Устройство для моделирования систем массового обслуживания Советский патент 1981 года по МПК G06N7/08 

Изобретение относится к вычислительной, технике и может быть использовано при исследовании систем массо вого обслуживания (СМО). Известно устройство для моделирования СМО, содержащее Логический бло генератор входного потока заявок,бло управления, генератор тактовых импульсов, счетчики, блок измерения вре мени занятости каналов обслуживания 1 . Недостаток этого устройства - низ кая точность моделирования. Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устрой ство, содержащее генераторы случайных чисел, элементы ЗАПРЕТ, ИЛИ, И и счетчики, позволяющее исследовать СМО, в которых происходит обслуживание однородного потока заявок 2. Однако в реальных условиях (к при меру в вычислительных системах коллективно1го доступгЗ на вход поступает к 1 потоков заявок. Поток заявок i-го типа характеризуется функцией А (t) распределения длин интервалов между посл.едовательными моментами поступления заявок типа и функ:цией В (t) распределении времени обслуживания заявок i-го типа, i 1,К. Кроме того, устройство не обеспечивает достаточную точность моделирования. Цель изобретения - повышение точности моделирования и расширение : функциональных возможностей устройства за счет моделирования процесса обслуживания неоднородного потока заявок. Для достижения поставленной цели в устройство для моделирования СОМ, содержащее управляемый генератор случайного потока импульсов, выход которого соединен с входом счетчика числа отказов -и с первыми входами первого злемента ЗАПРЕТ . и первого элемента И, выход которого подключен к входу счетчика неполностью обслуживаемых заявок и к первым входс1м счетчика неисправных каналов и первого элемента ИЛИ , второй вход которого соединен с выходом первого элемента ЗАПРЕТ, первый блок генераторов случайных временных интервгшов, вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а выход соединен с первым входом второго элемента ИЛИ,второй вход которого подключен к выходу второго элемента ЗАПРЕТ, выходы счетчика неисправных каналов соединены с

входами третьего элемента ИЛИ,выход которого подключен к первым входгьм второго элемента ЗАПРЕТ и второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом счетчика неисправных каналов, счетчик числа занятых каналов , вычитающий вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первая группа выходов счетчика числа гэанятых каналов через последовательно соединенные деишфратор и ключ подключены к входу управляемого генератора случайного потока импульсов, вторая группа выходов счетчика числа занятых каналов соединена с входами третьего элемента И, выход которого подключен к вторым входам первого элемента ЗАПРЕТ и первого элемента И введены четвертый и пятый элементы ИЛИ, блок элементов И, блок элементов ЗАПРЕТ блок случайных временных эадержек, счётчик необслуженных заявок, счетчик общего числа заявок и второй блок генераторов случайных временных интервалов, группа выходов которого подключена соответственно к группам входов счетчика общего числа заявок, блока элементов ЗАПРЕТ и блока элементов И, выходы которого соединены с входами счетчика необслуженных заявок, выход третьего элемента И подключен к входам блока элементов И и блока элементов ЗАПРЕТ, выходы которого соединены с входами четвертого элемента ИЛИ и блока случайных временных задержек, выходы которого подключены к входам пятого элемента ИЛИ, выхйд которого соединен с вторым входом второго элемента ЗАПРЕТ, выход четвертого элемента ИЛИ подключен к суммирующему входу счетчика числа занятых каналов.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит управляемый генератор 1 случайного потока импульсов, элементы ЗАПРЕТ 2 и 3,элементы ИЛИ 4 , элементы И 6 и 7, счетчик 8 числа занятых каналов, счетчик 9 неисправных каналов, счетчик 10 числа отказов каналов обслуживания, счетчик 11 неполностью обслуженных заявок, обслуживание которых прервано отказами обслуживающих каналов, блок 12 генераторов случайных временных интервалов,многовходовый элемент ИЛИ 13, многовходовый элемент И 14, дешифрато| 15 и ключ 16. При этом выход управляемото генератора 1 импульсов соединен с входами элемента И 6, счетчика 10 числа отказов каналов обслуживания, элемент ЗАПРЕТ 3, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 4, второй вход которого соединен с выходом элемента И 6, а также с входом счетчика 11 и .одним из входов реверсивного счетчика 9, связанного разрядами с элементом. ИЛИ 13,

выход которого соединен с входами элементов И 7 и ЗАПРЕТ 2. Выход злемента 7 подключен к второму входу реверсивного счетчика 9. Выход элемента ИЛИ 4 через многоканальный бло 12 случайных временных задержек подключен к одному из Входов элемента ИЛИ 5, другой вход которого соединен с выходом элемента ЗАПРЕТ 2, а выход - с первым входом реверсивного счетчика 8, связанного разрядами с многовходовым элементсия и 14, выход которого подключен к вторым входам элемента ЗАПРЕТ 3 и элемента И б,выход которого соединен с счетчиком 11 числа заявок, а дешифратору 15,связанный разрядами с реверсивным счетчиком 8, через ключ 16 соединен с уп .рааляемым генератором 1 импульсов. Кроме того, устройство снабжено блоком 17 генераторов случайных временных интервалов, блоком 18 элементов ЗАПРЕТ блоком 19 элементов И, многовходовьм элементом ИЛИ 20, счетчиком 21 общего числа заявок всех типов, счетчиком 22 необслуженных заявок, т.е. заявок всех типов, получивших отказ в обслуживании, блоком 23 случайных временных задержек, связанным с многовходовым элементом ИЛИ 24.Выходы блока 17 генераторов случайных временных интервалов соединены с входами блока 18 элементов ЗАПРЕТ,счетчика 21 и блока 19 элементов И, выходы которого соединены с входами счетчика 22. Управляк«дие входы блока 18 элементов ЗАПРЕТ и блока 19 элементов И подключены к выходу многовходового элемента И 14, выходы блока 18 элементов ЗАПРЕТ подключены к входам многовходового элемента ИЛИ 20, выход которого подключен к второму входу реверсивного счетчика 8, а также к входам блока 23 случайных временных задержек, который через многовходовый элемент ИЛИ 24 подключен к выходу элемента ЗАПРЕТ 2, а выход элемента ЗАПРЕТ 3 подключен к одному из входов многовходового элемента ИЛИ 20.

Устройство, предназначенное для имитации обслуживания неоднородного потока заявок; работает следующим образом.

Импульсы от блока 17 генераторов случайных временных интервешов поступают через открытый блок 18 элементов ЗАПРЕТ и элемент ИЛИ 20 на суммирующий вход счетчика 8 числа занятых каналов. Кроме того, импульсы с выхсгда блбка 18 элементов ЗАПРЕТ поступают на один из входов блока 23 случайных временных задержек, который имитирует процесс обслуживания неоднородного потока заявок. Поступление импульда на суммирующий вход счетчика 8 числа занятых каналов увеличивает его код на единицу, что означает занятие одного канала. Импульс с

блока 23 случайных временных задержек, появившихся на одном из его выходов через время, равное случайной длительности обслуживания заявок соответствующего типа, через элемент ИЛИ 24, открытый элемент ЗАПРЕТ 2 и элемент ИЛИ 5 поступает на вычитающий вход счетчика 8 числа занятых каналов и списывает с него единицу, тем самым имитируя ос вобождение одного канала. В момент времени, когда все каналы заняты, на выходе элемента И 14, связанного с разрядами счетчика 8 числа занятых кангшов, появляется сигнал, поступакяций на управляющие вУоды блока 18 элементов ЗАПРЕТ и блока 19 элементов И. При этом элементы ЗАПРЕТ блока 18 закрываются, элементы И блока 19 открываются, и импульсы от блока 17 генератсров проходят через элементы И. блока 19, имитируя потоки заявок,получивших отказ в обслуживании. Число таких заявок кажрого типа подсчитывается счетчиком 29 заявок, получивших отказ в обслуживании.

Соответствие типов заявок неоднородного потока достигается следующим путем. Число генераторов случайных временных интервалов в блоке 17 (а значит и число выходов этого блока) равно числу типов потоков заявок т.е. каждый генератор генерирует импульсы, имятирующие поступление заявок одного типа. Число элементов случайных временных задержек в блоке 23 также равно числу типов обслуживаемых заявок. Каждый элемент этого блока имитирует обслуживание заявокодного типа. Таким образом, объединение выходов блока 17 генераторов .через блок 18 элементов ЗАПРЕТ с соответствукадими входами блока 23 позврляет добиться соответствия типов заявок неоднородного потока; Регулируя генераторы блока 17 и элементы блока 23 можно варьировать парамет ры моделируемого процесса обслуживания , неоднородного потока заявок.

Имитация изменения пропускной спо собности системы вследсгвие выхода из строя отдельных каналов обслуживания производится следуюо({О образом. Импульс, появившийся на выходе генератсфа 1 случайного потока и июттирующий момент выхода из строя одного из обслуживающих каналов, при отсутствии на выходе э юмента И 14 снгнала,.что означает наличие, по крайней мере, одного свободного (не занятого обслуживанием) канала, проходит через открытый элемент Э ЗАПРЕТ я элемент ИЛИ 20 на вход сложения счетчика 8 и увеличивает его коп на единицу, имитируя отключение одного ка нала вследствие его неисправности. Одновременно данный импульс проходит через элемент ИЛИ 4 на вход блок 12 генераторов случайных вреиеишых

интервалов, имитир тощего процесс ьосстановления вышедших из строя каналов, и,появившись на его выходе через время,равное случайной длительности восстановления, через элемент ИЛИ 5 поступает на вычитающий вход счетчика 8 и списывает из его содержимого ег.иницу, тем самым имитируя восстановление канала и включение его в работу. BcJe импульсы,появившиеся на выходе генератора 16, подсчитываются счетчиком 10 числа отказов каналов обслуживания.Имитация изменения пропускной способности системы вследствие выхода из каналов обслужипания осуществляется при включенном положении ключа 16. При разомкнутом положении ключа 16 считается, что все каналы абсолютно надежны.

При полном заполнении счетчика 8, когда в устройстве имитируется состояние, при котором часть каналов занята обслуживанием, а остальные находятся в ремонте, элемент ЗАПРЕТ 3 закрывается, элемент И 6 открывается по управляющему входу, и импульсы от генератора 1 случайного потока проходят через элемент И 6, имитируя поток заявок, обслуживание которых был прервано йыходом из строя отдельных обслуживающих каналов. Число заявок данного вида подсчитывается счетчиком 11 неполностью обслуженных заявок. Одновременно импульсы от генератора 1 проходят через элемент И 6 и далее через элемент ИЛИ 4 поступают в блок 12, а также на вход сложения счетчика 9 неисправных (находящихся в ремонте) каналов, увеличивая его код. Возникающий при этом сигнал на выходе элемента ИЛИ 13 закрывает элемент ЗАПРЕТ 2 и открывает элемент И 7.

В результате импульсы, появившиеся на выходе блока 23 случайных временных задержек,через элемент ИЛИ 24 и элемент И 7 поступают на вычитающий вход счетчика 9, а импульсы,появившиеся на выходе блока 12, как и прежде, через элемент ИЛИ,5 поступают на вычитающий вход счетчика 8.

Таким образом, каналы, занятые заявками (единицы, записанные в счетчике В), обслуживание которых было прервано в результате выхода из строя этих каналов, освобождаются и становятся доступными для вновь пос тупакюих заявок лишь через ,необходимое для восстановления их работоспособности (считывание единиц из счетчика 8 производится импульсами с блока 12 «имитирующими продолжительность ремонта каналов). Импульсы блока генераторов случайных временных интервалов, имнтнруюгцнх продолжительность обслуживания заявок, -при этом режиме используются для списывания единиц из счетчика 9 неисправных каналов. Необходимое соответ ствие между числом импь льсов, поступающих на вычитающие входы счетчиков 8 и 9, достигается за счет наличия петли обратной связи, образованной элементами ИЛИ 13, И 7 и ЗАПРЕТ 2. Статистические характеристики функ ционирования СМО,моделируемой данным устройством,вьочисляются известными методами на основе показаний блока счетчиков общего числа поступающих заявок всех типов, соединенного непосредственно с блоком генера:торов входящих потоков, блока счетчиков заявок , получивших отказ в обслуживании из-за отсутствия свободных каналов в системе, и счетчика неполность обслуженных заявок (обслуживание которых было прервано выходом из строя тех или иных обслуживающих каналов). Предлагаемое устройство по сравнению с известным обеспечивает более высокую точность моделирования СМО Формула изобретения Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее управляемый генератор случайногр потока импульсов, выход которого соединен с входом счетчика числа отказов и с первыми входами первого элемента ЗАПРЕТ и первого элемента И, выход которого подключен к входу счетчика неполностью обслуженных заявок и к первым входам счетчика неисправных каналов и первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента ЗАПРЕТ, первый блок генераторов случайных временных интервалов, вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а ,выход соединел с первым входом второго элемента ИЛИ,второй вход которого подключен к выходу второго элемента ЗАПРЕТ, выходы счетчика неисправных каналов соединены с входами третьего элемента ИЛИ выход которого подключен к первым входам второго элемента ЗАПРЕТ и второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом счетчика неисправных каналов, счетчик числа занятых каналов, вычитающий вход ко-торого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первая группа выходов счетчика числа занятых каналов через последовательно соединенные дешифратор и ключ подключена к входу управляемого генератора случайного потока импульсов, вторая группа выходов счетчика числа занятых каналов соединена с входами третьего элемента и, выход которого подключен к вторым входам первого элемента ЗАПРЕТ и первого, элемента И, отличающееся тем, что, с целью повьпиения точности в устройство введены четвертый и пятый элементы ИЛИ,блок элементов И, блок элементов ЗАПРЕТ, блок случайных временных задержек, счетчик необслуженных заявок,счетчик общего числа заявок и второй блок генераторов случайных временных интервалов, группа выходов которого подключена соответственно к группам входов счетчика общего числа заявок, блока элементов ЗАПРЕТ и блока элементов И, выходы которого соединены с входами счетчика необслуженных заявок, выход третьего элемента И подключен к входам блока элементов И и блока элементов ЗАПРЕТ, выходы которого соединены со входами четвертого элемента ИЛИ и блока случайных временных задержек, выходы которого подключены к входам пятого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом второго элемента ЗАПРЕТ, выход четвертого элемента ИЛИ подключен к суммирующему входу счетчика числа занятых каналов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 415674, кл. G06 G 7/50, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР 517896, кл. Q06F 15/36, 1973 (прототип).