Устройство для моделирования систем массового обслуживания

.Г. Анисимов детельство СССР15/20, 1979.тельство СССР7/50, 1971 ержащее гене р заявок, ген мента нен с ратора, ключена дам элем рых соед дами сч ход групвторымравлени служив сивног канало ены соответственно оед входами нятости ка этал многовходо торого соед ва элем мпульсо ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНР 1 зГГИЙ ОПИСАНИ АВТОРСИОЬЮ СВ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВ НИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ратор тактовых импульсов, блок обслуживания заявок, блок измерениязанятости каналов и блок управления пропускной способности обслуживания, блок обслуживания заявок содержит реверсивный счетчик, числазанятых каналов, многовходовой элемент И, первый элемент ИЛИ, элементзапрета, второй элемент ИЛИ, группугенераторов случайных временных интервалов и элемент И, выход элемента запрета соединен с первым входомпервого элемента ИЛИ и входом запуска группы генераторов случайных временнйх интервалов, выход которого подключен к первому входу второгоэлемента ИЛИ, выход которого соеди нен с вычитающим входом реверсивного счетчика числа занятых каналосуммирующий вход которого подключе к выхоДу первого элемента ИЛИ, а группа разрядных выходов реверсивного счетчика числа занятых канало соединена соответственно с входами го элемента И, выход ко нен с управляющим входо элемента запрета и первым входом элемента И, блок управления пропускнойспособностью обслуживания содержитэлемент ИЛИ, два элемента запрета,элемент И, реверсивный счетчик числа отключенных каналов, дешифратор,группу элементов И и группу счетчиков, первый вход элемента ИЛИ блокауправления пропускной способностьюобслуживания соединен с выходоммноговходового элемента И блока обслуживания заявок, а выход элементаИЛИ блока управления пропускнойспособностью соединен с управляющимвходом первого элемента запрета, выход которого соединен с суммирующимвходом реверсивного счетчика числаотключенных каналов, вычитающийвход которого подключен к второмувходу второго элемента ИЛИ блока обслуживания заявок и выходу второгоэлемента запрета, информационный орого подключен к выходу злеа управляющий вход соедирвым выходом группы дешифгруппа выходов которого подсоответственно к первым вхоентов И группы, выходы котоинены соответственно с вхотчиков группы, последний выпы дешифратора соединен с ходом элемента ИЛИ блока уппропускной способностью обия, разрядные выходы реверсчетчика числа отключенных атора, блок измереналов содержит генера частоты, элемент И,запрета, два счетчикамод генератора эталонной110845 частоты соединен с первым входомэлемента И, выход которого подключенк информационным входам первого ивторого элементов запрета, выходыкоторых подключены соответственно квходам первого и второго счетчиковимпульсов, выход первого счетчикаимпульсов соединен с управляющимвходом первого элемента запрета итретьим входом элемента ИЛИ блокауправления пропускной способностьюобслуживания, выход второго счетчика импульсов соединен с управляющимвходом второго элемента запрета ипервым входом элемента И блока управления пропускной способностью обслуживания, выход генератора тактовыхимпульсов подключен к управляющимвходам счетчиков импульсов блока измерения занятости каналов, информационному входу элемента запрета,второму входу элемента И и вторымвхода элементов И группы блока управления пропускной способностьюобслуживания, выход многовходовогоэлемента И блока обслуживания заявок соединен с вторым входом элемента И блока измерения занятости каналов, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования селекции по важности поступающих заявок, оно дополнительно содержит блок селекции заявок, состоящий из двух элементов задержки,двух элементов запрета, счетчика 8важности заявок, счетчика общегочисла заявок, счетчика импульсов,счетчика числа важна заявок и счет.чика числа отказов в обслуживанииважных заявок, выход первого элемента задержки подключен к управляюще,му входу первого элемента запрета,выход которого соединен с входомсчетчика общего числа заявок, выходвторого элемента задержки подключенк управляющему входу второго элемента запрета и входу счетчика импульсов, выход второго элемента запрета соединен с установочным входомсчетчика импульсов, генератор потока заявок выполнен в виде генератора импульсов, элемента И и генератора случайных импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов,выход элемента И генератора потоказаявок соединен с входами счетчикаважности заявок, первого и второгоэлементов задержки, информационнымивходами первого и второго элементовзапрета блока селекции заявок, выход счетчика импульсов блока селекции заявок соединен с входом счетчика числа важных заявок этого блокаи информационным входом элемента запрета и вторым входом элемента Иблока обслуживания заявок, выход ко-торого подключен к входу счетчикачисла отказов в обслуживании важныхзаявок блока селекции заявок, Устройство для моделирования систем массового обслуживания (СМО) относится к специализированным средствам электронного моделирования, предназначенным для исследования функционирования многоканальных СМО с потерями. Известно устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее реверсивные счетчики, генераторы случайных импульсов, элементы запрета, элементы ИЛИ и И,счетчики 13 ЬОднако это устройство не позволяет моделировать сети массового обслуживания с очередями,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяустройство для моделирования системмассового обслуживания, содержащеелогический блок, первый вход кото О рого соединен с генератором входного потока заявок, второй и третийвходы соединены соответственно спервым и вторым выходами блока управления изменением пропускной споЗОПоставленная цель достигается тем, что устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор заявок, генератор тактовых импульсов, блок обслуживания заявок, блок измерения занятости каналов и блок управления35 пропускной способности обслуживания, блок обслуживания заявок содержит реверсивный счетчик, числа занятых каналов, многовходовой элемент И,40 первый элемент ИЛИ, элемент запрета, второй элемент ИЛИ, группу генераторов случайных временных интервалов и элемент И, выход элемента запрета соединен с первым входом45 первого элемента ИЛИ и входом запуска группы генераторов случайных временных интервалов, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с вычитающим входом реверсизного счетчика числа занятых каналов, суммирующий вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а группа разрядных выходов реверсивного счетчика числа занятых каналов соединена соответственно с входами многовходового элемента И,выход которого соединен с управляюсобности, первый вход которого подключен к генератору тактовых импульсов, а второй вход соединен с первым выходом логического блока, второй и третий выходы которого соединены с первым и вторым счетчиками соответственно, остальные выходы блока управления изменением пропускной способности подключены к соответствующим счетчикам, блок измерения времени занятости каналов обслуживания, первый вход которого соединен с четвертым выходом логического блока, второй выход - с генератором тактовых импульсов, а выходы блока измерения времени занятости каналов подключены к соответствующим входам блока управления изменением пропускной способности 23.Это устройство предназначено для обслуживания заявок одного и того же приоритета, а селекция заявок по их важности (приоритету) в устройстве отсутствует.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования селекции заявок по важности. 10525 щим входом элемента запрета и первым входом элемента И, блок управления пропускной способностью обслуживания содержит элемент ИЛИ, два.элемента запрета, элемент И, реверсивный счетчик числа отключенных каналов, дешифратор, группу элементовИ и группу счетчиков, первый входэлемента ИЛИ блока управления пропускной способностью обслуживаниясоединен с выходом многовходовогоэлемента И блока обслуживания заявок, а выход элемента ИЛИ блока управления пропускной способностьюсоединен с управляющим входом первого элемента запрета, выход которого соединен с суммирующим входомреверсивного счетчика числа отключенных каналов, вычитающий входкоторого подключен к второму входувторого элемента ИЛИ блока обслуживания заявок и выходу второго элемента запрета, информационный входкоторого подключен к выходу элемента И, а управляющий вход соединенс первым выходом группы дешифратора,группа выходов которого подключенасоответственно к первым входам элементов И группы, выходы которых соединены соответственно с входами счетчиков группы, последний выход группы дешифратора соединен с вторымвходом элемента ИЛИ блока управления пропускной способностью обслуживания, разрядные выходы реверсивного счетчика числа отключенных каналов соединены соответственно с входами дешифратора, блок измерениязанятости каналов содержит генератор эталонной частоты, элемент И,два элемента запрета, два счетчикаимпульсов, выход генератора эталонной частоты соединен с первым входомэлемента И, выход которого подключен к информационным входам первогои второго элементов запрета, выходыкоторых подключены соответственно квходам первого и второго счетчиковимпульсов, выход первого счетчикаимпульсов соединен с управляющимвходом первого элемента запрета итретьим входом элемента ИЛИ блокауправления пропускной способностьюобслуживания, выход второго счетчика импульсов соединен с управляющимвходом второго элемента запрета ипервым входом элемента И блока управления пропускной способностьюобслуживания, выход генератора так 1108458На чертеже представлена функциональная схема устройства для моделирования СМО,Устройство содержит генератор 1 потока заявок, содержащий генератор 2 импульсов, элемент И 3, генератор 4 случайных импульсов, блок 5 55 товых импульсов подключен к управляющим входам счетчика импульсов блока измерения занятости каналов, инФормационному входу элемента запрета, второму входу элемента И и вторым входам элементов И группы блокауправления пропускной способностьюобслуживания, выход многовходовогоэлемента И блока обслуживания заявок соединен с вторым входом элемен Ота И блока измерения занятости каналов, дополнительно содержит блокселекции заявок, состоящий из двухэлементов задержки, двух элементовзапрета, счетчика важности заявок, 15счетчика общего числа заявок, счетчика импульсов, счетчика числа важных заявок и счетчика числа отказов в обслуживании важных заявок,выход первого элемента задержкиподключен к управляющему входу первого элемента запрета, выход которого соединен с входом счетчика общего числа заявок, выход второгоэлемента задержки подключен к управ- рляющему входу второго элемента запрета и входу счетчика импульсов, выход второго элемента запрета соединен с установочным входом счетчикаимпульсов, генератор потока заявоквыполнен в виде генератора импульсов,элемента И и генератора случайныхимпульсов, выход которого соединенс первым входом элемента И, второйвход которого подключен к выходугенератора импульсов, выход элемента И генератора потока заявок соединен с входами счетчика важности заявок, первого и второго элементовзадержки, инФормационными входами 4 Опервого и второго элементов запретаблока селекции заявок, выход счетчика импульсов блока селекции заявоксоединен с входом счетчика числаважных заявок этого блока и информационным входом элемента запрета и1вторым входом элемента И блока обслуживания заявок, выход которогоподключен к входу счетчика числа отказов в обслуживании важных заявокблока селекции заявок. селекции заявок, содержащий счетчик 6 общего числа заявок, счетчик 7 важности заявок, счетчик 8 импульсов, счетчик 9 числа отказов в обслуживании важных заявок, первый 10 и второй 11 элементы задержки, счетчик 12 числа важных заявок, первый 13 и второй 14 элементы запрета.Блок 15 обслуживания заявок включает реверсивный счетчик 16 числа занятых каналов, многовходовой элемент И 17, первый 18 и второй 19 элементы ИЛИ, группу генераторов 20 случайных временных интервалов, элемент И 21, элемент запрета 22.Блок 23 измерения занятости каналов содержит генератор 24 эталонной частоты, элемент И 25, первый 26 и второй 27 элементы запрета, первый 28 и второй 29 счетчики импульсов, Блок 30 управления пропускной способностью включает элемент ИЛИ 31, первый 32 и второй 33 элементы запрета, элемент И 34, реверсивный счетчик 35 числа отключенных каналов, дешиФратор 36, группу элементов И 37, группу счетчиков 38.В состав устройства входит также генератор 39 тактовых импульсов.Устройство работает следующим образом. Перед началом работы обнуляются все счетчики импульсов. Генератор импульсов 4 в случайные моменты времени, соответствующие моментам поступления заявок на обслуживание, генерирует импульсы, длительность которых соответствует важности заявок. Зти импульсы открывают элемент И 3, который пропускает пакет импульсов генератора эталонной частоты, Количество импульсов в пакете моделирует важность заявки, поступившей на обслуживание. Первый импульс пакета через открытый элемент запрета 13 поступает в счетчик 6 общего числа заявок и через элемент 11 задержки, который не пропускает второй импульс пакета, в счетчик 6. Второй импульс пакета поступает через элемент 10 задержки на управляющий вход элемента 13 запрета, закрывая его для третьего импульса и т.д, Таким образом, с приходом каждого пакета импульсов количество импульсов в счетчике 6 увеличивается на единицу. Общее количество импульсов в счетчике 6 соответствует общему числу заявок, поступивших в СМО. Количество импульсов в счетчике 7 с приходом каждогспакета импульсов увеличивается начисло импульсов в пакете и характери.зует суммарную важность всех поступивших заявок. Первый импульс каждого пакета через открытый элемент14 запрета поступает на вход установки в нуль счетчика 8 импульсов ичерез элемент 11 задержки, задерживающий его на промежуток времени между двумя последовательными импульсами пакета, на управляющий вход элемента 14 запрета и счетный вход счетчика 8 импульсов. Все последующиеимпульсы пакета поступают на счетныйвход счетчика импульсов, Емкостьсчетчика импульсов 8 задает пороговый уровень важности заявки, Есличисло импульсов в пакете достаточнодля переполнения счетчика импульсов8, то импульс переполнения поступаетчерез открытую схему запрета в счетчик 12. Таким образом, каждой заявке с важностью выше пороговой в счетчике импульсов 12 соответствует одинимпульс. Количество импульсов в счетчике 12 равно числу рентабельных заявок, поступивших в СМО. Импульсы свыхода счетчика 8 поступают через о гкрытый элемент запрета 22 и элементИЛИ 18 на вход сложения счетчика 16числа занятых каналов и одновременно поступают в блок генераторов 20случайных временных интервалов,имитирующий процесс обслуживания.Поступление импульса на вход сложения счетчика 16 увеличивает его кодна единицу, что означает занятие одного канала, импульс группы генераторов 20 случайных временных интервалов, появившийся на выходе черезвремя, равное случайной длительностиобслуживания, поступает на вычитающий вход счетчика 16 и списывает изнего единицу, тем самым имитируя освобождение одного канала. В моментвремени, когда все каналы заняты,на выходе многовходового элементаИ 17, связанного с разрядами счетчика16, появляется сигнал, поступающийна управляющие входы элемента запрета 22 и на входы элементов И 21и 25. При этом элемент запрета 22 закрывается, а элементы И 21,27 открываются и импульсы с выхода счетчика 8 поступают в счетчик 9, содержимое которого моделирует число важныхзаявок, получивших отказ в обслуживанин. Одновременно импульсы с севнератора 24 эталонной частоты черезоткрытый элемент И 25 и открытыеэлементы запрета 26,27 поступают насчетные входы счетчиков 28 и 29,первый из которых может принять максимальное число импульсов, равноеверхнему порогу, а второй - числоимпульсов, равное нижнему порогу 1 О критерия обслуживания системой рентабельных заявок.При переполнении счетчика 29закрывается элемент запрета 27 иоткрывается по управляющему входу 15 элемент И 34. Аналогично, при переполнении счетчика 28 закрываетсяэлемент запрета 26 и управляющийсигнал с выхода этого счетчика проходит элемент ИЛИ 31 и поступает на 20 вход элемента запрета 32. Генератор39 тактовых импульсов через равныепромежутки времени вырабатывает импульсы, которые используются дляуправления системой. При этом, если 25 к моменту появления тактового импульса число в счетчике 28 меньшезаданного, то управляющий сигнална его выходе отсутствует и сигналс генератора 39 тактовых импульсов зо проходит через открытый элемент 32и поступает на вход сложения счетчика 35 числа отключенных каналов ичерез элемент ИЛИ 18 на вход сложения 16 занятых каналов, увеличиваяего содержимое на единицу. Одновременно тактовый импульс поступает навходы установки в нуль счетчиков 28и 29, подготавливая их для счета вследующем такте. Таким образом, путем записи в счетчик 16 занятых канасф юфлов фиктивной единицы происходитотключение одного канала обслуживания в системе. Число отключенныхканалов фиксируется в счетчике 35.Если в последующие такты число всчетчике 28 не достигает заданногозначения, то отключение каналов продолжается до тех пор, пока код счетчика 35 числа отключенных каналов нестановится равным некоторому числу,определяющему допустимое число каналов в системе, которые могут отключаться. При этом на соответствующем данному числу выходе дешифратора 36, связанного с разрядами счетчика 35 числа отключенных каналовпоявляется управляющий сигнал,поступающий через элемент ИЛИ 31 на запрещающий вход элемента запрета 32й дальиейшее поступление тактовыхимпульсов на счетчике числа занятыхи отключенных каналов (отключение каналов) прекращается. Если к моментупоявления очередного тактового импуль-Зса счетчик 28 переполнен, а в счетчике 29 содержится число, меньшее заданного, то закрытые элементы И 34 иэлемент запрета .33 не пропустят тактовый импульс и изменений в схеме не 10произойдет. Если в момент появлениятактового импульса переполнены обасчетчика 28 и 29, то элемент запрета 32 оказывается закрытым, а элемент И 34 - открытым, и сигнал с ге 15нератора тактовых импульсов пройдетчерез открытый элемент запрета 33при условии, что в системе имеетсяхотя бы один отключенный канал, ипоступит .на вычитающий вход счетчика 35 числа отключенных каналов ичерез элемент ИЛИ 19 - на вычитающийвход счетчика 16 занятых каналов.Вычитание "фиктивной" единицы изсодержимого этих счетчиков соответствует подключению канала в систему,Подключение каналов происходит дотех пор, пока на шине дешифратора 36с минимальным номером не появляетсяимпульс, сигнализирующий о включении Зов системе всех имеющихся каналов.Этот импульс поступает на запрещающий вход элемента запрета 33 и дальнейшее поступление тактовых импульсов через эту схему. прекращается.Статические характеристики функционирования СМО, моделируемой устройством, вычисляются на основе информации, содержащейся в счетчиках 6,7,9,12,38.Количество импульсов в счетчике 6 1равно общему числу заявок, поступивших в систему. Количество импульсов в счетчике 7 равно общей важности поступивших заявок. Количество импульсов в счетчике 12 равно общему числу рентабельных заявок, поступивших в систему. Количество импульсов в счетчике 9 равно общему числу рентабельных заявок, получивших отказ в обслуживании.Количество импульсов в счетчиках 38 позволяет подсчитать вероятность занятости любого числа каналов в многоканальной СМО,Предлагаемое устройство может быть использовано в различных областях народного хозяйства для моделирования реальных систем, формально представимых в виде систем массового обслуживания, и имеет более широкие функциональные возможности по моделированию СМО.