Устройство для моделирования систем массового обслуживания

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ, Содержащее генератор заявок, генератор тактовых импульсов, блок обслуживания заявок, блок измерения занятости каналов и блок управления пропускной способности обслуживания , блок обслуживания заявок содержит реверсивный счетчик, числа занятых каналов, многовходовой элемент И, первый элемент ИЛИ, элемент запрета, второй элемент ИЛИ, группу генераторов случайных временных интервалов и элемент И, выход элемента запрета соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и входом запуска группы генераторов случайных временных интервалов, выход которого подключе1г к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика числа занятых каналов, суммирующий вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, a группа разрядньк выходов реверсивного счетчика числа занятых каналов соединена соответственно с входами многовходового элемента И, выход которого соединен с управляющим входом элемента запрета и первым входом элемента И, блок управления пропускной способностью обслуживания содержит элемент ИЛИ, два элемента запрета, элемент И, реверсивный счетчик числа отключенных каналов, депмфратор, группу элементов И и группу счетчиков , первый вход элемента ИЛИ блока управления пропускной способностью обслуживания соединен с выходом многовходового элемента И блока обслуживания заявок, a выход элемента ИЛИ блока управления пропускной способностью соединен с управляющим входом первого элемента запрета, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика числа офключенных каналов, вычитающий С вход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ блока обслуживания заявок и выходу второго 5 элемента запрета, информационный вход которого подключен к выходу элемента И, a управляющий вход соединен с первым выходом группы депмфоо ратора, группа выходов которого под4 Сд ключена соответственно к первым входам элементов И группы, выходы кото00 рых соединены соответственно с входами счетчиков группы, последний выход группы дешифратора соединен с вторым входом элемента КПИ блока управления пропускной способностью обслуживания , разрядные выходы реверсивного счетчика числа отключенных каналов соединены соответственно с входами дешифратора, блок измерения занятости каналов содержит генератор эталонной частоты, элемент И, два элемента запрета, два счетчика импульсов, выход генератора эталонной

„SUÄÄ11 4 Ш G 06 F 15/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н ABTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3593318/18-24 (22) 20.05.83 (46) 15.08.84. Бюл. У 30 (72) О.Г. Алексеев, E.Ã. Анисимов и В.Г. Анисимов (53) 681.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

11 858000, кл. G 06 F 15/20, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 415674, кл. G 06 G 7/50, 1971 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ, Содержащее генератор заявок, генератор тактовых импульсов, блок обслуживания заявок, блок измерения занятости каналов и блок управления пропускной способности обслуживания, блок обслуживания заявок содержит реверсивный счетчик, числа занятых каналов, многовходовой элемент И, первый элемент ИЛИ, элемент запрета, второй элемент ИЛИ, группу генераторов случайных временных интервалов и элемент И, выход элемента запрета соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и входом запуска группы генераторов случайных временнйх интервалов, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика числа занятых каналов, суммирующий вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а группа разрядных выходов реверсивного счетчика числа занятых каналов соединена соответственно с входами многовходового элемента И, выход которого соединен с управляющим входом элемента запрета и первым входом эле мента И, блок управления пропускной способностью обслуживания содержит элемент ИЛИ, два элемента запрета, элемент И, реверсивный счетчик числа отключенных каналов, дешифратор, группу элементов И и группу счетчиков, первый вход элемента ИЛИ блока управления пропускной способностью обслуживания соединен с выходом многовходового элемента И блока обслуживания заявок, а выход элемента

ИЛИ блока управления пропускной способностью соединен с управляющим входом первого элемента запрета, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика числа отключенных каналов, вычитающий вход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ блока обслуживания заявок и выходу второго элемента запрета, информационный вход которого подключен к выходу эле мента И, а управляющий вход соединен с первым выходом группы дешифратора, группа выходов которого подключена соответственно к первым входам элементов И группы, выходы которых соединены соответственно с входами счетчиков группы, последний выход группы дешифратора соединен с вторым входом элемента ИЛИ блока управления пропускной способностью обслуживания, разрядные выходы реверсивного счетчика числа отключенных каналов соединены соответственно с входами дешифратора, блок измерения занятости каналов содержит генератор эталонной частоты, элемент И, два элемента запрета, два счетчика импульсов, зыход генератора эталонной

110845 частоты соединен с первым входом элемента И, выход которого подключен к информационным входам первого и второго элементов запрета, выходы которых подключены соответственно к входам первого и второго счетчиков импульсов, выход первого счетчика импульсов соединен с управляющим входом первого элемента запрета и третьим входом элемента ИЛИ блока управления пропускной способностью обслуживания, выход второго счетчика импульсов соединен с управляющим входом второго элемента запрета и первым входом элемента И блока управления пропускной способностью обслуживания, выход генератора тактовых импульсов подключен к управляющим входам счетчиков импульсов блока измерения занятости каналов, информационному входу элемента запрета, второму входу элемента И и вторым входа элементов И группы блока управления пропускной способностью обслуживания, выход многовходового элемента И блока обслуживания заявок соединен с вторым входом элемента И блока измерения занятости каналов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования селекции по важности поступающих заявок, оно дополнительно содержит блок селекции заявок, состоящий из двух элементов задержки, двух элементов запрета, счетчика

8 важности заявок, счетчика общего числа заявок, счетчика импульсов, счетчика числа важяьпс заявок и счетчика числа отказов в обслуживании важных заявок, выход первого элемента задержки подключен к управляюще.му входу первого элемента запрета, выход которого соединен с входом счетчика общего числа заявок, выход второго элемента задержки подключен к управляющему входу второго элемента запрета и входу счетчика импульсов, выход второго элемента запрета соединен с установочным входом счетчика импульсов, генератор потока заявок выполнен в виде генератора импульсов, элемента И и генератора случайных импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, выход элемента И генератора потока заявок соединен с входами счетчика важности заявок, первого и второго элементов задержки, информационными входами первого и второго элементов запрета блока селекции заявок, выход счетчика импульсов блока селекции заявок соединен с входом счетчика числа важных заявок этого блока и информационным входом элемента запрета и вторым входом элемента И блока обслуживания заявок, выход ко- торого подключен к входу счетчика числа отказов в обслуживании важных заявок блока селекции заявок.

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

Известно устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее реверсивные счетчики, генераторы случайных импульсов, элементы запрета, элементы ИЛИ и И, счетчики 513

Ь

Однако это устройство не позволяет моделировать сети массового обслуживания с очередями.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее логический блок, первый вход кото10 рого соединен с генератором входного потока заявок, второй и третий входы соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления изменением пропускной спо1108458

Поставленная цель достигается тем, что устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор заявок, генератор тактовых импульсов, блок обслуживания заявок, блок измерения занятости каналов и блок управления

35 пропускной способности обслуживания, блок обслуживания заявок содержит реверсивный счетчик, числа занятых каналов, многовходовой элемент И, 40 первый элемент ИЛИ, элемент запрета, второй элемент ИЛИ, группу генераторов случайных временных интервалов и элемент И, выход элемента запрета соединен с первым входом

45 первого элемента ИЛИ и входом запуска группы генераторов случайных временных интервалов, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с вычитающим входом реверсизного счетчика числа занятых каналов, суммирующий вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а группа разрядных выходов реверсивного счетчика числа занятых каналов соединена соответственно с входами многовходового элемента И, выход которого соединен с управляюсобности, первый вход которого подключен к генератору тактовых импульсов, а второй вход соединен с первым выходом логического блока, второй и третий выходы которого соединены с первым и вторым счетчиками соответственно, остальные выходы блока управления изменением пропускной способности подключены к соответствующим счетчикам, блок измерения времени занятости каналов обслуживания, первый вход которого соедиHeн с четвертым выходом логического блока, второй выход — с генератором тактовых импульсов, а выходы блока измерения времени занятости каналов подключены к соответствующим входам блока управления изменением пропускной способности f2 3.

Это устройство предназначено для обслуживания заявок одного и того же приоритета, а селекция заявок по их важности (приоритету) в устройстве отсутствует.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования селекции заявок по важности.

10 !

25 щим входом элемента запрета и первым входом элемента И, блок управления пропускной способностью обслуживания содержит элемент ИЛИ, два .элемента запрета, элемент И, реверсивный счетчик числа отключенных каналов, дешифратор, группу элементов

И и группу счетчиков, первый вход элемента ИЛИ блока управления пропускной способностью обслуживания соединен с выходом многовходового элемента И блока обслуживания заявок, а выход элемента ИЛИ блока уп равления пропускной способностью соединен с управляющим входом первого элемента запрета, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика числа отключенных каналов, вычитающий вход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ блока обслуживания заявок и выходу второго элемента запрета, информационный вход которого подключен к выходу элемента И, а управляющий вход соединен с первым выходом группы дешифратора, группа выходов которого подключена соответственно к первым входам элементов И группы, выходы которых соединены соответственно с входами счет. чиков группы, последний выход группы дешифратора соединен с вторым входом элемента ИЛИ блока управления пропускной способностью обслуживания, разрядные выходы реверсивного счетчика числа отключенных каналов соединены соответственно с входами дешифратора, блок измерения занятости каналов содержит генератор эталонной частоты, элемент И, два элемента запрета, два счетчика импульсов, выход генератора эталонной частоты соединен с первым входом элемента И, выход которого подключен к информационным входам первого и второго элементов запрета, выходы которых подключены соответственно к входам первого и второго счетчиков импульсов, выход первого счетчика импульсов соединен с управляющим входом первого элемента запрета и третьим входом элемента ИЛИ блока управления пропускной способностью обслуживания, выход второго счетчика импульсов соединен с управляющим входом второго элемента запрета и первым входом элемента И блока управления пропускной способностью обслуживания, выход генератора так1108458

На чертеже представлена функциональная схема устройства для моделирования CMO.

Устройство содержит генератор 1 потока заявок, содержащий генератор

2 импульсов, элемент И 3, генератор 4 случайных импульсов, блок 5 товых импульсов подключен к управля ющим входам счетчика импульсов блока измерения занятости каналов, информационному входу элемента запрета, второму входу элемента И и вторым входам элементов И группы блока управления пропускной способностью обслуживания, выход многовходового элемента И блока обслуживания заявок соединен с вторым входом элемен- 10 та И блока измерения занятости каналов, дополнительно содержит блок селекции заявок, состоящий из двух элементов задержки, двух элементов запрета, счетчика важности заявок, 1S счетчика общего числа заявок, счетчика импульсов, счетчика числа важных заявок и счетчика числа отказов в обслуживании важных заявок, выход первого элемента задержки 20 подключен к управляющему входу первого элемента запрета, выход которого соединен с входом счетчика общего числа заявок, выход второго элемента задержки подключен к управ- р ляющему входу второго элемента запрета и входу счетчика импульсов, выход второго элемента запрета соединен с установочным входом счетчика импульсов, генератор потока заявок выполнен в виде генератора импульсов, элемента И и генератора случайных импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, выход элемента И генератора потока заявок соединен с входами счетчика важности заявок, первого и второго элементов задержки, информационными входами первого и второго элементов запрета блока селекции заявок, выход счетчика импульсов блока селекции заявок соединен с входом счетчика числа важных заявок этого блока и информационным входом элемента запрета и

1 вторым входом элемента И блока об служивания заявок, выход которого подключен к входу счетчика числа отказов в обслуживании важных заявок блока селекции заявок. селекции заявок, содержащий счетчик

6 общего числа заявок, счетчик 7 важности заявок, счетчик 8 импульсов, счетчик 9 числа отказов в обслуживании важных заявок, первый 10 и второй 11 элементы задержки, счетчик 12 числа важных заявок, первый

13 и второй 14 элементы запрета.

Блок 15 обслуживания заявок включает реверсивный счетчик 16 числа занятых каналов, многовходовой элемент И 17, первый 18 и второй 19 элементы ИЛИ, группу генераторов 20 случайных временных интервалов, элемент И 21, элемент запрета 22.

Блок 23 измерения занятости каналов содержит генератор 24 эталонной частоты, элемент И 25, первый 26 и второй 27 элементы запрета, первый

28 и второй 29 счетчики импульсов.

Блок 30 управления пропускной способностью включает элемент ИЛИ 31, первый 32 и второй 33 элементы запрета, элемент И 34, реверсивный счетчик 35 числа отключенных каналов, дешифратор 36, группу элементов И 37, группу счетчиков 38.

В состав устройства входит также генератор 39 тактовых импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы обнуляются все счетчики импульсов. Генератор импульсов 4 в случайные моменты времени, соответствующие моментам поступления заявок на обслуживание, генерирует импульсы, длительность которых соответствует важности заявок.

Зти импульсы открывают элемент И 3, который пропускает пакет импульсов генератора эталонной частоты, Количество импульсов в пакете моделирует важность заявки, поступившей на обслуживание. Первый импульс пакета через открытый элемент запрета 13 поступает в счетчик 6 общего числа заявок и через элемент 11 задержки, который не пропускает второй импульс пакета, в счетчик 6. Второй импульс пакета поступает через элемент 10 задержки на управляющий вход элемента

13 запрета, закрывая его для третьего импульса и т.д. Таким образом, с приходом каждого пакета импульсов количество импульсов в счетчике 6 увеличивается на единицу. Общее количество импульсов в счетчике 6 соответствует общему числу заявок, по1108458 ступивших в СМО. Количество импульсов в счетчике 7 с приходом каждогс пакета импульсов увеличивается на число импульсов в пакете и характеризует суммарную важность всех поступивших заявок. Первый импульс каждого пакета через открытый элемент

14 запрета поступает на вход установки в нуль счетчика 8 импульсов и через элемент 11 задержки, задерживающий его на промежуток времени между двумя последовательными импульсами пакета, на управляющий вход элемента 14 запрета и счетный вход счетчика 8 импульсов. Все последующие импульсы пакета поступают на счетный вход счетчика импульсов. Емкость счетчика импульсов 8 задает пороговый уровень важности заявки. Если число импульсов в пакете достаточно для переполнения счетчика импульсов

8, то импульс переполнения поступает через открытую схему запрета в счетчик 12. Таким образом, каждой заявке с важностью выше пороговой в счетчике импульсов 12 соответствует один импульс. Количество импульсов в счетчике 12 равно числу рентабельных заявок, поступивших в СМ0. Импульсы с выхода счетчика 8 поступают через о гкрытый элемент запрета 22 и элемент

ИЛИ 18 на вход сложения счетчика 16 числа занятых каналов и одновременно поступают в блок генераторов 20 случайных временных интервалов, имитирующий процесс обслуживания.

Поступление импульса на вход сложения счетчика 16 увеличивает его код на единицу, что означает занятие одного канала, импульс группы генераторов 20 случайных временных интервалов, появившийся на выходе через время, равное случайной длительности обслуживания, поступает на вычитающий вход счетчика 16 и списывает из него единицу, тем самым имитируя освобождение одного канала. В момент времени, когда все каналы заняты, на выходе многовходового элемента

И 17, связанного с разрядами счетчика

16, появляется сигнал, поступающий на управляющие входы элемента запрета 22 и на входы элементов И 21 и 25. При этом элемент запрета 22 закрывается, а элементы И 21,27 открываются и импульсы с выхода счетчика 8 поступают в счетчик 9, содержимое которого моделирует число важных заявок, получивших отказ в обслуживанин. Одновременно импульсы с генератора 24 эталонной частоты через открытый элемент И 25 и открытые элементы запрета 26,27 поступают на счетные входы счетчиков 28 и 29, первый из которых может принять максимальное число импульсов, равное верхнему порогу, а второй — число импульсов, равное нижнему порогу

10 критерия обслуживания системой рентабельных заявок.

При переполнении счетчика 29 закрывается элемент запрета 27 и открывается по управляющему входу

1 элемент И 34. Аналогично, при переполнении счетчика 28 закрывается элемент запрета 26 и управляющий сигнал с выхода этого счетчика проходит элемент ИЛИ 31 и поступает на

2р вход элемента запрета 32. Г енератор

39 тактовых импульсов через равные промежутки времени вырабатывает импульсы, которые используются для управления системой. При этом, если

25 к моменту появления тактового импульса число в счетчике 28 меньше заданного, то управляющий сигнал на его выходе отсутствует и сигнал с генератора 39 тактовых импульсов зо проходит через открытый элемент 32 и поступает на вход сложения счетчика 35 числа отключенных каналов и через элемент ИЛИ 18 на вход сложения 16 занятых каналов, увеличивая его содержимое на единицу. Одновременно тактовый импульс поступает на входы установки в нуль счетчиков 28 и 29, подготавливая их для счета в следующем такте. Таким образом, путем записи в счетчик 16 занятых канаtt «tt лов фиктивной единицы происходит отключение одного канала обслуживания в системе. Число отключенных каналов фиксируется в счетчике 35.

Если в последующие такты число в счетчике 28 не достигает заданного значения, то отключение каналов продолжается до тех пор, пока код счетчика 35 числа отключенных каналов не становится равным некоторому числу, определяющему допустимое число каналов в системе, которые могут отключаться. При этом на соответствующем данному числу выходе дешифра55 тора 36, связанного с разрядами счет чика 35 числа отключенных каналов появляется управляющии сигнал, поступающий через элемент ИЛИ 31 на запрещающий вход элемента запрета 32

1108458

10 и дальиейшее поступление тактовых импульсов на счетчике числа занятых и отключенных каналов (отключение каналов) прекращается. Если к моменту появления очередного тактового импуль-5 са счетчик 28 переполнен, а в счетчике 29 содержится число, меньшее заданного, то закрытые. элементы И 34 и элемент запрета .33 не пропустят тактовый импульс и изменений в схеме не произойдет. Если в момент появления тактового импульса переполнены оба счетчика 28 и 29, то элемент запрета 32 оказывается закрытым, а элемент И 34 — открытым, и сигнал с re. 15 нератора тактовых импульсов пройдет через открытый элемент запрета 33 при условии, что в системе имеется хотя бы один отключенный канал, и поступит на вычитающий вход счетчи- 20 ка 35 числа отключенных каналов и через элемент ИЛИ 19 - на вычитающий вход счетчика 16 занятых каналов.

Вычитание "фиктивной" единицы из содержимого этих счетчиков соответствует подключению канала в систему.

Подключение каналов происходит до тех пор, пока на шине дешифратора 36 с минимальным номером не появляется импульс, сигнализирующий о включении Зо в системе всех имеющихся каналов.

Этот импульс поступает на запрещающий вход элемента запрета 33 и дальнейшее поступление тактовых импульсов через эту схему. прекращается.

Статические характеристики функционирования СМО, моделируемой устройством, вычисляются на основе ин» формации, содержащейся в счетчиках

6,7,9,12,38.

Количество импульсов в счетчике 6

1 равно общему числу заявок, поступивших в систему. Количество импульсов в счетчике 7 равно общей важности поступивших заявок. Количество импульсов в счетчике 12 равно общему числу рентабельных заявок, поступивших в систему. Количество импульсов в счетчике 9 равно общему числу рентабельных заявок, получивших отказ в обслуживании.

Количество импульсов в счетчиках

38 позволяет подсчитать вероятность занятости любого числа каналов в многоканальной СМО.

Предлагаемое устройство может быть использовано в различных областях народного хозяйства для моделирования реальных систем, формально представимых в виде систем массового обслуживания, и имеет более широкие функциональные возможности по моделированию СМО.

1108458

ВНИИПИ -Закаэ 5866/35 Ти ах 699 Полписиое

Филиал ППП . Патеит ° г.Умзород, ул.Проектная, 4