Устройство для моделирования систем массового обслуживания

Союз СоаетскикСоцивпистическикРеспублик ОП ИСАНИЕизоветенияК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 898455сфпо делам изабретеиий и аткрмтий, т1 т 31 р : 2.Одесский ордена Трудового Красного 3 менЖ:фЕЬ:отдполитехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ Изобретение относится к устройствам вычислительной техники, предназначенным для моделирования систем массового обслуживания (СМО) с дотерями.Известны устройства для моделирования систем массового обслуживания, содержащие модель обслуживающего аппарата.Эти устройства моделируют следуютО щую задачу теории массового обслуживания: на некоторый обслуживающий аппарат поступает случайный поток требований. Требуется определить параметры выходного потока, если известны законы распределения временных интервалов между заявками и интервалов времени обслуживания.Известны устройства, работа которых основана на электронно-импульсном принципе, интервалы времени между заявками моделируются интервалами между короткими импульсами, а время обслуживания - временем пребывания 2элемента, имеющего два устойчивых состояния, в состоянии "Занят". В таких устройствах процесс моделиро" вания СМО с потерями сводится к сопоставлению временных интервалов меж" ду заявками и соответствующих им интервалов времени обслуживания. Если временной интервал между заявками больше интервала обслуживания - требование обслужится, в противном случае оно покидает систему. Формирование временных потоков первоначально осуществляется эа счет получения величин невременного характера (случайных кодов)с последующим преобразова" нием их в пропорциональные временные интервалы. Работа таких генераторов основана на совпадении двух кодов - случайного и пропорционального времени, истекшему с момента возникновения случайного кода 11.Однако приборная реализация таких устройств приводит к громоздким и сложным схемам, содержащим больное89845количество логических элементов, счетчики, генераторы и т.п.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для моделиревания обслуживающего аппарата, содержащее генератор случайного, непрерывно изменяющегося напряжения и элементы И, отличающееся от ранее известных тем, что в него дополнительно введены ключ, квантователь, интегратор, ог р раничитель, инвертор, линия задержки и суммирующий усилитель. Устройст- во предназначено для моделирования обслуживающего аппарата в СМО с потерями, а его принцип действия осно" ван на представлении временных интервалов между заявками и интервалов времени обслуживания амплитудными выборками из случайных, непрерывно изменяющихся напряжений и сведенияпроцесса обслувиввния к ик сопоставлению. Заявка считается обслувенной, .если амплитудная виборка, иоделирующая временной интервал между заявками, больше амплитудной выборки, моде лирующей время обслуживания. В противном случае заявка считается потеряной. Представление временных интервалов амплитудными выборками позволило значительно упростить схемотехнические решения и представить результаты моделирования в виде, удобном для последующей обработки 2.Однако устройство имеет узкие функциональные возможности, так как с егоИ помощью можно моделировать только одноканальные СМО с потерями. В тоже.л.время на практике остро стоит необходимость в моделировании многоканальных систем.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования многоканальных систем массового обслуживания с потерями.Поставленная цель достигается43 тем, что в устройство для модели" рования систем массового обслуживания, содержащее генератор сигнала заявок, последовательно соединенные .генератор 1 тактовых импульсов и элемент задержки, регистрирующий блок и модель обслуживающего аппарата, включающую,два элемента И, инвертор и последовательно соединенное гене" ратор сигнала обслуживания, ключ, Я суммирующий усилитель и квантователь, другой вход суммирующего усилителя, соединен с выходом генератора сигнала заявок, управляющий вход квантователя подключен к выходу элемента задержки, первый вход первого элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, дополнительно введены группы моделей обслуживающего аппарата, а в каждой модели обслуживающего аппарата группы - интегратор и компаратор, причем информационный вход интегратора соединен с выходом квантователя, а выходсо входом компаратора, выход которого подключен ко второму входу первого элемента И, входу инвертора и первому входу второго элемента И, выход которого подключен к управляющему входу ключа, выход первого элемента И соединен с установочным входом интегратора, Первые входы первых элементов И, управляющие входы квантователей и вторые входы суммирующих усилителей группы моделей обслуживающего аппарата соединены соответственно, выходы интеграторов и первых эле ментов И группы моделей обслуживающего аппарата подключены к соответствующим выходам регистрирующего блока, второй вход второго элемента И первой модели обслуживающего аппарата соединен с шиной постоянного напряжения, а второй вход второго элемена та И каждой последующей модели обслуживающего аппарата группы соединен с выходом инвертора предыдущей модели обслуживающего аппарата.Предложенное устройство позволяет моделировать задачу определения параметров реальной СМО с упорядоченными приборами. В таких системах случайный поток заявок поступает на й каналов, Если обслуживающий аппарат первого канала будет занят заявка поступает во второй канал, при его занятости - в третий и т.д. При занятости всех й каналов требование покидает систему.На чертеже приведена структурная схема устройства.Устройство содержит группу моделей 1, "1, обслуживающих аппаратов (ОА, в состав которых входят генератор 2 сигнала обслуживания, вырабатывающий случайное, непрерывное отрицательное напряжение, амплитуды которого распределены в соответствии с законом распределения интервалов обс, луживания данного канала; ключ 3,898455 5115 3 40 43 5суммирующий усилитель 4, квантователь 5, работающий в режиме выборки - хранения, интегратор 6, компаратор 7, характеристика которого выбирается таким образом, чтобы на еговыходе был разрешающий потенциал принулевом или положительном напряжениина входе, элементы И 8 и 9 и инвертор 10, генератор 11 сигнала заявок,генератор 12 тактовых импульсов,элемент 13 задержки, регистрирующийблок 14,Принцип действия каждого ОА осно ван на представлении интервалов времени между завками и интервалов времени обслуживания амплитудными выборками и последующего их сопоставления. Причем, если амплитудная выборка, 1 моделирующая интервал времени между заявками, больше амплитудной выборки, моделирующей время обслуживания, считается, что заявка обслужена. В противном случае считается, что она покидает систему. Работа устройства синхронизируется двумя последовательностями импульсов. Импульсы последовательности 51 устанавливают нулевые напряжения на выходах интеграторов. Формирование импульсов последовательности 52 осуществляется по заднему фронту импульсов 51 с помощью элемента задержки 13. По импульсам последовательности 52 квантователи формируют выборку, эна, чения которых сохраняются в течение всего периода, В исходном состоянии на выходах интеграторов всех ОА установлены нулевые напряжения,. гене-раторы заявок и обслуживания формируют непрерывные, случайно изменяющиеся напряжения, ключ 3 ОА 1 замкнут, так как на входы элемента И 9 поданы разрешающие напряжения, клю" чи последующих ОА разомкнуты, так как на первые входы элементов И 8 подается запрещающее напряжение с выходов инверторов предыдущей модели обслуживающего аппарата. После пуска устройства, в момент времени й по импульсу последовательности 5 квантователи всех ОА сформируют амплитудные выборки из входных напряже" ний. Так как ключ 3 замкнут, процесс обслуживания будет моделироваться ф только в ОА 11. Пусть в момент времени амплитуда генератора 1 больше, по абсолютной величине, амплитуды Ьгенератора обслуживания 2. Сформиро ванная на выходе квантователяраз ность этих амплидут сохраняется до следующего момента квантователя и подается на вход интегратора 6. Выходное линейно возрастающее напряже", ние интегратора 6 к моменту с(к моменту следующего квантования) достигает величины входного напряжейия (считается, что постоянная интегрирования у всех ОА равна единице), Так-как ключи последующих ОА разомкнуты, их квантователи в момент вре" мени с сформируют амплитудные выборки только иэ напряжения генератора, поэтому к моменту времени выходные напряжения интеграторов этих ОА будут положительными, что приведет к тому, что выходные напряжения компараторов будут разрешающими и им-пульс последовательности 5, предшествующий второму квантованию, через элементы И 8 установит на выходах интеграторов нулевые напряжения,переведя устройство в исходное положение. Пусть в момент времени самплитуда напряжения генератора меньше амплитуды напряжения генератора 2(по абсолютной величине), Разность амплитуд, полученная на выходе квантователя 5, будет интегрироватьсяинтегратором 6. Линейно возрастающееотрицательное напряжение интегратора 6 приведет к раэмыканию ключа 3и замыкаюнию ключа ОА 1 . В свою оче-редь квантователи ОА 1, ОЛ 1,ОА 1в момент времени с сформйруют амплитудные выборки только из напряжениягенератора заявок 11, Тогда к моментувремени сз на выходах интеграторовэтих ОА появятся положительные напряжения. Так как выходные напряжениякомпараторов ОА 1, ОА 1 , ОА 1 ц после второго квантования разрешающие,импульс последовательности 5 , предшествующий моменту времени сз, установит на выходах их интеграторов нулевые напряжения. Таким образом, при первом квантоев".,нии был смоделирован случай поступления заявки в систему, ее обслуживания первым ОА и освобождения всех каналов до прихода следующей заяв" ки. При втором квантовании моделировался случай, когда АО 1 за" нятый обслуживанием заявки не освободился до привода следующей заявки.898 ч 5Это должно привести к поступлению следующей (третьей заявки на последующий ОА). Работа ОА 1 при третьем квантовании моделирует этот случай и аналогична работа ОА 1 в моментывремени с и с в зависимости от соотношения амплитуд на выходе интегратора ОА 1 к моменту времени 14 может быть получено как положительное, так и отрицательное напряжение. При этом квантователи формируют амплитудные выборки толькоиз положительного напряжения генератора 11. Сформированная квантователем 5 ОА 1 в момент времени самплитудная выборка из положительного напряжения генератора 11 суммируется сотрицательным напряжением интегратора, В зависимости от соотношения30этих величин к моменту времени й 4на выходе интегратора 6 может бытьполучено как отрицательное, так иположительное напряжение, Пусть навыходах интеграторов ОА 1 и ОА 1 кмоменту времени й сформированы отрицательные напряжения. Это приведетк размыканию ключа ОА 1 и замыканию ключа ОА 1. После установки навыходах интеграторов ОА 1, ОА 14,30ОА 1импульсом последоват ел ь ности 5нулевых напряжений моделируется случай поступления заявки на ОА 1,работа которого при квантовании в момент,,времени с 4 аналогична работе СА 1 вмоменты времени Си й. После квантования, в момент времени С 4, возможно освобождение обслуживающих аппаратов или переход системы в другое.более сложное состояние и так далее.Выходные сигналы интеграторов и элементов И 8 поступают на регистрирующий блок 1 ч. Вся информация, определяющая показатели эффективности модели СМО, заложена в выходном сигнале интегратора. Положительное значение напряжения, полученное на его выходе перед моментами квантований, определяет простои ОА при обслуживаниизаявки, а их сумма -общее время простоя. Наоборот, отрицательное напря- фжение интегратора свидетельствует оего перегрузке,При необходимости, закон обслуживания легко регулируется в каждомканале путем изменения параметров ге-,Янератора сигнала обслуживания. Этопозволяет моделировать многоканальные системы с различными производи 5 8тельностями ОА, Общая настройка модели включает подбор нужных коэффициентов усиления всех генераторов и определения постоянных интегрирования,Формула изобретенияУстройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор сигнала заявок, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и элемент задержки, регистрирующий блок и модель обслуживающего аппарата, включающую два элемента И, инвертор и последовательно соединенные генератор сигнала обслуживания, ключ, суммирующий усилитель и квантователь, другой вход суммирующего усилителя, соединен с выходом генератора сигнала заявок, управляющий вход квантователя.подключен к выходу элемента задержки, первый вход первого элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет моделирования многоканапьных систем массового обслуживания с отказами, устройство содержит группу моделей обслуживающего аппарата, а в каждую модель обслуживающего аппарата группы введены интегратор и компаратор, причем информационный вход интегратора соединен,с выходом; квантователя, а выход - со входом компаратора, выход которого подключен ко второму входу первого элемента И, входу инвертора и первому входу второго, элемента И, выход которого подключен к управляющему входу ключа, выход первого элемента И соединен с установочным входом интегратора, первые входы первых элементов И, управляющие входы квантователей и вторые входы суммирующих усилителей группы моделей обслуживающего аппарата соединены соответственно, выходы интеграторов и первых элементов И группы моделей обслуживающего аппарата подключены к соответствующим выходам регистрирующего блока, второй вход второго элемента И первой модели обслуживающего аппарата соеди-нен с шиной постоянного напряжения, а второй вход второго элемента И каждой последующей модели обслуживающего аппарата группы соединен с вы898455 ходом инвертора предыдущей моделиобслуживающего аппарата. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе10 1. Авторское свидетельство ГР 1( 1 90060, кл.С 06 С, 7/48, 1966,2, Авторское свидетельство СССР по заявке Г 2755053,у кл. С 06 С 7/48, 1979 (прототип).