Устройство для моделирования систем массового обслуживания

 

7 - ЕСОЮ3)«да

i;, 7361 IO

+л 1Ф .) .« . > ° г

ОП ИСЛ И Й

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскмн

Социалистнческик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено 08.02. 78 (21)2578528/1 8-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) П риорнтет

Опубликовано 25.05.80. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 28.05.80 (51) М. Кд.

G 06 Р 15/20

Гооударстеенный комитет ло делам изобретений н открытий (53 ) УД К 6 81. 325. (088. 8) B. A. Бородаев, С. В, Сычев и А. Д. Хомоненко (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

Изобретение относится к вычислительной технике и может бьггь 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

t0 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, потерян етых заявок, числа отказов каналов обслуживания и счетчик заявок, обслуживание которых было прервано отказами обслу2 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, выход которого соединен со вторым входом элемента ИЛИ, соединенные последовательно третий элемент "Запрет",, третий элемент ИЛИ и второй элемент случайных временных задержек, вход второго счетчика соединен с выходом первого элемента И вход четвертого счетчика подключен к выходу второго элемента И. Выход первого генератора импульсов соединен со входом первого элемента И. Третий элемент И соединен со входом реверсивного счетчика, связанного разрядами с многовходовым элементом ИЛИ, выход которого связан со входами второго элемента Запрет

10 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

45 Запрет и шестого элемента И, вторые входы которых соединены с выходом второго элемента ИЛИ, выход четвертого элемента "Запрет" соединен с вычитаюшим входом первого реверсивного счетчика, выход первого элемента И сое50 динен со входом третьего переключателя, второй выход которого соединен с первым входом пятого элемента И, второй вход которого соединен с выходом пятс го элемента "Запрет", второй вход которого через пятый элемент ИЛИ соединен с выходом генератора потока случайных импульсов и управляемого генератора потока случайных импульсов. з 736I и третьего элемента И. Выход второго элемента И соединен с четвертым счетчиком заявок, обслуживание которых было прервано отказами обслуживаюших каналов, входом третьего элемента ИЛИ и вторым входом второго реверсивного счетчика (25.

Описанное устройство позволяет в случае выхода канала из строя в тот момент, когда он был занят обслуживанием 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, ожидаю.щих оослуживания, Таким образом, псступившая в систему заявка становится в очередь на обслуживание, когда все обслуживающие каналы заняты или когда часть каналов занята обслуживанием, а остальные — находятся в ремонте„!1оэтому заявка, поступившая в систему теряется только в случае, когда очередь заявок на входе системы достигла своего предельного значения.

Пель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования очереди с ограничением, ! 1ля 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 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 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 обьединен со вторым . входом первого элемента ИЛИ и подключен к выходу третьего элемента Запрет", 10

15 20

ЭО

35 а второй вход третьего элемента ИЛИ соединен с суммирующим входом второго реверсивного счетчика, вычитаюший 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, выxol1 которого соединен со входом счетчика потерянных заявок, а второй вход третьего элемента И обьединен 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 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 реверсивно,ного счетчика через седьмой элемент И соединена со вторым входом третьего элемента И, с первым входом третьего

7361

На чертеже приведена блок-схема уст, ройства.

Устройство содержит генератор 1 потока случайных импульсов, управляемый генератор 2 потока случайных импульсов, первый и второй элементы 3 и 4 "Запрет, 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 соецинен с выходом второго элемента 4 "Запрет", первый вход которого через первый блок 7 случайных

1S временных задержек соединен с первым вхоцом 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—

20 со вторым входом первого элемента 3

"Запрет, а вторая группа выходов — со входами дешифратора 10, третий элемент

11 Запрет", выход которого соединен

25 со вторым входом первого элемента ИЛИ

5 и с первым вхоцом третьего элемента

ИЛИ 12, второй элемент И 13, первый вход которого объединен с первым входом второго элемента 4 Запрет, второй

30 блок 14 случайных временных задержек, вхоц которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ 12, а выход - со вторым вхоцом второго элемента ИЛИ 6, второй реверсивный счетчик 15, суммирующий вход которого соединен со вторым

ВКопоМ третьего элемента ИЛИ 12, вычитающий вхоц — 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 входом счетчика 18 общего числа заявок, 45 выход - со входом счетчика 19 числа потерянных заявок, а второй вход — с первыми вхоцами третьего элемента 11

"Запрет и четвертого элемента И 20, вторые входы которых объединены со вхо50 дом счетчика 21 числа отказов каналов обслуживания, а выход четвертого элемента И 20 соединен со вторым ВхопоМ третьего элемента ИЛИ 12 и со входом счетчика 22 прерванных обслуживанием заявок, 55 выход дешифратора 10 через первый переключатель 23 соединен со входом управляемого генератора 2 потока случайных импульсов, четвертый элемент 24 Зап10 6 рет, выход которого соединен с вычитающим вхоцом 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 20, а выход через пятый элемент 26 Ъшрет — со входом пятого элемента И 27, шестой элемент И

28, первый вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ 6, а выходс вычитающим входом третьего реверсивного счетчика 29, суммирующий вход которого соединен с выходом пятого элемента И 27, первая группа выходов че рез седьмой элемент 30 — со входами пятого элемента 26 Запрет и третьего элемента И 17, а вторая группа выходов через элеллент ИЛИ 31 — co вторыми вхоцами четвертого элемента 24

"Запрет и шестого элемента И 28, выхоц первого элемента И 9 соецинен со входом третьего переключателя 32, выходы которого соединены со входами элементов И 17 и 27, выход управляемого генератора 2 потока случайных имнульсов соединен через второй переключатель

33 со входом третьего элемента 11

Запрет".

Устройство работает следующим образом.

Импульсы or 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, Лоступление импульса на вход сложения счетчика занятых каналов увеличивает его код на единицу, что означает занятие 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 многовходового элемента И 9, связанного с разрядами счетчика 8 занятых каналов, появляется сигнал, поступающий на управляющий вход элемента 3 Запрет и на вход элемента И 27.

При этом элемент 3 Запрет" закрывается, элемент И 27 открывается, и импульсы от генератора 1, проходя через элемент ИЛИ 25, открытый элемент 26

Запрет» и открытый элемент И 27, посту73611.0

30 пает на вход сложения счетчика числа заявок, стоящих в очереди и одновременно входят в блок 7 случайных временных задержек. Поступление импульса на вход сложения счетчика заявок, стоящих в очереди, увеличивают его код на единицу, что означает появление в очереди еще одной заявки. Импульс блока случайных временных задержек, 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 завершение обслуживания одного задания и начало обслуживания одной из заявок, стоя цих в очереди.

В момент времени, когда все места

B очереди заняты, на выходе многовходового элемента И 30, 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 17 открывается и импульсы от генератора 1 проходят через элемент И 1 7, имитируя по, ток заявок, получивших отказ в обслуживании, число которых подсчитывается счетчиком 1 9 потерянных заявок, Импульс от генератора 2, имитирующий момент выхода из строя одного иэ обслуживающих каналов, при отсутствии на выхоце элемента И 9 сигнала, что означает наличие хотя бы одного свободного канала, проходит через открытый элемент 11 "Запрет", элемент ИЛИ

5 и открытый элемент 3 "Запрет на вход сложения счетчика числа занятых . каналов и увеличивает его код на единицу. имитируя отключение одного канал вследствие его неисправности. Одновременно 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 кана1

55 лов и в модели имитируется состояние, при котором часть каналов занята обслуживанием, а остальные находятся в ремонте, элемент 3 Запрет" закрывается, элемент И 27 открывается, импульсы от генератора 2 проходят через элемент ИЛИ 25 и открытые элементы 26 и 27 "Запрет", на вход сложения счетчика заявок, стоя цих 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, HB выходе многовходовой схемы

ИЛИ 31 появляется сигнал, поступаюший на вход элемента И 28 и управляющий вход элемента "Запрет". При этом элемент И 28 открывается, а элемент 24

"Запрет" закрывается и импульсы от блоков 7 и 14 случайных временных задержек поступают на вычитающий вход счетчика 29 длины очереди, при этом импульсы блока 7 имитирует конец обслуживания одной заявки и начало обслуживания llpyгой заявки из очереди, а импульсы 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 30 появляется сигнал, поступаюший на управляющие входы элементов 11 и 26 "Запрет" и элемента И 20.

Элементы 11 и 26 Запрет закрываются, элемент И 20 открывается и импульсы от генератора через элемент И 20 поступают на вход счетчика заявок, обслуживание которых прерывается отказами обслуживающих каналов. Одновремен но импульсы от генератора 2 проходят через элемент ИЛИ 12 в блок 14 случайных временных задержек и поступают на вход сложения счетчика 1 5 числа неисправных (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 случа йны х временны х заде ржек, п ос тупеют соответственно на вычитаюшие входы счетчика 15 ° неисправных каналов и счетчика 29 заявок в очереди.

Следовательно, каналы, занятые заявками, обслуживание которых было прервано в результате abnoga этих каналов из строя, освобождаются и начинают обслуживание заявок, стоящих в очереди лишь через время, необходимое цля воссжновления их работоспособности (считывание единиц из счетчика 29) производится импульсами блока 14 случайных временных задержек. Импульсы блока 7 10 генераторов случайных временных интервалов, имитирующих продолжительность обслуживания заявок, в этом режиме ис-. пользуются для списывания единиц из счетчика 15 неисправных каналов. Необходимое соответствие между числом импульсов, поступивших на вычитающие входы счетчиков 30 и 15, достигается за счет наличия петли обратной связи, образованной элементами ИЛИ 16, И 13 >0 и 4 Запрет.

Статистические - характеристики функционирования СИО, моделируемой данным устройством, вычисляются известными метоцами на основе показаний счетчика общего числа поступивших заявок счетчика заявок, получивших отказ в обслуживании из-за отсутствия свободных каналов в системе и свободных мест для ожидания в очереди и счетчика неполностью обслуженных заявок, обслуживание которых было прервано выходом из строя одного из каналов обслуживания, когда все . места цля ожидания в очереци заняты.

3$

Формула изобретения

Устройство цля моделирования систем массового обслуживания, содержащее первый реверсивный счетчик, первая группа выходов которого через дешифратор и первый переключатель соединена со входом управляемого генератора потока случай45 ных импульсов, à BT oðàÿ группа выходов первого реверсивного счетчика через первый элемент И соединена с первым вхо« дом 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 вхо1О 10 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 ьходами 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, о т л ичающееся тем,что,сцелью расширения функциональных возможностей устройства за счет моделирования очереди с ограничением оно содержит пятый и шестой элементы NJlH, четвертый, пятый и шестой элементы Запрет", пятый, шестой и сецьмой элементы И, третий переключатель и третий реверсивный счетчик, суммирующий и вычитающий входы которого соединены соответственно с выходами пятого и шестого элементов И, первая группа выхоцов третьего реверсивного счетчика через сецьмой элемент И соецинена со вторым вхоцом 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 входамн четвертого элемента "Запрет и шестого элемента И, вторые входы которых соединены с выходом второго элемента

ИЛИ, выход четвертого элемента Запрет ,соединен с вычитающим входом первого

11 7361 реверсивного счетчика, вь ход 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 выходом генера-тора потока случайных импульсов и уп10 равляемого генератора потока случайных импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 519716, кл. 5 06 F 15/20, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

М 517896, кл. G 06 Р 15/20, 1973 (прототип).

С оста в и тель А. Ка р асов

Редактор А. Мотыль Техред И. Асталощ Корректор Т.. Скворцовг

За к а з 22 7 7/7 Тираж 751 Подписное

UHHHIlH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7(, 35, Раушская наб., д. 4/5

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