Устройство для моделирования систем массового обслуживания

(прототип). 4 омако,ельство СССР20, 1973ьство СССР20, 1983 к ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯСИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ, содержащее генератор заявок, выполненныйв виде генератора потока случайныхимпульсов, выход которого соединен свходом счетчика общего числа заявок,с информационным входом первого элемента запрета и первым входом первогоэлемента И, выход которого соединенс входом счетчика числа потерянныхзаявок, выход первого элемента запрета подключен к информационномувходу второго элемента запрета и первому входу второго элемента И, выходкоторого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика числа заявов очереди, выход второго элементазапрета соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика занятыхканалов обслуживания, группа разрядных выходов которого соединена соответственно с входами первого многовходового элемента И, выход которогосоединен с управляющим входом второгоэлемента запрета и вторым входом второго элемента И, группа разрядныхвыходов реверсивного счетчика числазаявок 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 третьегоэлемента 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 ей функциональных возможностей путем моделирования очереди с квантованным обслуживанием, оно дбполнительно содержит счетчик дополнительных квантов обслуживания, элемент ИЛИ и ве- Я роятностно-распределительный блок, состоящий из триггера, двух элементов И и двух генераторов импульсов, выходы которых" соединены со счетным входом триггера, прямой и инверсныйвыходы которого подключены соответсгвенно к первым входам первого и второго элементов И, причем выход элемента ИЛИ через блок случайных временных задержек соединен с вторымивходами элементов И вероятностно-распределительного блока, выход первогоэлемента И которого соединен с первымвходом элемента ИЛИ и с,входом счетчика дополнительных квантов обслуживания, выход второго элемента И вероятностно-распределительного блокасоединен с вторыми входами третьегои четвертого элементов И и информа1111172 40 45 ционным входом третьего элемента запрета, выход четвертого элемента Иподключен к второму входу элемента Изобретение относится к вычислительной технике и Может быть использовано 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 рянных заявок 11.Однако это устройство не предусмат ривает организации очереди из потока поступающих заявок, когда все каналы обслуживания заняты. 5Наиболее близким техническим ре.шенйем к изобретению является устрой" ство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор потока случайных импульсов, 20 элементы И, ИЛИ, ЗАПРЕТ, многовходовые элементы И, ИПИ, 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 30 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 вероятностьюможет 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 входомсчетчика общего числа заявок, с информационным входом первого элементазапрета и первым входом первого элемента И, выход которого соединен свходом счетчика числа потерянных заявок, выход первого элемента запретаподключен к информационному входувторого элемента запрета и первомувходу второго элемента И, выход которого соединен с суммирующим входомреверсивного счетчика числа заявокв очереди, выход второго элемента запретг соединен с суммирующим входомреверсивного счетчика занятых каналов обслуживания, группа разрядныхвыходов которого соединена соответственно с входами первого многовходового элемента И, выход которого соединен с управляющим входом второгоэлемента запрета н вторым входомвторого элемента И, группа разрядныхвыходов реверсивного счетчика числазаявок в очереди подключена соответственно к входам второго многовходового элемента И, выход которого соединен с управляющим входом первогоэлемента запрета и вторым входомпервого элемента И, разрядные выходы реверсивного счетчика числа заявокв очереди подключены соответственнок входам многовходового элемента ИЛИ,выход которого соединен с первымивходами третьего и четвертого элементов И, управляющим входом третьегоэлемента запрета, выход которогосоединен с вычитающим входом реверсивного счетчика числа занятых каналов обслуживания, и блок случайныхвременных задержек, введены счетчикдополнительных квантов обслуживания,элемент ИЛИ и вероятностно-распределительный блок, состоящий из триггерадвух элементов И, двух генераторовимпульсов, выходы которых соединенысо счетным входом триггера, прямой иинверсный 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. 20На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг.2 - блок случайных задержек; на фиг.3 - вероятностно-распре-делительный 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- З 0 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 19Блок 13. случайных временных задержек содержит (п) элементов ИЛИ-НЕ 20, (й) элементов ИЛИ 21, (И) элементов НЕ 22, элемент ИЛИ 23 и о 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 м.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 тедеИмпульс 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 поступает на выход блока 13 случайных временных задержек. Вероятностно-распредеЛительный блок 14 работает следующим образом.Пустьимпульсы от обоих генераторов следуют с частотой, равной 1/, где Х - длина интервала между смежными импульсами для каждого генератора. Пусть импульс от генератора 29 приходят после соответствующих импульсов генератора 28 со сдвигом Тогда можно утверждать, что триггер 30 на любом промежутке времени длинойв течении временинаходится в единичном состоянии и в течении времени Ь -) - в нулевои. 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 устройства и с дополнительной вероятностью-и.1-Р = ф- окажется на втором выхходе.Устройство работает следующим об 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, чтоозначает занятие одного канала обслуживания. Импульс, появившийся на выходе блока случайных временных задержек через время, равное случайной 2 О 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 б и 30 элемента И 9. При этом элемент ЗАПРЕТ 6 закрываетея, элемент 9 открывается, и импульсы от генератора 1 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 сиг 45 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.55Сигнал, 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 потребоватьдополнительного кванта обслуживания,В этом случае на выходе вероятностнораспределительного блока 14 появляется сигнал, поступающий на вход счетника 4 и числа дополнительных квантовобслуживания и через третий вход элемента ИЛИ 12 на блок 13 случайныйвременных задержек, имитируя поступление заявки напродолжение обслуживания очередным квантом. Если жекванта обслуживания хватило, то наединичном выходе вероятностно-распределительного блока 14 появляетсясигнал, который через открытый элемент И 10 поступает на вычитающийвход счетчика заявок в очереди и списывает из него "единицу", имитируяснятие заявки из очереди, и черезоткрытый элемент И 11 и второй входэлемента ИЛИ 12 поступает на входблока 13 случайных временных задержек, что означает начало обслуживания снятой из очереди заявки, а такжепоступает на вход закрытого элементаЗАПРЕТ.Пока в очереди находится хотя быодна заявка, на выходе многовходовогоэлемента ИЛИ 19, соединенного с разрядами счетчика 18 заявок в очереди,присутствует сигнал, поступающий навторой вход элемента И 10, на второйвход элемента ЗАПРЕТ 7 и на первыйвход элемента И 11. Наличие такогосигнала держит элементы И 11 и 1 О воткрытом состоянии, а элемент ЗАПРЕТ7 - в закрытом состоянии,Таким образом, введение в составустройства для моделирования системмассового обслуживания вероятностнораспределительного блока, счетчикадополнительно кванта обслуживания,а также элемента ИЛИ позволяет расширить функциональные возможности иповысить точность моделирования путеммоделирования процессов квантованногообслуживания заявок.Статистические характеристики функционирования СИО, моделируемой данным устройством, вычисляются известными методами на основе показаний счетчика общего числа поступивших заявок, счетчика заявок, получивших отказ в обслуживании из-за отсутствия1111172свободных каналов в системе и свобод- также счетчика дополнительных кван-,ных мест для ожидания в очереди, а тов обслуживания.фиг.ЗСоставитель В. ФукаловРедактор М. Циткина Техред М,Надь Корректор М. ШарошиЗаказ 6312/40 Тираж 698 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4