Устройство для моделирования систем массового обслуживания

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСецналнстнческнхРеспублик(22) Заявлено 080781 (21 3322207/18-24 51 М. Кл.з С 06 Г 15/20 с присоединением заявки Но -(23) Приоритет -Госуларственный комитет СССР по лелам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 150383 А.Я. Матов, В.Н. Шпилев, Ю,П. Ни Н.В. Валясников 72) Авторыизобретени(71) Заявите 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВ ОВСЛУШВАНИЯ5 20 Устройство относится к вычислительной технике и может быть использовано для статистического моделирования приоритетных систем массового;обслуживания (СМО).Известно устройство для моделирования СМО, содержащее генераторыобслуженных заявок, регистр управляющего слова дешифратор, элементыИЛИ, блоки элементов ИЩ ,Это устройство не позволяет моделировать СМО с ограниченной очередью,ненадежным обслуживающим прибором,определить .характеристики систем.Наиболее близким к изобретениюявляется устройства для моделирования СМО, содержащее генератор импульсов, первый, второй и третий счетчики, элемент ЗАПРЕТ, элемент И, первый и второй генераторы случайногопотока импульсов, реверсивный счетчик и блок сравнения, причем выходпервого генератора случайног 6 потокаимпульсов соединен с первым счетчиком и первым входом элемента И, ачерез элемент ЗАПРЕТ - с суммирующимвходом реверсивного счетчика, связанного с блоком сравнения, выходэлемента И соединен с,вторым счетчиком, выход второго генератора случайного потока импульсов соединен также с одним управляющим входом генератора импульсов 2 .Однако это устройство не позволяет моделировать СМО с произвольным числом входных потоков, абсолютным приоритетом, очередью, различными дисциплинами возобновления обслуживания после восстановления обслуживающего прибора.Цель изобретения - расюирение функциональных воэможностей устройства за ечет моделирования различных дисциплин возобновления обслуживания произвольного числа входных потоковПоставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор случайного потока импульсов и первый измерительный канал, состоящий из первого элемента ЗАПРЕТ, генератора импульсов, первого элемента И, блока случайной временной задержки, двух элементов ИЛИ, трех счетчиков импульсов, реверсивного счетчика, генератора случайных импульсов, выход которого соединен с входОм первого счетчика импульсов, информационным входом первого элемента ЗАПРЕТ н первым входом перво 1005067.го элемента И, второй вход которого подключен к выходу блока сравнения . и управляющему входу первого элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с суммирующим цходом реверсивного счетчика, разрядные выходы которого подключены соответственно к входам первого элемента ИЛИ, выход переполнения реверсивного счетчика соединен с входом блока сравнения, выход первого элемента И подключен к входу 10 второго счетчика, выход генератора случайного потока импульсов соединен с входом запрета работы генератора импульсов, дополнительно введены общий элемент И, общий элемент 15 ЗАПРЕТ, две группы по (п) элементов ИЛИ и (и) измерительных каналов, а в каждый измерительный канал введены второй элемент И, первый триггер и второй элемент ЗАПРЕТ, 1-й измери тельный канал (1=2,п) содержит третий элемент ИЛИ, второй триггер и третий элемент И, -й измерительный канал (1=1, и) дополнительно содержит третий элемент ЗАПРЕТ, причем25 выход генератора случайного потока импульсов соединен с первым входом общего элемента И, информационным входом общего элемента ЗАПРЕТ и первыми входами запрета работы генера торов импульсов 1-х измерительных каналов, управляющий вход общего элемента. ЗАПРЕТ и второй вход общего элемента И объединены и являются . управляющим входом устройства, выход генератора импульсов в каждом измерительном канале подключен к входу блока случайной временной задержки и единичному входу первого триггера, выход блока случайной временной за-держки первого канала соединен с нулевым входом первого триггера, а выход блока случайной временной задержки 1-го канала подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с нулевым 45 входом первого триггера, единичный выход первого триггера в каждом измерительном канале соединен-с информационным входом второго элемента ЗАПРЕТ, а нулевой выход триггера - с первым входом второго элемента И, выход которого подключен квходу запуска генератора импульсов,первые входы всех вторых элементовИЛИ объединеиы и соединены с выходомобщего элемента ЗАПРЕТ, вторые входывсех вторых элементов ЙЛИ объединеныи соединены с выходом общего элемента И, выход второго элемента ИЛИв каждом измерительном канале соединен с управляющим входом второгоэлемента ЗАПРЕТ, выход второго эле- .мента ЗАПРЕТ первого измерительногоканала подключен к входу третьегосчетчика и вычитающему входу ревер сивного счетчика, выход второго элемента ЗАПРЕТ 1-го измерительного канала соединен с входом третьего счетчика, вычитающим входом реверсивного счетчика и нулевым входом второго триггера, единичный вход которого подключен к выходу третьего элемента И, а единичный выход - к первому входу (1-1)-го элемента ИЛИ первой группы, выход которого подключен к управляющему входу третьего элемента ЗАПРЕТ (1-1)-го измерительного канала и второму входу (1-2)-го элемента ИЛИ первой группы, выход первого элемента ИЛИ п-го измерительного канала соединен с вторым входом второго элемента И своего измерительного канала, выход первого элемента ИЛИ М-го измерительного канала соединен с информационным .входом третьего элемента ЗАПРЕТ своего измерительного канала, выход которого подключен к второму входу второго элемента И и к первому входу 1-го элемента ИЛИ второй группы, выход которого соединен с вторым входом (1+1)-го элемента ИЛИ второй группы, третьим входомвторого элемента ИЛИ, вторым входом третьего элемента ИЛИ и вторым входом запрета работы генератора импульсов (1+1)-го измерительного канала, первый вход третьего элемента И 1-го измерительного канала соединен с единичным выходом первого триггера, а второй вход - с первым входом второго элемента ИЛИ этого же измерительного канала.Рассмотрим устройство для моделирования систем массового обслуживания иа примере СИО с тремя потоками заявок на обслуживание.На чертеже изображена блок-схемаэтой модели.Блок-схема содержит первый генератор,1 случайного потока импульсов,первый счетчик 2, первый элементЗАПРЕТ 3, первый элемент И 4, второйсчетчик 5, реверсивный счетчик 6,блок 7 сравнения, первый элементИЛИ 8, третий элемент ЗАПРЕТ 9, второй элемент И 10, генератор 11импульсов, блок 12 случайных временных задержек, первый элемент ИЛИ 13,первый триггер 14, второй элементЗАПРЕТ 15, третий счетчик 16, второйэлемент ИЛИ 17, третий элемент И 18,второй триггер 19, элементы ИЛИ 20и 21 второй и первой группы, второйгенератор 22 случайного потока импульсов, общий элемент ЗАПРЕТ 23,общий элемент И 24, управляющийвход 25 устройства,Генераторы 1 случайного потокаимпульсов имитируют входные потокизаявок на обслуживание различныхприоритетов. Генераторы генерируютимпульсы со случайным периодом повторения Т .Счетчики 2 считают общее число поступивших на обслуживание, заявок различных приоритетов.Счетчики 5 считают число заявок различных приоритетов, получивших отказ в обслуживании по причине занятости всех мест в очереди.Реверсивные счетчики б имитируют очередь в СМО. 10Генераторы 11 импульсов и одноканальные блоки 12 случайных временных задержек имитируют обслуживающий прибор со случайным временем обслуживания. 15Счетчики 16 считают число обслуженных заявок различных приоритетов.Генератор 22 случайного потока импульсов генерирует импульсы, ими тирующне отказы обслуживающего прибора. Генератор генерирует импульсы со случайным периодом повторения Т и случайной длительности Г , имитирующей время восстановления обслу живающего прибора.Устройство может работать в двух режимах: в режиме моделирования СМО с возобновлением обслуживания после восстановления обслуживающего прибора с прерванной отказом заявки и в режиме моделирования СМО с возобновлением обслуживания с заявки высшего приоритета.Устройство работает следующим образом.Режим моделирования СМО с возобновлением обслуживания после восстановления обслуживающего прибора с пре ванной отказом заявки.40На управляющий вход 25 устройства подается нулевой сигнал, элемент И 24 находится в закрытом состоянии, а элемент ЗАПРЕТ 23 . - в открытом. Рассмотрим ррботу канала моделирования на примере второго канала. В исходном состоянии триггер 14 этого канала находится в нулевом состоянии, элемент И 10 - в открытом. Импуль от .генератора 1 случайных 50 импульсов этого канала через открытый элемент ЗАПРЕТ 3 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 6, который ведет подсчет поступивших импульсов, имитируя занятие заявками мест в очереди, Разрешающий потенциал с выходов разрядов реверсивного счетчика б через многовходовый элемент ИЛИ 8 и открытые элементы ЗАПРЕТ 9 и И 10 запускает генератор 11 импульсов своего канала 60 моделирования, а через элемент ИЛИ 20. запрещает работу генератора 11 им-. пульсов третьего канала моделирования. Импульс с выхода генератора 11 импульсов поступает в одноканаль ный блок 12 случайных временных задержек и устанавливает триггер 14 вединичное состояние, закрывая тем самым элемент И 10 и запрещая повторный запуск генератора 11 импульсов, Задержанный импульс через открытый элемент ЗАПРЕТ 15 уменьшает содержимое реверсивного счетчика бна единицу, имитируя окончание обслуживания одной заявки и освобождение одного места в очереди, иувеличивает на единицу содержимоесчетчика 16 обслуженных заявок.Имитируя заполнение всех мест вочереди, блок 7 сравнения выдаетсигнал, который закрывает элемент ЗАПРЕТ 3. и открывает элемент И 4.Счетчик 5 начинает считать импульсы- заявки, потерянные по причине за-.нятости всех мест в очереди.Пусть во время обслуживания заявки из второго потока поступает заявка-импульс генератора 1 случайного потока импульсов в первом канале моделирования. Этот импульс, пройдячерез открытый элемент ЗАПРЕТ 3,поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 6. Разрешающий потенциал с выхода разрядов реверсивного счетчика б через многовхо" довый элемент ИЛИ 8 и открытые эле" менты ЗАПРЕТ 9 и 10 запускает генератор 1 импульсов в первом канале моделирования, запрещает работу генератора 11 импульсов второго канала,через элемент ИЛИ 13 устанавливает и триггер в нулевое состояние, а через элемент ИЛИ 17 закрывает схему ЗАПРЕТ 15 во втором канале моделирования., Сигнал с единичного выхода триггера 14 второго канала модели рования никуда не поступает, таккак элемент ЗАПРЕТ 15 находится в закрытом состоянии. Таким образом, с приходом заявки более высокогоприоритета прерывается обслуживание заявки низшего приоритета иначинается обслуживание поступившейзаявки.Пусть во время обслуживания заявки из второго потока в системе пройдет отказ. Имитируя отказ обслуживающего прибора, генератор 22 случайного потока импульсов генерирует импульс, который на время своей длительности останавливает работу генератора 11 импульсовЭтот же импульс, пройдя открытый элемент ЗАПРЕТ 23, открывает элемент И 18, а через элемент ИЛИ 17 закрывает элемент ЗАПРЕТ 15. Импульс с выхода блока 12 случайных временных задержек через элемент ИЛИ 13 устанавливает триггер 14 в нулевое состояние, Сигнал с единичного выхода триггера 14 через открытый элемент И 18 устанавливает триггер 19 в единичное1005067 7состояние. Единичный потенциал с единичного выхода триггера 19 через элемент ИЛИ 21 удерживает в закрытом состоянии элемент ЗАПРЕТ 9 первого канала моделирования, запрещая тем самым обслуживание заявок из первого потока после восстановления обслуживающего прибора. Поэтому после восстановления обслуживающего прибора обслуживание возобновляется с прерванной отказом заявки из это рого потока. После обслуживания прерванной заявки триггер 19 во втором канале моделирования устанавливается в нулевое состояние и открывается элемент ЗАПРЕТ 9 в первом 15 канале моделирования. Для правильного моделирования отказа обслуживающего прибора необходимо, чтобы выполнялась условие и открытый элемент ЗАПРЕТ 9 запрещает работу генератора 11 импульсов, второго канала моделирования, а через открытый элемент И 10 запускает генератор 11 импульсов своего канала. Таким образом, обслуживание в системе возобновляется с заявки высшего приоритета.Устройство позволяет получить следующие характеристики СМО:Р - вероятность обслуживанияоб 1заявки 1-го потока;Р - вероятность отказа в оботк 1служивании заявки 1-гопотока по причине занятости всех мест в очереди;- средняя длина очереди эаяср 1вок 1-го потока.Эти характеристики можно получить по формулеб Ю ИИ 1 И Ъа иоХ где С - минимальная длительностьИ фи 1 Иимпульса, генерируемогогенератором 22 случайного потока импульсов,с - максимальное время зац 9 , держки импульсов в одноканальном блоке 12 слу- Очайных временных задержек.Режим моделирования СМО с возобновлением обслуживания после восстановления обслуживающего прибора с 35 заявки высшего приоритета.На управляющий вход 25 устройства подается единичный сигнал. Элемент И 24 находится в открытом состоянии, а элемент ЗАПРЕТ 23 - в закрытом. 40Пусть во время обслуживания заяв ки из второго потока в системе происходит. отказ обслуживающего прибора. Имитируя отказ обслуживающего прибора, генератор 22 случайного 45 потока импульсов генерирует импульс, который на время своей длительности останавливает работу генератора 11 импульсов, а через открытый элемент И 24 и элемент ИЛИ 17 закрывает элемент ЗАПРЕТ 15. Импульс с выходаблока 12 случайных .временных задержек. через элемент ИЛИ 13 устанавливает триггер 14 в .нулевое состояние. Сигнал с единичного выхода триггера 14 теряетей, так как элемент ЗАПРЕТ 15 и элемент И 18 находятся в закрытом состоянии. Элемент ЗАПРЕТ 9 в первом канале моделирования открыт. Поэтому после восстановления обслуживающего прибора в системе, в 60 случае, если в очереди имеются заявки иэ первого потока, сигнал с выходов разрядов реверсивного счетчика 6 первого канала моделирования через многовходовый элемент ИЛИ 8 65 М 14; Р МР,ов М ф отк М,.кн Мькср, и 3где М ,М М - показания к концуф 61 эксперимента счетчиков 2, 5, 16 -гоканала моделирования;М , - М - показание реверсивного счетчика 6,зафиксированное щраз во время экс"перимента в 1-омканале моделирования.Аналогичным образом работает устройство для моделирования систем массового обслуживания с произвольным числом потоков заявок на обслуживание.Использование устройства для моделирования приоритетных систем массового обслуживания позволит значительно уменьшить затраты на получение характеристик СМО по сравнению с методом статистического моделирования на ЭВМ.Устройство позволяет моделировать широкий круг приоритетных СМО: с произвольным числом входных потоков заявок, абсолютным приоритетом, не,надежным обслуживающим прибором, случайным временем обслуживания, ограниченной очередью, различными дисциплинами возобновления обслуживания после восстановления обслуживающего прибора.формула изобретенияУстройство для моделирования систем массбвого обслуживания, содержащее генератор случайного потока импульсов и первый измерительныйединичный выход первого триггера вкаждом измерительном канале соединен с информационным входом второгоэлемента ЗАПРЕТ, а нулевой выходтриггера - с первым входом второго 5. элемента И, выход которого подключен. к входу запуска генератора импульсов,первые входы всех вторых элементовИЛИ объединены и соединены с выходомобщего элемента ЗАПРЕТ, вторые вхр О ды всех вторых элементов ИЛИ объединены и соединены с выходом общегоэлемента И, выход второго элементаИЛИ в каждом измерительном каналесоединен с управляющим входом вто. рого элемента ЗАПРЕТ, выход второгоэлемента ЗАПРЕТ первого измерительного канала подключен к входу третьего счетчика и вычитающему входу реверсивного счетчика, выход второго.элемента ЗАПРЕТ 1-го измерительногоканала соединен с входом третьегосчетчика, вычитающим входом реверсивного счетчика и нулевым входом второго триггера, единичный вход кото рого подключен к выходу третьегоэлемента И, а единичный выходпервому входу (1-1)-го элемента ИЛИпервой группы, выход которого подключен к управляющему входу третьегоэлемента ЗАПРЕТ (.1-1)-го измерительного канала и второму входу (1-2)-гоэлемента ИЛИ первой группы, выходпервого элемента ИЛИ и-го измерительного канала соединен с вторым входомвторого элемента И своего измерительного канала, выход первого элементаИЛИ М-го измерительного канала соединен с информационным входом третьегоэлемента ЗАПРЕТ своего измерительногоканала, выход которого подключен к О второму входу второго элемента И ипервому входу М-го элемента ИЛИ второй группы, выход которого. соединенс вторым входом (1+1)-го элемента ИЛИ .второйгруппы, третьим входом второго 45 элемента ИЛИ, вторым входом третьегоэлемента ИЛИ и вторым входом запретаработы генератора импульсов (1+1)-гоизмерительного канала, первый входтретьего клемента И 1-го измеритель О ного канала соединен с единичным выходом первого триггера, а второйвход - с первым входом второго элемента ИЛИ этого же измерительногоканала.55 канал, состоящий из первого элемента ЗАПРЕТ, генератора импульсов, первого элемент И, блока случайной временной задержки, двух элементов ИЛИ, трех счетчиков импульсов, реверсивного.счетчика, генератора случайных импульсов, выход которогосоединен с входом первого счетчика импульсов, информационным входом первого элемента ЗАПРЕТи первым входом первого элемента И, второй вход. которого подключен к выходу блока сравнения и управляющему входу первого элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен,с суммирующим входом реверсивного счетчика, разрядные выходы которого подключены соответственно к входам первого элемента ИЛИ, выход переполнения реверсивного счетчика соединен с входом блока сравнения, выход первого элемента И подключен к входу второго счетчика, выход генератора случайного потока импульсов соединен с входом запрета работы генератора импульсов, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет модели-. рования различных дисциплин возоб. новления обслуживания произвольного числа входных потоков, оно дополнительно содержит общий элемент И, общий элемент ЗАПРЕТ, две группы по (и) элементов ИЛИ и (и) измерительных каналов, а в каждый измерительный канал введены второй элемент И, первый триггер и второй элемент ЗАПРЕТ, 1-й измерительный канал (1=2, и) содержит третий элемент ИЛИ, второй триггер и третий элемент И, М-й измерительный канал ф(1=1, и) дополнительно содержит третий элемент 4 ЗАПРЕТ, причем выход генератора случайного потока импульсов соединен с .первым входом общего элемента И, информационным, входом общего элемента ЯАПРЕТ и первыми входами запрета работы генераторов импульсов 1-х измерительных каналов, управляющий вход общего элемента ЗАПРЕТ и второй вход общего элемента И соединены и являются управляющим. входом устройства, выход генератора .импульсов в каждом измерительном канале подключен к входу блока случайной временной задержки и единичному входу первого триггера, выход блока случайной временной задержки .первого канала соединен с нулевым входом первого триггера, а выход блока случайной временной задержки 1-го канала подключен к:первому входу третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с нулевым входом первого триггера,Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 590748, кл. О Об Г 15/20, 1975.2, Авторское свидетельство СССР9 450178, кл. 6 Об С 15/20, 1973