Устройство для моделирования систем массового обслуживания Советский патент 1982 года по МПК G06N1/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

1

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к специализированным средствам электронного моделирования, и может быть использовано для исследования функционирования и расчета количества каналов обслуживания во времени целевых систем с ограниченным сроком функционирования, представляющих нестационарную систему массового обслуживания (СМО) с ограниченной очередью.

Целевые системы характеризуются постепенным наращиванием, периодом устойчивого функционирования и постепенным свертыванием.

Известно устройство для моделирования СМО, позволяющее моделировать топологию графа, рассчитывать число каналов обслуживания в звеньях С1.

Однако это устройство предназначено для моделирования стационарных процессов и не позволяет рассчитывать время ввода в эксплуатацию и время ликвидации каналов обслуживания в целевых системах с ограниченньпч сроком функционирования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, позволяющее исследовать системы с.переменной пропускной способностью, адаптирующейся К изменениям интенсивности входного потока по критерию заданной вероятности отказа на обслуживание. Устройство содержит логический блок, блок измерения времени занятости каналов обслуживания, блок управления измерением пропускной способности, генератор входного потока, генератор тактовых импульсов, счетчики общего потока заявок потерянных заявок и отключенных каналов обслуживания 2.

Недостатком этого устройства является невозможность определения времени ввода в эксплуатацию и ликвидацию каналов обслуживания в целевых системах. 39 Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет определения времени ввода в эксплуатацию и ликвидацию каналов обслуживания. Поставленная цель достигается тем что в -устройство, содержащее генератор нестационарного потока заявок, выход которого соединен с входом счетчика заявок и с первыми входами первого Элемента запрета и первого элемента И, выход которого подключен к входу счетчика потерянных заявок, генератор .тактовых импульсов, ыход которого соединен с первыми входами второго элемента.И, второгд элемента запрета, блока измерения времени занятости каналов обслуживания и элементов И первой группы, выходы которых подключены к первым входам счетчиков первой группы, третий элемент И, выход которого соединен с вторым входом блока измерения .времени занятости каналов обслуживания и с первым входом первого элеме та ЛПИ, второй вход которого подключен к первому выходу блока измерения времени занятости каналов-обслзгжи- вания, выход первого элемента ИЛИ соединен с вторым входом второго эл мента , дешифратор, выход по леднего разряда которого соединен с первым входом третьего элемента запрета, второй вход которого подключен к выходу .второго элемента И, вт

рой вход которого соединен с вторым выходом блока измерения времени занятости каналов обслуживания, и генераторы случайных временных интер- валов, введены группа, элементов запрета, вторая группа счетчиков, вторая группа элементов .И, группа элементов запрета, группа триггеров, группа элементов НЕ, элементы НЕ, четвертый, пятый, шестой и седьмой элементы И, второй и третий элементы ИЛИ и первый и второй реверсивные счетчики, причем входы второго реверсивного счетчика соединены соответственно с выходами второго и третьего элементов запрета, выходы второгй реверсивного счетчика подключе ны к входам дешифратора, выходы которого соединены с входами триггеров первой группы, первые .выходы которых подключены, к вторым входам элементов И первой группы, вторые выходы т иг-геров первой группы соединены соотподключен к первому входу третьего элемента И, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами шестого элемента И и четвертого элемента ИЛИ, входы которого подключены соответственно к выходам пятого элемента И и первого элемента НЕ, выход второго элемента НЕ соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для моделирования систем массового обслуживания.

Устройство состоит из счетчика I заявок, генератора 2 нестационарного, потока заявок, счетчика потерянных потока заявок, счетчика 3 потерянных заявок, логического блока 4, блока 5 измерения времени занятости каналов об служивания, блока 6 управления измерением пропускной способности, генератора 7 тактовых импульсов, элементов И 8, 9 и 10, элементов II, 9 ветственно с первыми входами элементов И второй группы и четвертого, пятого и шестого элементов И и с входами триггеров второй группы, выходы которых соединены с первыми входами элементов запрета грзшпы, вторые входы которых подключены к выходу генератора тактовых импульсов, выходы элементов запрета соединены с входами счетчиков второй группы, входы первого реверсивного счетчика подключены соответственно к выходам второго элемента ИЛИ и первого элемента запрета, выход последнего разряда первого реверсивного счетчика соединен с вторыми входами первого элемента И и первого элемента запрета, остальные выходы первого реверсивного счетчика подключены к входам седьмого элемента И, выход которого соединен с вторыми входами элементов И второй группы, выходы которых непосредственно подключены к входам второго элемента ИЛИ и через генераторы случайных временных интервалов - к вторым входам соответственно четвертого, пятого и шестого элементов И и элементов НЕ группы, выходы которых соединены с третьими входами элементов И второй группы, входы элементов НЕ подключены к выходам соответствующих триггеров первой группы, выход четвертого элемента И соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого 59 12 и 13 запрета, счетчиков 14, 15 и 16 времени ввода каналов обслуживания в эксплуатацию и счетчиков 17,, 18 и 19 их ликвидации, триггеров 20, 21, 22. Логический блок 4 содержит элемен ты Н 23-28, реверсивный счетчик 29 числа заявок в очереди, элементы ИЛИ 30, 31 и 32, элемент 33 запрета элементыНЕ 34 и 35, блок 36 генераторов случайных временных интервалов состоящих из элементов И 37, 38 и 39, генераторов 40, 41 и 42 случайных временных интервалов и элементов НЕ 43, 44 и 45. Блок 5 измерения времени занятости каналов обслуживания содержит генератор 46 эталонной частоты, элемен И 47, элементы 48 и 49 запрета, счет чики 50 и 51. Блок 6 управления измерением пропускной способности содержит элемент ИЛИ 52, элемент И 53, элементы 54 и 55 запрета, триггеры 56, 57 и 5 jдeшифpaтop 59, реверсивный-счетчик 6 Устройство работает следующим образом. Импульсы от генератора 2 входног потока поступают через открытый элемент 33 запрета на вход сложения реверсивного счетчика 29 числа заявок в очереди. Через элемент И 24 заявка поступает на первые входы элементов И 37, 38 и 39 блока генераторов временных интервалов. В исходном состоянии реверсивный счетчик 60 блока 6 находится в нулевом состоянии. Триггер 58 находится в единичном состоянии, так как его вход подключен к нулевому выходу дешифратора 59. Триггеры 56 и 57 находятся в нулевом состоянии. Потенциал с единичного выхода триггера 58 поступает на элемент И 39 и через триггер 22 на элемент 13 запрета, закрывая ее. На третий вход элемента И 39 поступает сигнал через элемент НЕ с выхода первого генератора случайных временных интервалов. Элементы И 37 и 38 закрыты, так как на их вторых и .четвертых входах отсутствуют сигналы. Сигнал с выхода элемента И 39 запускает генератор 42 случайных интервалов, имитируя проц1есс обслуживания в первом канале, и поступает через элемент ИЛИ 30 на вычитающий вход реверсивного счетчика 29, уменьшая длину очереди на одну заявку. Если длина превьшает допустимую, то на выходе старшего разряда счетчика 29 появляется сигнал который поступает на элемент 33 запрета, запрещая арохождение заявок в систему. Одновременно этот сигнал открывает элемент И 23 и счетчик 3 подсчитьшает число отказанных заявок . . . . Выходы генераторов временных интервалов подключены к первым входам элементов И 25, 26 и 27, вторые входы которых подключены к единичньа выходам триггеров блока 6. В момент занятости первого канала на выходе элемента И 27 появляется сигнал, который поступает на вход элемента И 28. На его другие входы поступают сигналы через элементы ИЛИ 31 и 32 с элементов НЕ 34 и 35, так как включен пока один канал обслуживания. Сигнал с выхода элемента И 28 поступает на элемент И 47 блока 5 и импульсы генератора 46 эталонной частоты проходят через элементы 48 и 49 запрета и поступают на входы сЧетчиков 50 и 51, первый из которых может принять число импульсов, равное нижнему порогу, а второй - число импульсов, равное верхнему порогу суммарного времени занятости каналов обслуживания. При переполнении счетчика 51 закрывается элемент 49 запрета и открывается по управляющему входу элемент И 53. Аналогично при переполнении счетчика.50 закрьюается элемент 48 запрета и управляющий сигнал проходит элемент ИЛИ 52 и поступает на вход элемента 54 запрета. Генератор 7 тактовых импульсов через равные промежутки времени вырабатьшает импульсы, которые используются для управления системой. Если к моменту появления тактового импуль са число в счетчике 50 меньше заданного, то управляющий сигнал на его выходе отсутствует. На элемент 54 запрета запрещающего сигнала не поступает и сигнал с генератора 7 тактовых импульсов проходит через открытый элемент 54 запрета и поступает на вход вычитания счетчика 60 числа включенных каналов. Если к моменту появления тактового импульса счетчик 50 переполнен, а в счетчике 51 содержится число, которое меньше заданного, то закрытый элемент И 53 и элемент 54 запрета не пропускают тактовый импульс, и изменений в устройстве не происходит. 7Если в момент появления тактовог импульса переполнены оба счетчика 50 и 51, то элемент 54 запрета оказы вается закрытым, а элемент И 53 - о крытым и сигнал с генератора 7 такто вьге импульсовпроходит через открыты элемент 55 запрета и поступает на суммирующий вход счетчика 60 числа включенных каналов. Подключение кана лов происходит до тех пор, пока на шине дешифратора 59 с максимальным номером (п-1) не появится сигнал, за прещающий прохождение импульсов чере элемент 55 запрета. Первый импульс, записанный в счет «ик 60, через дешифратор 59 переводит триггер 57 В единичное состоя- , ние, включая тем самым канал обслужи вания. Выходы дешифратора соединены со счетными входами триггеров. Кажды нечетный импульс на одном и том же выходе дешифратора подключает канал обслуживания, каждый четный - отключает. Сигнал с единичного выхода счетчика 60 поступает на элемент И 38 блока 36, разрешая запуск генератора 41 временных интервалов. Одна ко второй канал может начать обслуживание только при условии, что первый занят, т.е. запуск генератора 4 временных интервалов осуществляется если на элемент И 38 поступает также сигнал с выхода генератора 42 времен libix интервалов. Сигнал с выхода генератора 41 временных интервалов поступает на первый вход элемента И 26, на втором входе которого имеется сигнал с единичного выхода триггера 57. С выхода элемента И 26 сигнал через элемент ИЛИ 32 поступает на вход элемента И 28. Канал обслуживания считается в эксплуатации с момента его первого включения до момента последнего отключения. Импульсы с генератора 1 тактовых импульсов поступают через открытые элементы 11, 12 и 13 запрета и подсчитываются счетчиками 17, 18 и 19, фиксируя время, прошедшее с момента начала моделирования целевой системы. Как только включается первый канал обслуживания, сигнал с единичного выхода триггера 58 через триггер 22 закрывает элемент 13 запрета, При включении второго канала сигнал с единичного выхода триггера 57 че89рез триггер 21 закрывает элемент 2 запрета и т.д. Если каналы отключены, то триггеры 56, 57 и 58 находятся в нулевом состоянии и сигналы с их нулевых выходов разрешают прохождение тактовых импульсов с генератора 7 через элементы И 8, 9 и 10 на счетчики 14, 15 и 16. При вклзочении соответствующего канала обслуживания сигнал с единичного выхода соответствующего триггера обнуляет соответствующий счетчик. Таким образом, показания счетчиков 14, 15 и 16 в конце моделирования соответствуют времени, прошедшему с момента последнего отключения канала обслуживания до момента окончания моделированияf т.е. поставленная цель достигается. Формула изобретения Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор нестационарного потока заявок, выход которого соединен с входом счетчика заявок и с первыми входами первого элемента запрета и первого элемента И, выход которого подключен к входу счетчика потерянных заявок, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первыми входами второго элемента И, второго элемента запрета, блока измерения времени занятости каналов обслуживания и элементов И первой группы, выходы которых подключены к первым входам счетчиков первой группы, третий элемент И, выход которого соединен с вторым входом блока измерения времени занятости каналов обслуживания и с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к первому выходу блока измерения времени занятости каналов обслуживания, выход первого элемента ИЛИ соединен с вторым входом второго элемента запрета, дешифратор, выход последнего разряда которого соединен с первым входом третьего элемента запрета, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом блока измерения времени занятости каналов обслуживания, и генераторы случайных временных интервалов, отличающееся тем, что, с целью расширения функци ональных возможностей за счет определения времени ввода в эксплуатаци и ликвидации каналов обслуживания, в него введены группа элементов запрета, вторая группа счетчиков, вто рая группа элементов И, группа элементов запрета, группа триггеров, группа элементов НЕ, элементы НЕ, четвертый, пятый, шестой и седьмой элементыИ, второй и третий элемент ИЛИ и первый и второй реверсивные счетчики, причем входы второго реверсивного счетчика соединены соответственно с выходами второго и третьего элементов запрета, выходы второго реверсивного счетчика подключены к входам дешифратора, выходы которого соединены с входами триггеров первой группы, первые выходы которых подключены к вторым входам элементов И первой группы, вторые выходы триггеров первой груп пы соединены соответственно с первы ми входами элементов И второй групп и четвертого, пятого и шестого элементов И и с входами триггеров второй группы, выходы которых соединен с первыми входами элементов запрета группы, вторые входы которых подклю чены к выходу генератора тактовых и пульсов, выходы элементов запрета соединены с входами счетчиков второй группы, входы Первого реверсивного счетчика подключены соответственно к выходам второго элемента ИЛИ и первого элемента запрета, выход последнего разряда первого реверсив 910 ного счетчика соединен с вторыми входами первого элемента И и первого элемента запрета, остальные выходы первого реверсивного счетчика подключены к входам седьмого элемента И, выход которого соединен с вторыми входами элементов И второй группы, выходы которых непосредственно подключены к входам второго элемента ИЛИ и через генераторы случайных временных интервалов - к вторым входам соответственно четвертого; пятого и шестого элементов И и элементов НЕ группы, выходы которых подключены к третьим входам элементов И второй группы, входы элементов НЕ подключены к выходам соответствующих триггеров первой группы, выход четвертого элемента И соединен с первым входом третьего элемента ШШ, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами шестого элемента И и четвертого элемента ИЛИ, входы которого подключены соответственно к выходам пятого элемента И и первого элемента НЕ, выход второго элемента НЕ соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 723580, кл. G 06 F 15/20, 1977. 2. Авторское свидетельство СССР N 415674, кл. G 06 F 7/50, 1974 (прототип).