Устройство для моделирования систем массового обслуживания

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ, содержащее генератор заявок, выполненной в виде генератора потока случайных импульсов, выход которого соединен с входом счетчика общего числа заявок, с информационным входом первого элемента запрета и первым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом счетчика числа потерянных заявок, выход первого элемента запрета подключен к информационному входу второго элемента запрета и первому входу второго элемента И, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика числа заявок в очереди, выход второго элемента запрета соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика занятых каналов обслуживания, группа разрядных выходов которого соединена соответственно с входами первого многовходового элемента И, выход которого соединен с управляющим входом второго элемента запрета и вторым входом второго элемента И, группа разрядных выходов реверсивного счетчИка числа заявок в очереди подключена соответственно к входам второго многовходового элемента И,, выход которого соединен с управляющим входом первого элемента запрета и вторым входом первого элемента И, разрядные выходы реверсивного счетчика числа заявок в очереди подключены соответственно к входам многовходового элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, управляющим входом третьего элемента запрета, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика числа занятых каналов обслуживания, и блок случайных временных задержек, отличающеес я тем, что, с целью расширения функциональнь1х возможностей путем (Л моделирования очереди с квантованным обслуживанием, оно дополнительно содержит счетчик дополнительных квантов обслуживания, элемент ИЛИ и вероятностно-распределительный блок, состоящий из триггера, двух элементов И и двух генераторов импульсов, выходы которых соединены со счетным входом триггера, прямой и инверсньгй выходы которого подключены соответст ьо венно к первым входам первого и второго элементов И, причем выход элемента ИЛИ через блок случайных временных задержек соединен с вторыми входами элементов И вероятностно-распределительного блока, выход первого элемента И которого соединен с первым входом элемента ИЛИ и с,входом счетчика дополнительньк квантов обслуживания , выход второго элемента И вероятностно-распределительного блока соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И и информа

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1% (11) з(я)(06 F 15/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ I

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3593317/18-24 (22) 19.05 ° 83 (46) 30.08.84. Бюл. Я- 32 (72) А.А. Диголь, А.Г. Ломако, С.В. Сычев и А.Д. Хомоненко (53) 681.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 517896, кл. G 06 F 15/20, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

У 736110, кл. G 06 Г 15/20, 1983 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ, содержащее генератор заявок, выполненн лй в виде генератора потока случайных импульсов, выход которого соединен с входом счетчика общего числа заявок, с информационным входом первого элемента запрета и первым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом счетчика числа потерянных заявок, выход первого элемента запрета подключен к информационному входу второго элемента запрета и первому входу второго элемента И, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика числа заявок в очереди, выход второго элемента запрета соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика занятых каналов обслуживания, группа разрядных выходов которого соединена соответственно с входами первого многовходового элемента И, выход которого соединен с управляющим входом второго элемента запрета и вторым входом второго элемента И, группа разрядных выходов реверсивного счетчика числа заявок в очереди подключена соответственно к входам второго многовходового элемента И, выход которого соединен с управляющим входом первого элемента запрета и вторым входом первого элемента И, разрядные выходы реверсивного счетчика числа заявок в очереди подключены соответственно к входам многовходового элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, управляющим входом третьего элемента запрета, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика числа занятых каналов обслуживания, и блок случайных временных задержек, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем моделирования очереди с квантованным обслуживанием, оно дОполнительно содержит счетчик дополнительных квантов обслуживания, элемент ИЛИ и вероятностно-распределительный блок, состоящий из триггера, двух элементов И и двух генераторов импульсов, выходы которых" соединены со счетным входом триггера, прямой и инверсный выходы которого подключены соответс г. венно к первым входам первого и второго элементов И, причем выход элемента ИЛИ через блок случайных временных задержек соединен с вторыми входами элементов И вероятностно-распределительного блока, выход первого элемента И которого соединен с первым входом элемента ИЛИ и с,входом счетчика дополнительных квантов обслуживания, выход второго элемента И вероятностно-распределительного блока соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И и информа1111172

45 ционным входом третьего элемента запрета, выход четвертого элемента И подключен к второму входу элемента

Изобретение относится к вычислительной технике и Может быть исполь.зовано при исследовании систем массового обслуживания.

Известно устройство для моделиро вания систем массового обслуживания, содержащее генератор потока случайных импульсов, элементы И, ИЛИ, ЗАПРЕТ, реверсивные счетчики, а также счетчики общего числа заявок и числа поте- 10 рянных заявок goal.

Однако это устройство не предусмат. ривает организации очереди из потока поступающих заявок, когда все каналы обслуживания заняты. I5

Наиболее близким техническим ре.шенйем к изобретению является устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор потока случайных импульсов, 20 элементы И, ИЛИ, ЗАПРЕТ, многовходовые элементы И, ИЛИ, блок линий случайных временных задержек, реверсивные счетчики числа занятых каналов обслуживания и количества заявок в 25 очереди, счетчики общего числа заявок и потерянных заявок 21.

Описанное устройство позволяет моделировать системы массового обслуживания с очередью, в которых заявка поступает на один из каналов обслуживания. Однако в реальных условиях эксплуатации в системе может быть установлен такой режим, при котором поступающие заявки обслуживаются квантами. В таком случае заявка, поступающая в систему с вероятностью

Р, может быть обслужена одним квантом.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем моделирования очереди с квантованным обслуживанием.

Цель достигается тем, что в устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор. заявок, выполненный в виде

ИЛИ, третий вход которого подключен к выходу второго элемента запрета. генератора потока случайных импульсов, выход которого соединен с входом счетчика общего числа заявок, с информационным входом первого элемента запрета и первым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом счетчика числа потерянных заявок, выход первого элемента запрета подключен к информационному входу второго элемента запрета и первому входу второго элемента И, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика числа заявок в очереди, выход второго элемента запрете соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика занятых каналов обслуживания, группа разрядных выходов которого соединена соответственно с входами первого многовходового элемента И, выход которого соединен с управляющим входом второго элемента запрета н.вторым входом второго элемента И, группа разрядных выходов реверсивного счетчика числа заявок в очереди подключена соответственно к входам второго многовходового элемента И, выход которого соединен с управляющим входом первого элемента запрета и вторым входом первого элемента И, разрядные выходы реверсивного счетчика числа заявок в очереди подключены соответственно к входам многовходового элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, управляющим входом третьего элемента запрета, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика числа занятых каналов обслуживания, и блок случайных временных задержек, введены счетчик дополнительных квантов обслуживания, элемент ИЛИ и вероятностно-распределительный блок, состоящий из триггера двух элементов И, двух генераторов импульсов, выходы которых соединены со счетным входом триггера, прямой и

1111172 инверсный выходы которого подключены соответственно к первым входам первого и второго элементов И, причем выход элемента ИЛИ через блок случайных временных задержек соединен с вторыми входами элементов И вероятностно-распределительного блока, выход первого элемента И которого соединен с первым входом элемента ИЛИ и

° с входом счетчика дополнительных кван.10 тов обслуживания, выход второго элемента И вероятностно-распределительного блока соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И и информационным входом третьего элемента запрета, выход четвертого элемента И подключен к второму входу элемента ИЛИ, третий вход которого подключен к выходу второго элемента запрета. 20

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг.2 — блок случайных задержек; на фиг.3 — вероятностно-распределительный блок.

Устройство содержит генератор 1 25 заявок, выполненный в виде генератора потока случайных импульсов, счетчик

2 общего числа заявок, счетчик 3 числа потерянных заявок, счетчик 4 . числа дополнительных квантов обслу- Зр живания, первый, второй, третий элементы ЗАПРЕТ 5 — 7, первый, второй, третий и четвертый элементы И 8 — 11, элемент ИЛИ 12, блок 13 случайных временных задержек, вероятностно-рас-З пределительный блок 14, первый 15 и второй 16 многовходовые элементы И, реверсивный счетчик 17 числа занятых каналов обслуживания и реверсивный счетчик 18 числа заявок в очереди, 40 связанный разрядами с многовходовым элементом ИЛИ 19 °

Блок 13. случайных временных задержек содержит (n-1) элементов ИЛИ-НЕ 20, (N-2) элементов ИЛИ 21, (N-1) элемен-45 тов НЕ 22, элемент ИЛИ 23 и и каналов

24, каждый из которых содержит элемент

И 25, триггер 26 и случайную линию задержки 27.

Вероятностно-распределительный блок (ВРБ) 14 содержит первый 28 и второй 29 генераторы импульсов, триггер 30 со счетным входом и первый и второй элементы И 31 и 32.

Блок случайных временных задержек работает следующим. образом.

В исходном состоянии триггеры 26 всех каналов находятся в единичном состоянии. При этом триггеры обеспечивают наличие нулевых потенциалов на выходах элементов ИЛИ-НЕ 20 с номерами, большими или равными номеру триггера 26. Для открытия каждого из элементов И 25 требуется единичный потенциал с выхода соответствующего элемента ИЛИ-НЕ 20. Следовательно, если свободен один из каналов

24, предположим, с номером (, то его триггер 26 находится в единичном состоянии и сигналом с его выхода исключает возможность прохождения импульса, имитирующего поступление заявки на входы каналов с номерами

1+1,...,n.

Импульс, поступающий через открытый элемент И 25 первого канала 24, проходит на нулевой вход триггера

26 и на вход случайной линии задержки 27 первого канала. До тех пор, пока этот импульс не появится на выходе случайной линии задержки 27, триггер 26 первого канала находится в нулевом состоянии и открыт лишь элемент И 25 второго канала. Следующий импульс, поступает на вход случайной линии задержки 27 второго канала и устанавливает в нулевое состояние соответствующий триггер 26 и

TеДе

Импульс случайной линии задержки

27, появившийся на выходе через время, равное случайной длительности обслуживания, устанавливает соответствующий триггер 26 в единичное состояние и через элемент ИЛИ 23 посту пает на выход блока 13 случайных временных задержек.

Вероятностно-распредеЛительный блок 14 работает следующим образом.

Пусть импульсы от обоих генераторов следуют с частотой, равной 1/, где Х вЂ” длина интервала между смежными импульсами для кахдого генератора.

Пусть импульс от генератора 29 приходят после соответствующих импульсов генератора 28 со сдвигом

Тогда можно утверждать, что триггер

30 на любом промежутке времени длиной в течении времени находится в единичном состоянии и в течении времени (v,-q) — в нулевыми. С учетои того, что импульсы поступают на вход

ВРБ в случайные моменты времени, можно утверждать, что поступивший на вход ВРБ импульс с вероятностью

Р окажется на первом выходе устройст1111172 ва и с дополнительной вероятностью

)< -и.

1-Р = — --с- окажется на втором вых ходе.

Устройство работает следующим об- 5 разом.

Импульсы от генератора 1 поступают на вход счетчика 2 поступающих заявок, через открытые элементы запрета 5 и

6 — на суммирующий вход реверсивного счетчика !7 и через элемент ИЛИ 12— в блок 13 случайных временных задержек.

Поступление импульса на суммирующий вход счетчика занятых каналов увеличивает его код на единицу, что

° означает занятие одного канала обслуживания. Импульс, появившийся на выходе блока случайных временных задержек через время, равное случайной длительности обслуживания, поступает на вычитающий вход счетчика занятых каналов и списывает из него "единицу", что означает освобождение одного канала. В момент, когда все каналы заняты на выходе многовходового элемента И 15, связанного с разрядами счетчика 17 занятых каналов, появляется сигнал, поступающий на управляющие входы элемента запрета 6 и 30 элемента И 9. При этом элемент ЗАПРЕТ

6 закрываетея, элемент 9 открывается, и импульсы от генератора t через от-, крытый элемент ЗАПРЕТ 5 и открытый элемент И 9 поступают на суммирующий вход второго реверсивного счетчика

18, увеличивая его код на единицу и имитируя тем самым постановку заявки в очередь.

В момент, когда очередь достигла своего предельного значения, т.е. все места в очереди заняты, на выходе многовходового элемента И 16, связанного с разрядами счетчика 18 числа заявок в очереди, появляется сиг45 нал, поступающий на управляющие входы элемента запрета 5 и элемента И 8.

Этот сигнал закрывает элемент ЗАПРЕТ

5 и открывает элемент И 8. В этой ситуации импульсы, поступающие от генератора 1, попадают на вход счетчика 2 поступающих заявок и через открытый элемент И 8 попадают на вход счетчика 3 заявок, получивших отказ в обслуживании.

Сигнал, появившийся на выходе блока 13 случайных временных задержек, .имитирующего процесс обслуживания, поступает на вход вероятностно-распределительного блока 14.

С вероятно"тью Р обслуживание заявки может, быть завершено. С вероятностью 1-р заявка может потребовать дополнительного кванта обслуживания.

В этом случае на выходе вероятностнораспределительного блока 14 появляется сигнал, поступающий на вход счетника 4 и числа дополнительных квантов обслуживания и через третий вход элемента ИЛИ 12 на блок 13 случайный временных задержек, имитируя поступление заявки на продолжение обслуживания очередным квантом. Если же кванта обслуживания хватило, то на единичном выходе вероятностно-распределительного блока 14 появляется сигнал, который через открытый элемент И 10 поступает на вычитающий вход счетчика заявок в очереди и списывает из него "единицу", имитируя снятие заявки из очереди, и через открытый элемент И 11 и второй вход элемента ИЛИ 12 поступает на вход блока 13 случайных временных задержек, что означает начало обслуживания снятой из очереди заявки, а также поступает на вход закрытого элемента

ЗАПРЕТ.

Пока в очереди находится хотя бы одна заявка, на выходе многовходового элемента ИЛИ 19, соединенного с разрядами счетчика t8 заявок в очереди, присутствует сигнал, поступающий на второй вход элемента И 10, на второй вход элемента ЗАПРЕТ 7 и на первый вход элемента И 11. Наличие такого сигнала держит элементы И 11 и tO в

В открытом состоянии, а элемент ЗАПРЕТ

7 — в закрытом состоянии.

Таким образом, введение в состав устройства для моделирования систем массового обслуживания вероятностнораспределительного блока, счетчика дополнительно кванта обслуживания, а также элемента ИЛИ позволяет расширить функциональные возможности и повысить точность моделирования путем моделирования процессов квантованного обслуживания заявок.

Статистические характеристики функционирования СМО, моделируемой данным устройством, вычисляются известными методами на основе показаний счетчика общего числа поступивших заявок, счетчика заявок, получивших отказ в обслуживании из-за отсутствия свободных каналов в системе и свобод- также счетчика дополнительных кван-. ных мест для ожидания в очереди, а тов обслуживания .

1111172

Составитель В. Фукалов

Редактор M. Циткина Техред М.Надь Корректор M. Шароши

Заказ 6312/40 Тираж 698 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4