Устройство для моделирования систем массового обслуживания

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик 1983715(511 М Кп э 6 06 Р 15/20 с присоединением заявки Но(23) Приоритет Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(71) Заявитель 54) УСТРОИСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для статистического моделирования приоритетных систем массового обслуживания (СМО).Известно устройство для моделирования СМО, содержащее генераторы обслуженных заявок, регистр управляющего слова, дешифратор, элементы ИЛИ, блоки элементов И 1 .Это устройство не позволяет моделировать СМО с относительным приоритетом, ограниченной очередью, ненадежным обслуживающим прибором, определить характеристики систем.Наиболее близким к изобретению является устройство для моделирования СМО, содержащее генератор импульсов, первый, второй и третий счетчики, схему ЗАПРЕТ, схему ИЛИ, схему И, первый и второй генераторы случайногопотока импульсОв, реверсивный счетчик и блок сравнения, причем выход первого генератора случайного потока импульсов соединен с первым счетчиком и первым входом схемы И, а через схему, ЗАПРЕТ - с суммирующим входом реверсивного счетчика, связанного с блоком сравнения, выход которого соединен с первым входом схемы ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго генератора случайного потока импульсов, а выход - с управляющим входом схемы ЗАПРЕТ ивторым входом схемы И, выход которой соединен с вторым счетчиком, выход второго генератора случайного потока импульсов соединен также с одним управляющим входом генератора импульсов (2,Однако устройство не позволяет моделировать СМО с приоритетами и ограниченной очередью.Цель изобретения - расширение. функциональных возможностей устройства за счет моделирования очереди и приоритетов обслуживания заявок.Эта цель достигается тем, что вустройство, содержащее генератор слу" 0 чайного потока импульсов и первый измерительный канал, состоящий из генератора импульсов, первого элемента И, блока сравнения, блока случайной временной задержки, трех элементов ИЛИ, трех счетчиков импульсов и генератора случайных импульсов, выход которого соединен с входом первого счетчика импульсов, информационным входом первого элемента ЗАПРЕТ и первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу пер 983715вого элемента ИЛИ и управляющему входу первого элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с суммирующим входомреверсивногосчетчика, разряднц 9. выха,дц которого подключены соответственно к входам второго элемента ИЛИ, выход переполнения реверсивного счетчика соединен с входом блока сравнения,выход которого соединен с первьм входом первого элемента ИЛИ, выход первого элемента И подключен к входу вто 0рого счетчика, выход генератора случайного потока импульсов соединен спервым входом третьего элемента ИЛИи с первым входом запрета работы генератора импульсов, дополнительновведены две группы по (и) элементовИЛИ и (и). измерительных каналов, ав каждый измерительный канал введенывторой элемент И, триггер и второй. элемент ЗАПРЕТ, -й измерительный канал (1=2,п) содержит третий элементИ и третий элемент ЗАПРЕТ, к"й измерительный канал В=1,п) дополнительно содержит четвертый й пятыйэлементы ЗАПРЕТ, причем вторые входыпервых элементов ИЛИ всех измерительных каналов объединены и соединеныс управляющими входами вторых элементов запрета всех измерительных каналов, первыми входами запрета работыгенератора импульсов -го измеритель- ЗОного канала, первыми входами третьихэлементов ИЛИ 1-го измерительногоканала и выходом генератора случайного потока импульсов, выход генератора импульсов в каждом измерительном канале подключен к входу блокавременной задержки и единичному входу триггера, выход блока временнойзадержки соединен с вторым входомтретьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к нулевому входу триггера, нулевой выход которого соеди"нен с первым входом второго элемента И, выход которого подключен к входу запуска генератора импульсов своего измерительного канала, единичныйвыход триггера первого канала соединен,свычитающим входом реверсивногосчетчика и информационным входом первого элемента ЗАПРЕТ своего измерительного канала, единичный выход триггера -го измерительного канала подключенк информационному входу третье-.го элемента ЗАПРЕТ, выход которогосоединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, первому входу (1-1) -го элемента ИЛИ первой группы и информационному входу второго элемента ЗАПРЕТ своего измерительного канала, выходы вторых элементов ЗАПРЕТв каждом измерительном канале соедииены с входами третьих счетчиков, выход второго элемента ИЛИ к-го канала подключен к информационному входу четвертого элемента ЗАПРЕТ, упрауляющий вход которого, соединен с вы 65,ходом пятого элемента ЗАПРЕТ своего измерительного канала, выход второго элемента ИЛИ и-го канала подключен к второму входу второго элемента И своего измерительного канала, управляющие входы всех пятых элементов запрета объединены, являются управля.ющнм входом устройства и соединены ,с первыми входами всех третьих элементов И, выход третьего элемента И в 1-м измерительном канале соединен с управлякщим входом третьего элемента ЗАПРЕТИ третьим входом третьего )элемента ИЛИ, выход 1-го элемента .ИЛИ первой группы подключен к управляющему входу пятого элемента, ЗАПРЕТ (1-1) -го измерительного канала и второму входу (-1) -го элемента ИЛИ первой группы, выход четвертого элемента ЗАПРЕТ к-го измерительного канала соединен с вторым входом второго элемента И своего канала и с первым входом к го элемента ИЛИ второй группы, выход которого подключен к второму входу третьет"о элемента И (к+1) -го канала и второму входу (к+1) -го элемента ИЛИ второй группы.Ка чертеже изображена схема устройства для моделирования приоритетных систем массовогообслуживания.устройство содержит первый генератор 1 .случайного потока импульсов, первый счетчик 2,.первый элемент ЗАПРЕТ 3, первый элемент И 4, второй счетчик 5, первый элемент ИЛИ б, реверсивнцй счетчик 7, блок 8 сравне ния второй миоговходовый элемент ИЛИ.Э, ЧетвеРтцй.элемент ЗАПРЕТ 10, второй элеМент И 11, генератор 12 им.,пульсов, одноканальйый блок 13 случайных временных задержек, третий трехвходовый элемент ИЛИ 14, триггер 15, третий и второй элементы ЗАПРЕТ 1 б и 17, третий счетчик 18, третий элемент И 19, первый элемент ИЛИ 20, пятый элемент ЗАПРЕТ 21, второй элемент ИЛИ 22, второй генератор 23 случайного потока импульсов, управляющий вход 24 устройства.Генераторы 1 случайного потока импульсов имитируют входные потоки заявок на обслуживание различных приоритетов. Генераторы генерируют импульсы со случайным периодом повторения.Счетчики 2 считают общее число поступивших заявок на обслуживание различных приоритетов. Счетчики 5 считают число заявок различных приоритетов, получивших отказ в обслуживании по причине занятости всех мест в очереди или закрытия очереди на время отказа обслуживающего прибора. Реверсивные счетчики 7 имитирувт очередь в СМО.Генераторы 12 импульсов и одноканальные блоки 13 случайных временных задержек имитируют обслуживающий прибор со случайным временем обслуживареверсивного счетчика 7 на единицу,имитируя освобождение одного местав очереди, а через открытый элемент10 ЭАПРЕТ 17 увеличивает едийнцу показание счетчика 18 обслуженных заявок.Ш Имитируя заполнение всех мест Ьочереди блок 8 сравнения выдает сигнал, который закрывает схему ЗАПРЕТ15 3 и открывает схему И 4. Счетчик 5начинает считать импулъсы - .заявки,потерянные по причине занятости всехмест в очереди,Пусть во время обслуживания заяв 26 ки в системе произойдет отказ обслуживающего прибора. Имитируя отказобслуживающего прибора, генератор23 случайного потока импульсов генерирует импульс, который на время сво 25 ей длительности останавливает работугенератора 12 импульсов на закрываетэлемент ЗАПРЕТ 17, а через элементИЛИ 14 устанавливает в нулевое состояние триггер 15. Сигнал с единичногоЗо выхода триггера 15 поступает толькона зычитающий вход реверсивного счетчика 7, имитируя потерю одной заявки.Импульс с выходагенератора 23 случайного тока импульсов через элементЗ ИЛИ б закрывает также на время своейдлительности элемент ЗАПРЕТ и.открывает элемент И 4. Счетчик 5 начинаетсчитать импульсы - заявки, потерянные по причине закрытия очереди навремя отказа обслуживающего прибора.ф для правильного моделирования откаэаобслуживающего прибора в системе, необходимо чтобы выполнялось условие 1"ф /и вне за вал45,где С;д - минимальная длительностьимпульса генератора 23случайного потока импульсоз;- максимальное время задержЗавалки нипульсов в одноканальном блоке 13 случайных.временных задержек.Пусть во время обслуживания заязМки из второго потока поступает заявка-импульс от генератора 1 случайного потока имиульсовв первом каналемоделирования. Этот импульс, пройдячерез открытый элемент ЗАПРЕТ 3, поступает на суммирующий вход .реверснзф ного счетчика 7. Сигнал с выхода разрядов реверсивногосчетчика 7 первого канала моделирования не прерываетобслуживание заявки зо втором канале,так как элемент ЗАПРЕТ 10 первого ка 6 З нала моделирования на время обслужиния. Счетчики 18 считают число обслуженных заявок различных приоритетов.Генератор 23 случайного. потока импульсов имитирует отказы обслуживающегоприбора. Генератор генерирует импульсы со случайным периодом повторенияТн и случайной длительностиимитирующей время восстановления обслуживающего прибораУстройство может работать в двухрежимах: в режиме моделирования СМОС относителъным приоритетом в режиме ф моделирования СМО с абсолютньм приоризетом.Режим моделирования СМО с относительным приоритетом. На управляющий вход 24 устройства подается нулевойсигнал, Во всех каналах иоделнрованкяпроцесса обслуживания одного потока :заявки элементы И 19 находятся в закрытом состоянии, а элементы ЗАПРЕТ21 - в закрытом.Рассмотрим работу канала моделирования на примерЕ второго канала, В исходнои состояннк на реверсивном счетчике 7 записан ноль, триггер 15 находится в нулевом состоянии. Единичный потенциал.с нулевого входа триггера 15 поддерживает элемент И 11 в открытом состоянии. Генератор 12 им. пульсов ничего не генерирует, так как на.его управляющем входе отсутствует разрешающий потенциал с выходов разрядов резерсквного счетчика 7, Импульсы от генератора 1 случайного потока импулъсов, имитируя входной поток заявок на обслуживание, проходят через открытый элемент ЗАПРЕТ 3 и поступают на"суммирующий вход ревер- сивного счетчика 7, который ведет подсчет поступивших импульсов, имитируя занятие заявками мест з очереди. Разрешающий потенциал с выходов разрядо реверсивного счетчика 7 через многовходовый элемент ИЛИ 9, открытый элемент ЗАПРЕТ 10 и открытый элемент И 11 запускает генератор 12 импульсов своего канала моделирования, через элемент ИЛИ;22 - запрещает работу генератора 12 импульсов третьего канала моделирования. Импульс с вы- хода генератора 12 импульсов поступает в одноканальный блок. 13 случайных временных задержек, который задает случайное время обслуживания, заявки, и устанавливает триггер 15 в единичное состояние, закрывая тем самым элемент И 11 и запрещая работу генератора 12 импульсов. Единичный потенциал с единичного выхода триггера 15 через открытый элемент ЗАПРЕТ 16, элемент ИЛИ 20, открытый элемент ЗАПРЕТ 21 удерживает в закрытомсостоянии элемент ЗАПРЕТ 10 первого канала моделирования на время задержки импульса в одноканальном блоке 13 случайных временных задержек. Задержанный импульс через элемент ИЛИ 14 устанавливает триггер 15 в нулевоесостояние, имитируя окончание обслуживання заявки. Сигнал переходныхединичного в нулевое состояние триг.-.гера 15, пройдя через открытый элемент ЗАПРЕТ 16, уменьшает содержимоевания удерживается в закрытом состоянии единичным потенциалом с единичного выхода триггера 15 второго канала.И только после окончания обслуживаниязаявки из второго потока, сигнал свыходов разрядов реверсивного счетчика 7 через миоговходовый элемент ИЛИ9 иоткрывшийся элемент ЗАПРЕТ 10 запрещает работу генератора 12 импульсов своего канала.Режим моделирования СМО с абсолютным приоритетом. На управляющий вход24 устройства подается единичный сиг"нал.Во всех каналах моделированияпроцесса обслуживания Одного потоказаявок элементы ЗАПРЕТ 21 находятсяв закрытом состоянии, а элементы ЗАПРЕТ 10 и элементы И 19 - в открытом.Пусть во время обслуживания заявкииз второго потока поступает заявкаимпульс от генератора 1 случайного 20потока импульсов в первом канале моделирования. Этот. импульс, пройдя через открытый элемент ЗАПРЕТ 3, поступает на суммирующий, вход реверсивно,го счетчика 7. Сигнал с выхода раз,(рядов реверсивного счетчика 7 через ,многовходовый элемент ИЛИ 9; открытые элемент ЗАПРЕТ 10 и элемент И 11 . запускает генератор импульсов своего канала моделирования. Этот же сигнал запрещает работу генератора 12 импу,льсов, а через открытый элемент И 19и элемент ИЛИ 14 устанавливает триггер 15 в нулевое состояние во второмканале моделирования. Сигнал с едини чного.выхода триггера 15 никуда не поступает, так как элемент ЗАПРЕТ 16 находится в закрытом состоянии.Устройство позволяет получить следующие характеристики СМО:Р, - вероятность обслуживания за 051явки -го потока;Р, - вероятность отказа в обслуживании заявки 1-го потокапо причине занятости всехмест в очереди или закрытия 45очереди на время отказа обслуживающего прибора; Ьср; - средняя длина очереди заявок1-го потока.Эти характеристики можно получить 50 в формулах:Ба М 9, ГХ. Р-" -- .Рь00 Ботк 12 Р;СР 1 щ5где Б ;, Мз Бщ; - показания к концу эксперимента счетчиков 2,5 и 18.1-го каналамоделирования; Бк-ое показание реверсивного счетчика 7, зафиксированное щ раз во время . эксперимента в х-ом канале моделиро- фо вания.Аналогичным образом работает уст" ройство для моделирования СМО с произвольным числом потоков заявок на обслуживание. 63 Использование устройства для моделирования приоритетных СМО позволит значительно уменьшить затраты на получение характеристик СМО по сравнению с методом статистического моделирования на ЭВМ. Устройство позволяет моделировать широкий круг приоритетных СМО: с произвольньм числом входных потоков заявок, относительнм или абсолютным приоритетом, ненадежным обслуживающим прибором, случайным временем обслуживания, ограниченной очередью.Формула изобретенияУстройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор случайного потока импульсов и первый измерительный канал, состоящий из генератора импульсов, первого элемента И, блока сравнения, блока случайной временной задержки, трех элементов ИЛИ, трех счетчиков импульсов и генератора случайных импульсов, выход которого соединен с входом первого счетчика импульсов, информационным входом первого элемента ЗАПРЕТ и первым входом первого элемента И, второй вход которого под,ключен к выходу первого элемента ИЛИ и управляющему входу первого элемен-та ЗАПРЕТ, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, разрядные выходы которого подключены соответственно к входам второго элемента ИЛИ, выход переполнения реверсивного счетчика соединен с входом блока сравнения, вцход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход первого элемента И подключен к входу второго счетчика, выход генератора случайного потока импульсов соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ и с первым входом запрета работы генератора импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования очереди и приоритетов обслуживания заявок, оно дополнительно содержит две группы по (и) элементов ИЛИ, (и) измерительных каналов, а в каж- дый измерительный канал введены второй элемент И, триггер и второй элемент ЗАПРЕТ, -й измерительный канал (1=2, п) содержит. третий элемента И и третий элемент ЗАПРЕТ, к-й измерительный канал (к=1, и) дополнительно содержит четвертый и пять 1 й элементы ЗАЙРЕТ, причем вторые входы первых элементов ИЛИ всех измерительных каналов объединены и соединены с управляющими входами вторых элементов запрета всех измерительных каналов, первыми входами запрета работы генератора импульсов 1-го измерительногоканала, первыми входами третьих элементов ИЛИ 1-го измерительного кана,- ла и выходом генератора случайного потока импульсов, выход генератора импульсов и каждом измерительном канале подключен к входу блока временной задержки и единичному входу триггера, выход блока временной задержки соединен с вторик входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к нулевому входу триггера, нуле- О вой выход которого соединен с первьи входом второго элемента И, выход ко" торого подключен к входу запуска генератора импульсов своего измерительного канала, единичный выход тригге ра первого канала соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика и информационньи входом второго элемента ЗАПРЕТ своего измерительного канала, единичный выход триггера 1-го из мерительного канала подключен к информационному входу третьего элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика,. первому входу (1-1)-го элемента ИЛИ первой группы и информационному входу .второго элемента ЗАПРЕТ своего измерительного канала, выходы вторых элементов ЗАПРЕТ в каждом измерительном канале соединены с входами третьих счетчиков, выход второго элемента ИЛИ к-го канала подключен к информационному входу четвертого элемента ЗАПРЕТ, управляющий вход которого соединен с высодом пятого элемента ЗАПРЕТ, своего измерительногоканала, выход второго элемента ИЛИи-го канала подключен к второму входу второго элемента И своего измерительного канала, управлякщие входывсех пятых элементов запрета объединены, являются управляющим входом.устройства и соединены с первиаи входами всех третьих элементов И, выходтретьего элемента И в 1-м измерительном канале соединен с управляющимвходом третьего элемента ЗАПРЕТ итретьим входом третьего элемента ИЛИ,выход 1-го элемента ИЛИ первой груmпы подключен к управлякщему входу пятого элемента запрет (д)-го измерительного канала и второму входу (1-1)го элемента ИЛИ первой группы, выходчетвертого элемента ЗАПРЕТ к-го измерительного канала сОединен с вторьм .входом второго элемента И своего канала и с первьи входом к-го элементаИЛИ второй группы, выход которого подключен к второму входу третьего элемента И (к+1)-го канала и второмувходу (к+1)-го элемента ИЛИ второйгруппыИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 590748, кл. 6 06 Р 15/20, 1975.2. Авторское свидетельство СССР9 450178, кл. 6 06 Г 15/20, 1973 (прототип) .