вторым входом первого элемента 3 Запрет, а вторая группа выходов - со входами дешифратора 10, третий элемент 11 Запрет, выход которого соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ 5 и с первым входом третьего элемента ИЛИ 12, второй элемент И 13, первый вход которого объединен с первым входом второго элемента 4 Запрет, второй блок 14 случайных временных задержек, вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ 12, а выход - со вто рым входом второго элемента ИЛИ 6, второй реверсивный счетчик 15, суммирующий вход которого соединен со вторы входом третьего элемента ИЛИ 12, вычитающий вход - с выходом второго элемента И 13, а выходы через четвертый элемент ИЛИ 16 - со вторыми входами второго элемента 4 Запрет и второго элемента И 13, третий элемент И 17, первый вход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 5 и со вхо дом счетчика 18 общего числа заявок, выход - со входом счетчика 19 числа потерянных заявок, а второй вход - с пер выми входами третьего элемента 11 Запрет и четвертого элемента И 2О, вторые входы которых объединены со вхо дом счетчика 21 числа отказов каналов обслуживания, а выход четвертого элемен та И 20 соединен со вторым входом трет его элемента ИЛИ 12 и со входом счетч ка 22 прерванных обслуживанием заявок, выход дешифратора Ю через первый пере ключатель 23 соединен со входом управляемого генератора 2 потока случайных импульсов, четвертый элемент 24 ЗапОрет , выход которого соединен с вычитающим входом первого реверсивного счетчика, а первый вход - с выходом второго элемента ИЛИ 6, пятый элемент ИЛИ 25, входы которого соединены со входами элементов И 17 и 2О, а выход через пятый элемент 26 Запрет - со входом пятого элемента И 27, шест.ой элемент И 28, первый вход которого соединен с вы- . ходом второго элемента ИЛИ 6, а выход с вычитающим входом третьего реверсивного счетчика 29, суммирующий вход которого соединен с выходом пятого элемента И 27, первая группа выходов че рез седьмой элемент ЗО - со входами пятого элемента 26 Запрет и третьего элемента И 17, а вторая группа выходов через элемент ИЛИ 31 - со вторыми входами четвертого элемента 24 Запрет и шестого элемента И 28, выход первого элемента И 9 соединен со входом третьего переключателя 32, выходы которого соединены со входами элементов И 17 и 27, выход управляемого генератора 2 потока случайных импульсов соединен через второй переключатель 33 со входом третьего элемента 11 Запрет. Устройство работает следующим образом. Импульсы от генератора 1 поступают через элемент ИЛИ 5 и открытый элемент 3 Запрет на вход сложения счетчика 8 занятых каналов и одновременно входят в блок 7 случайных временных задержек, имитирующий процесс обслуживания, Поступление импульса на вход сложения счетчика занятых каналов увеличивает его код на единицу, означает заня- тие одного канала. Импульс блока случайных временных задержек, появившийся на выходе через время, равное случайной длительности обслуживания, поступает на вычитающий вход счетчика занятых каналов и списывает из него единицу, имитируя тем самым освобождение одного канала. В момент времени, когда все каналы заняты, на выходе многовходово- го элемента И 9, связанного : с разрядами счетчика 8 занятых каналов, появляется сигнал, поступающий на управляющий вход элемента 3 Запрет и на вход элемента Н 27. При этом элемент 3 Запрет закры- вается. элемент И 27 открывается, и импульсы от генератора 1, проходя через элемент ИЛИ 25, открытый элемент 26 прет н открытый элемент И 27, посту7736

ает на вход сложения счетчика числа аявок, стоящих в очереди и одновремено вкодяг в блок 7 случайных временных адержек. Поступление импульса на вход ложения счетчика заявок, стоящих в очееди, увеличивают его код на единицу, то означает появление в очереди еще одной аявки. Импульс блока случайных временных адержек, появившись на выходе через время, равное случайной длительности обслуживания, через элементы 4 Запрет, ИЛИ 6 и И 28 поступает на вычитающий вход счетчика заявок, стоящих в очереди и списывает из него единицу, имитируя тем самым заверщение обслуживания одного задания и начало обслуживания одной из заявок, стоящих в очереди.

В момент времени, когда все места в очереди заняты, на выходе многовхо- дового элемента И ЗО, связанного с разрядами счетчика числа заявок, стоящих в очереди, появляется сигнал, поступающий на управляющие входы элементов 26 и 11 Запрет и на вход элемента И 20. При этом элемент 26 Запрет закрывается, элемент И 1.7 открывается и импульсы от генератора 1 проходят через элемент И 17, имитируя по- ток заявок, получивших отказ в обслуживании, число которых подсчитывается счетчиком 19 потерянных заявок..

Импульс от генератора 2, имитирую- 1ЩИЙ момент выхода из строя одного из обслуживающих каналов, при отсутствии на выходе элемента И 9 сигнала, что означает наличие хотя бы одного свободного канала, проходит через открытый элемент 11 Запрет, элемент ИЛИ 5и-открытыйэлемент3 Запрет на вход сложения счетчика числа занятых . каналов и увеличивает его код на единицу, имитируя отключение одного кгшал вследствие его неисправности. Однов(:)е- менно с этим импульс от генератора 2 через элемент ИЛИ 12 поступает на вход блока 14 генераторов случайных временных интервалов, имитирующего процесс восстановления вышедших из строя каналов , и появившись на его выходе через время, равное случайной длительности восстановления, поступает На вычитающий вход счетчика числа занятых каналов и списывает из него единицу, имитируя тем самым включение восстановленного канала в работу. В момент времени, когда полностью заполнен счетчик числа занятых кана8

лов и в модели имитируется состояние, при котором часть каналов занята обслуживанием, а остальные находятся в ремонте, элемент 3 Запрет закрывает-

ся, элемент И 27 открывается, импульсы от генератора 2 проходят через элемент ИЛИ 25 и открытые элементы 26 и 2.7 Запрет, на вход сложения счетчика заявок, стоящих в очереди, имитируя

постановку в очередь заявок, обслуживание которой прерывается выходом из строя одного из каналов обслуживания.

Если очередь заполена не полностью, то заявка, обслуживание которой прерывается, не теряется, а заново становится в очередь на обслуживание. В момент времени, когда в очередь поступает одна заявка, на выходе многовходовой схемы ИЛИ 31 появляется сигнал, поступающий

на вход элемента И 28 и управляющий вход элемента Запрет. При этом элемент И 28 открывается, а элемент 24 Запрет закрывается и импульсы от блокое 7 и 14 случайных временных за дер-

жек поступают на вычитающий вход счетчика 29 длины очереди, при этом импульсы блока 7 имитирует конец обслуживания одной заявки и начало обслуживания другой заявки из очереди, а имцульсы блока

14 имитируют восстановление одного обслуживающего канала и начало обслуживания этим каналом заявки из очереди.

При полном заполнении счетчика 29 числа заявок, стоящих в очереди на обслуживание, на выходе многовходового элемента И ЗО появляется сигнал, поступающий на управляющие входы элементов 11 и 26 Запрет и элемента И 2О.

Элементы 11 и 26 Запрет закрываются, элемент И 2О открывается и импульсы от генератора через элемент И 2О поступают на вход счетчика заявок, обслуживание которых прерывается отказа-

ми обслуживающих каналов. Одновременно импульсы от генератора 2 проходят через элемент ИЛИ 12 в блок 14 случайныхвременных задержек и поступают на вход сложения счетчика 15 числа не-

исправных (ремонтируемых) каналов, увеличивая его код. Возникающий при этом сигнал на выходе элемента ИЛИ 16 закрывает элемент 4 Запрет и открывает элемент И 13. Поэтому импульсы,

появившиеся на выходе блоков 7 и 14 случайных временных задержек, поступают соответственно на вычитающие входы счетчика 15неисправных каналов и счетчика 29 заявок в очереди. 9 7 Следовательно, каналы, занятые заявками, обслуживание которых было прервано в результате выхоаа этих каналов из строя, освобождаются и начинают обслуживание заявок, стоящих в очереди лшиь через время, необходимое оля восстановления их работоспособности (считывание единиц из счетчика 29) производится импульсами блока 14 случайных временных задержек. Импульсы блока 7 генераторов случайных временных интервалов, имитирующих продолжительность обслуживания заявок, в этом режиме ис- пользуются для списывания единиц из счетчика 15 неисправных каналов. Необ- ходимое соответствие между числом импульсов, поступивших на вычитающие входы счетчиков ЗО и 15, достигается за счет наличия петли обратной связи, образованной элементами ИЛИ 16, И 13 и 4 Запрет. Статнстнческне-характеристики функ ционирования СДЮ, моделируемой данным устройством, вычисляются известными .методами на основе показаний счетчика общего числа поступивших заявок счетчика заявок, получивших отказ в обслуживании из-оа отсутствия свободных каналов в системе и свободных мест для ожи дания в очереди и счетчика неполностью обслуженных заявок, обслуживание которых было прервано выходом из строя одного из каналов обслуживания, когда все места для ожидания в очереди сзаняты. Формула изобретения Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее первый реверсивный счетчик, первая группа выходов которого через дешифратор, и пер вый переключатель соединена со входом управляемого генератора потока случайных импульсов, а вторая группа выходов первого реверсивного счетчика через первый элемент И соединена с первым входом первого элемента Запрет, выход которого соединен с суммирующим входом первого реверсивного счетчика, а второй вход первого элемента Запрет соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом генера тора потока случайных импульсов и через первый блок случайных временных задержек подключен к первым входам второго элемента И и второго элемента Запрет , выход которого соединен с первым вхо- 010 дом второго элемента ИЛИ, второй вход которого через второй блок случайных временных задержек соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, первый вход которого объединен со вторым входом первого элемента ИЛИ и подключен к выходу третьего элемента Запрет, а второй вход третьего элемента ИЛИ соединен с суммирующим входом второго реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выходы второго реверсивного счетчика через четвертый элемент ИЛИ соединены со вторыми входами второго элемента И и второго элемента Запрет,вы-. ход генератора потока случайных импульсов соединен со входом счетчика общего . числа заявок и с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен со входом счетчика потерянных заявок, а второй вход третьего элемента И объединен с первыми входами четвертого элемента И и третьего элемента Запрет, второй вход которого объединен со входом счетчика числа отказов каналов обслуживания и со вторым входом четвертого элемента Н и через второй переключатель подключен к выходу управляемого генератора потока случайных импульсов, выход четвертого элемента И соединен со входом счетчика прерванных обслуживанием заявок и со вторым входом третьего элемента ИЛИ, о т л и чающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет моделирования, очереди с ограничением оно содержит пятый и шестой элементы ИЛИ, четвертый, пятый и шестой элементы Запрет, пятый, шестой и седьмой элементы И, третий переключатель и третий реверсивный счетчик, суммирующий и вычитающий входы которого соединены соответственно с выходами пятого и шестого элементов И, первая группа выходов третьего реверсивного счетчика через седьмой элемент И соединена со вторым входом третьего элемента И, с первым входом третьего переключателя и с первым входом пятого элемента Запрет., а вторая группа выходов третьего реверсивного счетчика через шестой элемент ИЛИ соединена с первыми входами четвертого элемента Запрет и шестого элемента И, вторые входы которых оединены с выходом второго элемента ИЛИ, выход четвертого элемента Запрет оединен с вычитающим входом первого

реверсивного счетчика, вЫхЬд rfepBoro элемента И соединен со BXoBfoM третьего переключателя второй выход которого соединен с первым входом пятого элемента И, второй вход которого соеди- ней с выходом пятого элемента Збшрет, второй вход которого через пятый элемент ИЛИ соединен с выходом генера-тора потока случайных импульсов и управляемого генератора потока С; учай- нык импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 19716, кл. (3 06 F 15/20, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР N9 517896, кл. G Об F 15/20, 1973 (прототип).