Устройство для моделирования систем массового обслуживания

р С 06 Г 15 20 ЫЙ КОМИТЕТ СССР БРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГ ГОСУДАРСТВЕНПО ДЕЛАМ И ИЙЗОБРЕТЕНИЯЕТЕЛЬСТВУ т(прототип ).54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУ)1(ИВАНИЯ,содержащее генератор заявок, выходкоторого подключен к входу счетчика общего количества заявок, счетчик количества необслуженных заявок,первый генератор случайных последОвательностей импульсов, выход которого соединен с первым входомпервого элемента И, выход которогоподключен к входу первого счетчикаколичества отказов, формировательодиночного импульса, второй, третий и четвертый элементы И, первый, второи, третий и четвертыйэлементы ИЛИ, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышенияточности моделирования и расширения функциональных возможностей.устройства путем учета режимовфункционирования, оно содержитгенератор случайных интерваловвремени подготовки, три дифференцирующие цепочки, генератор случай-.ных интервалов времени работы,шесть элементов И, генератор случайных интервалов времени восстановления, счетчик количества срывов обслуживания заявок, счетчикколичества обслуженных заявок, счетчик общего количества отказов,счетчик количества необслуженныхзаявок, элемент задержки, второйи третий генераторы случайных последовательностей импульсов, второйи третий счетчики количества отство СССР 1977. во СССР 1979ОПИСАНИЕ И АВТОРСКОМУ С казов и триггер, выход которогойодключен к инверсному входу пятого элемента И, второму входу первого элемента И и входу первой дифференцирующей цепочки, выход которой соединен с входом генератораслучаиных интервалов времени подготовки, выход которого подключенк первому входу шестого элементаИ и входу второй дифференцирующеи цепочки, выход которой соединен с первым входом четвертого элемента И и входом седьмогоэлемента И, выход которого подключен квходу. генератора случайных интервалов времени работы, установочныи вход которого соединен с выходом восьмого элемента И, а выходгенератора случайных интерваловвремени работы подключен к первому входу восьмого элемента И и квходу третьей дифференцирующей цепочки, выход которой соединен спервым входом третьего элементаИ и входом девятого элемента И,выход которого подключен к входусчетчика количества обслуженныхзаявок и к первому входу четвертого элемента ИЛИ, выход которогосоединен с единичным входом триггера, нулевой вход которого подключен к выходу десятого элементаИ, выход генератора случайных интервалов времени восстановления соединен с вторым входом третьего ичетвертого элементов И, с первымвходом второго элементаИ и инверсными входами седьмого, девятогои десятого элементов И, выход четвертого элемента И подключен к первому входу первого элемента ИЛИ,выход которого соединен с входомсчетчика количества срывов обслуживания заявок и вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход третьего элемента И подключен к второмувходу первого элемента ИЛИ, выход1 а 4 З 661 5 10 15 20 Формирователя одиночного импульса соединен с третьим входом четвертого элемента ИЛИ и входом элемента задержки, выход которого подклю чен к входу генератора заявок, выход которого соединен с входом де.сятого элемента И, пятого элемента И и вторым входом второго элемента И, выходы пятого и Второго элементов И подключены к соответствующим входам второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом счетчика количества необслуженных заявок, выход второго генератора случайных последовательностей импульсов подключен к второму входу шестого элеИзобретение относится к вычислительной технике и может, быть использовано при моделировании систем массового обслуживания (СИО).Известно устройство для моделирования СМО, Содержащее геиераторы случайных последовательностей импульсов, генератор импульсов, счетчик, реверсивные счетчики, многоканальный блок случайных времен. ных задержек, элементы И, элементы . ИЛИ и блок синхронизации. Устройство позноляет моделировать системы массового обслуживания с учетом возможностей возникновения отказов и устранения этихотказов 1 1.Однако данное устройство не предусматривает других возможных режимон Функционирования, характерных для многих реальных систем, а именно режимов ожидания и подготонки, атакже не учитывает влияния интервала времени восстановления на процесс функционирования системы с учетом режимов и динамики,Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для моделирования СМО, содержащее управляемый генератор случайного потока импульсов, выход которого соединен с входом счетчика числа .отказов и первыми нходами первого элемента ЗАПРЕТ и первого элемента И, выход которого подключен к входу счетчика неполностью обслуженных заявок и первым входам счетчика неисправных каналов и первого элемента И 31 И, второй вход которого соединен с ныходом первого элемента . ЗАПРЕТ, первый блок генераторов случайных интервалов времени, вход которого подключен к выходу первого элемента И 31 И, а выход соединен с пеРвым входом второго элемента И 31 И,мента И, выход которого соединенс входом второго счетчика количества отказов и первым входом третьегоэлемента ИЛИ, выходы первого и восьего элементов И подключены соответртвенно к второму и третьему входамтретьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом генератораслучайных интервалов времени восстановления и входом счетчика общегоколичества отказов, выход третьегогенератора случайных последовательностей имйульсов подключен к второму входу восьмого элемента И, выход которого соединен с входом тре.тьего счетчика количества отказов.второи нходкоторого подключеНквыходу второго элемента ЗАПРЕТ., выходы счетчика неисправных каналовсоединены с входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключенк первым входам второго элементаЗАПРЕТ и второго элемента И, выходкоторого соединен с вторым входомсчетчика неисправных каналов, счетчик числа занятых каналов, вычитающий вход которого соединен с выходом. второго элемента ИЛИ, перваягруппа выходов счетчика числа занятых каналов через последовательносоединенные дешифратор и ключ подключена к входу управляемого генератора случайных последовательностей импульсов, вторая группа выходов счетчика числа занятых каналов соединена с входами третьегоэлемента И, выход которого подключен к вторым входам первого элемента ЗАПРЕТ и первого элемента: И, четвертый и пятый элементы ИЛИ,блок элементов И, блок элементов ЗАПРЕТ, блок случайных временных задержек, счетчик необслуженных заявок, счетчик общего числа заявок и второй блок генераторов случайных временных интервалов, группа 30 выходов которого подключена соответственно к группам входов счетчика общего числа заявок, блока элементов ЗАПРЕТ, и блок элементов И,выходы которого соединены с входами счетчика необслуженных заявок,выход третьего элемента И подключенк входам блока элементов И и блбкаэлементов ЗАПРЕТ, выходы которогосоединены с входами четвертого эле 40 мента И 31 И и блока случайных временных задержек, выходы которого,подключены к входам пятого элемента И 31 И, выход которого соединен с15 20 генератора случаиных интервалов времени работы подключен к первому, входу восьмого элемента И и входу третьей дифференцирующей цепочки, выход которой соединен с первым входом третьего элемента И и вхоЗ 5 дом девятого элемента И, выход ко. торого подключен к входу счетчикаколичества обслуженных заявок и первому входу четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с еди ничным входом триггера, нулевойвход которого подключен к выходу десятого элемента И, выход генератора случайных интервалов времени восстановления соединен с вто рым входом третьего и четвертогоэлементов И, первым входом второго элемента И и инверсными входами седьмого, девятого и десятого элементов И, выход четвертого элемента И подключен к первому входу первого элемента И 33 И, выход которого соединен с входом счетчика количества срывов обслуживания заявок и вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход третьего элемента И подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, выход фординен с третьим входом четвертогоэлемента ИЛИ и входом элемента60 задержки, выход которого подключенк входу генератора заявок, выходкоторого соединен с.входом, десято"го элемента И, пятого элемента Ии вторым входом второго элементаИ, выходы пятого и второго элеменвторым входом второго элемента ЗАПРЕТ, выход четвертого элемента ИЛИ подключен к суммирующему входу счетчика числа занятых каналов 2 ),Недостатком данногв устройства является невозможность моделирования таких наиболее характерных режимов функционирования для большинства реальных СМО, как режим ожи дания и режим подготовки СМО к обслуживанию заявок.Кроме того, не учитывается влияние моментов начала и окончания режима восстановления на функционирование системы. Большой класс реальных систем имеет следующий цикл функционирования: система находится в режиме ожидания, с приходом заявки система переходит в режим подготовки, по окончании которого - в режим работы. После того, как заявка обслужена, систе. ма вновь переходит в режим ожида-. ния, В каждом из этих режимов в системе возможно возникновение отказа и система переходит в режим восстановления, Если отказ возник, в режиме ожидания, система не может перейти в режим подготовки, пока не закончится восстановление. При . этом заявки, поступившие в систему, теряются. Заявки теряются также и в том случае, если отказ наступил в режиме работы или в режиме подготовки, если восстановление не закончилось до начала режима работы. Если восстановление закончилось до начала режима работы и система может быть подготовлена к работе, заявКа обслуживается.Цель изобретения - повышение точ ности моделирования и расширение функциональных возможностей устройства путем учета режимов функционирования-воспроизведения режимов ожидания, подготовки, работы и восстановления с учетом влияния интервала времени восстановления на процессфункционирования системы.Цель достигается тем, что в . устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор заявок, выход которого подключен к входу счетчика общего количества заявок, счетчик количества необслуженных заявок, первый генератор случайных последовательностей импульсов, выход которого сое динен с.первым входом первого элемента И, выход которого подключен к входу первого, счетчика количества отказов, формирователь одиночно. го импульса, второй, третий и чет вертый элементы И, первый, второй, третий и четвертый элементы И 31 И, введены генератор случайных интервалов времени подготовки, три дифференцирующие цепочки, генератор;случайных интервалов времени работы, шесть элементов И, генератор слу чайных интервалов времени восстановления, счетчик количества срывов обслуживания заявок, счетчик ко личества обслуженных заявок, счетчик общего количества отказов, счетчик количества необслуженных заявок, элемент задержки, второй и третий генераторы случайных 10 последовательностей импульсов,второй и третий счетчики количест-а ва отказов и триггер, выход которого подключен к инверсному входупятого элемента И, второму входу первого элемента И и входу первой дифференцирующей цепочки, выход которой соединен с входом генератора случайных интервалов времениподготовки, выход которого подключен к;первому входу шестого элемента И и входу второй дифференцирующей цепочки, выход которой соединен с первым входом четвертогоэлемента И и входом седьмого элемента И, выход которого подключен к входу генератора случайных интервалов времени работы, установочный вход которого соединен с выходом восьмого элемента И, а выход мирователя одиночного импульса.соеводит систему в режим подготовки.По окончании режима подготовки система переходит в режим работы, апо окончании режима работы - в режим ожидания. Очередная заявкапроходит в СМО только в режимеожидания, а заявки, поступившиев других режимах, теряются. В СМОодновременно на обслуживании не мо. жет находиться более одной заявкиВ режимах ожидания, подготовкии работы могут возникнуть отказы.При возникновении отказа сразу женачинается восстановление. Еслиотказ наступил в режиме ожидания,система не может перейти в режим подготовки до тех пор, пока не закончится восстановление, при этом вновь поступившие заявки получают отказ в обслуживании. Отказы, возникшие в режиме подготовки, не приводят к срыву обслуживания, заявки, если восстановление и подготовказакончены до начала режима работы, в противном случае обслуживание заявки срывается. Срыв и обслуживание заявки происходят также при наступлении отказа в режиме работы.Устройство работает следующим образом.Импульс с выхода формирователя 1 через элемент 2 задержки запускает генератор 3 заявок, а также через элемент ИЛИ 4 поступает на единичный вход триггера 5. На выходе триг гера 5 начинает формироваться временной интервал, соответствующий режйму ожидания, Интервал времени ожидания заканчивается с поступлением на нулевой вход триггера 5 импульса от генератора 3 заявок через элемент И б, Этот момент соответствует поступлению заявки в СМО. По окончании интервала времени ожидания на выходе дифференцирующей цепочки 7 формируется импульс, кото рый запускает генератор 8 случайных интервалов времени подготовкиНа выходе генератора 8 формируется интервал времени, соответствующий режиму подготовки. По окончании интервала времени подготовки на выходе дифференцирующей цепочки 9 формируется импульс, который через эле мент И 10 запускает генератор 11 случайных интервалов времени работы. На выходе генератора 11 формируется интервал времени, соответст. вующий режиму работы. По окончании интервала времени работы на выходе дифференцирующей цепочки 12 формируется импульс, который через элементы И 13 и ИЛИ .4 поступает на ециничный вход триггера 5, после чего .система переходит в режим ожидания. Этот же импульс поступает на счетчик 14 количества об".,луженных заявок. 50 тов И подключены к соответствующимвходам второго элемента ИЛИ, выход,Которого соединен с входом счетчика количества необслуженных заявок,выход второгогенератора случайныхпоследовательностей импульсов подключен к второмувходу шестогоэЛемента И, выход которого соединенс входом второго счетчика количества отказов и первым входом третьегоэлемента ИЛИ, выходы первого и восьмого элементов И подключены соответственно к второму. и третьему входам третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом генератора случайных интервалов времени 15восстановления и входом счетРикаобщего количества отказов, выходтретьего генератора случайных последовательностей импульсов подключен к .второму входу восьмого элемента И, выход которого соединен свходом третьего счетчика количества отказов.На чертеже изображена схема предлагаемого устройства. 25Устройство. содержит формирователь 1 одиночного импульса, элемент2 задержки, генератор 3 заявок,четвертый элемент ИЛИ 4, триггер5, десятый элемент И б, первую дифференцирующую цепочку 7, генератор8 случайных интервалов времениподготовки, вторую дифференцирующую цепочку 9, седьмой элемент И 10генератор 11 случайных интерваловвремени работы, третью дифференцирующую цепочку 12, девятый элемент И 13, счетчик 14 количестваобслуженных заявок, первый 15 второй 16 и третий 17 генераторы случайных последовательностей. импульсов, 40первый 18,шестой 19 и восьмой 20 элементы И, третий элемент ИЛИ 21, первый 22, второй 23 и третий 24 счетчики количества отказов, счетчик25 общего количества отказов, генера 45тор 26 случайных интервалов. временивосстановления, четвертый элементИ 27, первый элемент ИЛИ 28, счетчик 29 количества срывов обслуживания заявок, третий 30 и пятый 31элементы И; второй элемент ИЛИ 32,счетчик 33 количества необслуженных заявок, второй элемент И 34 исчетчик 35 общего количества заявок.Устройство моделирует работуСМО, имеющей следующие режимы функ.ционирования: ожидание, подготовка, работа (обслуживание заявки)и восстановление. В режиме восстановления система может находитсяодновременно с режимом ожидания 60и подготовки, в зависимости от того, в каком режиме наступил отказ.При отсутствии отказов в исходномсостоянии СМО находится в режимеожидания. Поступившая заявка переВ любом из режимов - ожидания, подготовки и работы - возможно возникновение отказа. Возникновению отказов соответствует появление импульсов на выходах генераторов 15-17 случайных последовательностей импульсов соответственно для режимов ожидания, подготовки и работы. Эти импульсы через соответствующие элементы И 18-20 поступают на элемент ИЛИ 21, а также на счетчики 22-24 количества отказов в каждом режиме. С выхода элемента ИЛИ 21 импульс поступает на счетчик 25 общего количества отказов, а также запускает генератор 26 случайных интервалов времени восстановления. На выходе.генератора 26 начинает формироваться интервал времени, соответствующий ре жиму восстановления. Система функционирует таким образом, что отказы, возникшие в режимах ожидания и подготовки, не приводят к срыву ,обслуживания заявки, если восстановление и.подготовка могут быть закончены до начала интервала времени Работы. При этом восстановление идет параллельно с ожиданием или подготовкой, причем подготовка не начинается, пока не закончится восстановление отказа, возникшего в режиме ожидания. Если восстановление не закончилось к моменту начала режима работы, импульс с выхода дифференцирующей цепочки 9.не проходит на генератор 11, так как элемент И 10 блокирован напряжением с выхода генератора 26, а через элементы И 27 и ИЛИ 28 поступаЕт на счетчик 29 количества срывов -обслуживания заявок. Этот же импульс через элемент ИЛИ 4 поступает на единичный вход триггера .5, после чего система переходит в режим ожидания, Очередная заявка не поступает в систему до тех пор, пока не закончится восстановление, так как элемент И 6 блокирован напряжением с выхода генератора 26.Если отказ возник в режиме работы, обслужива 0 5 Йие заявки прекращается. При этом импульс, имитирующий отказ, с выхода генератора 17 через элемент И 20 поступает на установочный входгенератора 11 и интервал времениработы заканчивается, Импульс, появившийся на выходе дифференцирую"щей цепочки 12, не поступает насчетчик 14 количества обслуженныхзаявок, так как элемент И 13 блокирован напряжением с выхода генератора 26, а через элементы И 30и ИЛИ 28 поступает на счетчик 29срывов обслуживания заявок, а через элемент ИЛИ 4 поступает на единичный вход триггеРа 5; после чегосистема переходит в режим ожида: ния.Одновременно,на обслуживании ,не может находиться более одной заявки, поэтому заявки, поступившиев моменты времени,когда система ненаходится в режиме ожидания, черезэлементы И 31 и ИЛИ 32 поступают .на счетчик 22. Заявки, поступив шие в моменты, когда система находится в режиме восстановления, также не обслуживаются и через элементы И .34 и ИЛИ 32 поступают на счетчик 33 количества необслуженныхзаявок. Счетчик 35 подсчитываетобщее количество заявок.Сравнивая показания счетчиков,можно оценить различные вероятностные характеристики СМО, в том чис-ле вероятности обслуживания заявок,необслуженных заявок и.срывов обслуживания, а также вероятности возникновения отказов в каждом режиме идругие показатели, характеризующиепроцесс обслуживания заявок и функционирования СМО.Предлагаемое устройство по сравнению с известным повышает точность,моделирования и значительно расширяет функциональные возможности моделируемой СМО, позволяя при этоммоделировать широкий класс реальносуществующих перспективных системс учетом режимов и динамики функционирования.1043661 Составитель И. ДубининаГ. Безвершенко Техред Т.фанта Корректор Л.Бокшан а каз 7 113 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,9/52 Тираж 706 ИИПИ Государственного коми по делам изобретений и отк 5, Москва, Ж, Раушская Подписнота СССРтийб. д. 4/5