Устройство для моделирования систем массового обслуживания

)5 6 06 Р 15/20 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАН ИЗС)БРЕТ Н АВТОРСКОМУ СВИ ЛЬС юл И. 5олитехнический институй, И,Б,Козырь,В, В. Морозов свидетельство СССР6 06 Р 15/20, 1984.свидетельство СССР6 06 Г 15/20, 1989.(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано и ри исследовании систем массового обслуживания. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования ожидания обслуживаИзобретенитехнике и моелирования ания Иестно устройство для моделироватем массового обслуживания, содергенератор случайных импульсов, общего числа заявок, счетчик поте- заявок, два элемента запрета, три та И, блок случайных временных затриггер, схему сравнения, регистр реверсивный счетчик, дешифратор нт ИЛИ-НЕ,более близким по техничеизобретению является уделирования систем масс ияс щееетчик янн ем памяти ем На скои сущстройство ового обности м(56) АвторскоеМ. 1244674, кл.АвторскоеМ 1644156, кл,относится к вычислительжет быть использовано для истем массового обслужиния групповой заявкой, Устройство содержит генератор пачек случайных импульсов, счетчик общего числа заявок, генератор случайных импульсов обслуживания, счетчик общего числа групп заявок, блок выделения конца пачки импульсов, семь элементов И, генератор тактовых импульсов, четыре триггера, регистр памяти, две схемы сравнения, два элемента ИЛИ-НЕ, элемент ИЛИ, счетчик заявок, принятых к обслуживанию, счетчик обслуженных заявок, реверсивный счетчик числа заявок в системе, реверсивный счетчик длины пачки импульсов, дешифратор, счетчик групп заявок, ожидавших обслуживания, счетчик групп заявок, обслуженных без очереди. Устройство позволяет моделировать системы массового обслуживания групповых заявок с ограничением приема по числу свободных мест в системе и ожиданием обслуживания групповой заявкой. 2 ил,служивания, содержащее счетчик общего 4 числа заявок, генератор случайных импульсов обслуживания, четыре элемента И, ре- - д версивный счетчик числа заявок в системе, два элемента ИЛИ-НЕ; дешифратор, ре гистр памяти, две схемы сравнения, два триггера, генератор пачек случайных импульсов, блок выделения конца пачки импульсов, генератор тактовых импульсов,- ф счетчик числа заявок принятых к обслуживанию, счетчик обслуженных заявок, реверсивный счетчик длины пачки импульсов, счетчик групп потерянных заявок и счетчик общего числа групп заявок, причем выход генератора случайных. импульсов обслуживания соединен с первым входом первого5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика обслуженных, заявок и вычитающим входом реверсивного счетчика числа заявок в системе, прямые разрядные выходы которого соединены с входами первого элемента ИЛИ-НЕ и входами дешифратора соответственно, выходы которого подключены к информационным входам первой группы первой схемы сравнения, информационные входы второй группы которой соединены соответственно с разрядными выходами регистра памяти, выход первого элемента ИЛИ-НЕ подключен к единичному входу первого триггера, нулевой вход которого соединен с выходом "Равно" первой схемы сравнения, а инверсный выход первого триггера подключен к второму входу первого элемента И, выход блока выделения пачки импульсов соединен с первыми входами второго и третьего элементов И и счетным входом счетчика общего числа групп заявок, а вход блока выделения конца пачки импульсов соединен с выходом генератора пачки случайных импульсов; счетным входом счетчика общего числа заявок и суммирующим входом реверсивного счетчика длины пачки импульсов, разрядные выходы которого подключены соответственно к входам второго элемента ИЛИ-НЕ и к информационным входам первой группы второй схемы сравнения, информационные входы второй группы которой подключены к инверсным разрядным выходам реверсивного счетчика числа заявок в системе, выход "Больше" второй схемы сравнения соединен с вторым входом второго элемента И, а выход "Меньше-равнозначность" - с вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен к одиночному входу второго триггера; прямой выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход соединен со счетным входом счетчика заявок, принятых к обслуживанию, суммирующим входом реверсивного счетчика числа заявок в системе и вычитающим входом реверсивного счетчика длины пачки импульсов, вход сброса которого подключен к счетному входу счетчика групп потерянных заявок и к выходу второго элемента И, выход второго элемента ИЛИ-НЕ, подключен к нулевому входу второго триггера,Это устройство позволяет моделировать обслуживание групповых заявок с ограничением приема по числу свободных мест в системе. При поступлении очередной группы заявок происходит сравнение числа заявок в группе с количеством свободных мест в системе. Если число свободных мест в системе оказалось недостаточно, то в приеме группы заявок отказывается, и они теряются, В то же время на практике широко распространены системы массового обслуживания, в которых поступившая групповая заявка при отсутствии достаточного количества мест в системе обслуживания переходит в режим ожидания момента в системе необходимого количества мест.Недостатком рассматриваемого устройства является невозможность моделирования процесса обслуживания групповых заявок с режимом ожидания необходимого числа мест в обслуживающем приборе.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования ожидания обслуживания групповой заявкой.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее счетчик общего числа заявок; генератор пачек случайных импульсов, генератор случайных импульсов обслуживания, счетчик общего числа групп заявок, блок выделения конца пачки импульсов, генератор тактовых импульсов, четыре элемента И, два триггера, регистр памяти, две схемы сравнения, счетчик заявок, принятых к обслуживанию, счетчик обслуженных заявок, два элемента ИЛИ-НЕ, реверсивный счетчик числа заявок в системе, дешифратор и реверсивный счетчик длины пачки импульсов, причем выход генератора случайных импульсов обслуживания соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к инверсному выходу первого триггера, нулевой вход которого соединен с выходом "Равнозначность" первой схемы сравнения, информационные входы первой группы которой подключены соответственно к выходам дешифратора, а информационные входы второй группы подключены соответственно к разрядным выходам регистра памяти, выход первого элемента И соединен со счетным входом счетчика обслуженных заявок и вычитающим входом реверсивного счетчика числа заявок в системе, прямые разрядные выходы которого соединены соответственно с входами дешифратора и с входами первого элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к единичному входу первого триггера, выход блока выделения конца пачки импульсов соединен с первыми входами второго и третьего элементов И и со счетным входом счетчика общего числа групп заявок, а вход блока выделения конца пачки импульсов соединен с выходом гене 1711179ратора пачек случайных импульсов и счетным входом счетчика общего числа заявок, разрядные выходы реверсивного счетчика длины пачки импульсов подключены соответственно к входам второго элемента ИЛИ-НЕ и к информационным входам первой группы второй схемы сравнения, информационные входы второй группы которой подключены к инверсным разрядным выходам реверсивного счетчика числа заявок в системе, выход "Больше" второй схемы сравнения соединен с вторым входом второго элемента И, а выход "Меньше- равнозначность" - с вторым входом третьего элемента И, выход второго элемента ИЛИ-НЕ подключен к нулевому входу второго триггера, прямой выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход четвертого элемента И соединен со счетным входом счетчика заявок, принятых к обслуживанию, вычитающим входом реверсивного счетчика длины пачки импульсов и суммирующим входом реверсивного счетчика числа заявок в системе, дополнительно введены пятый - седьмой элементы И, третий и четвертый триггеры, элемент ИЛИ, счетчик групп заявок, ожидавших обслуживания, и счетчик групп заявок, обслуженных без очереди, причем первый вход пятого элемента И соединен с выходом генератора пачек случайных импульсов и прямым входом шестого элемента И, выход пятого элемента И подключен к единичному входу третьего триггера, нулевой вход которого соединен с выходом блока выделения конца пачки импульсов, прямой выход третьего триггера соединен с инверсным входом шестого элемента И, выход которого подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика длины пачки импульсов; выход второго элемента И соединен с единичным входом четвертого триггера, прямой выход которого подключен к второму входу пятого элемента И, счетному входу счетчика групп заявок, ожидавших обслуживания и первому входу седьмого элемента И, второй вход которого соединен с выходом "Меньше-равнозначность" второй схемы сравнения, а выход - с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к счетному входу счетчика групп заявок, обслуженных без очереди и выходу третьего элемента И, выход элемента ИЛИ соединен с единичным входом второго триггера, нулевой вход четвертого триггера подключен к выходу второго элемента ИЛИ-НЕ.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - схема выделения конца пачки импульсов.Устройство для моделирования систем массовоо обслуживания содержит генератор 1 пачек случайных импульсов, счетчик 2 общего числа заявок, генератор 3 случайных импульсов обслуживания, счетчик 4 общего числа групп заявок, блок 5 выделения конца пачки импульсов, генератор 6 тактовых импульсов, первый элемент И 7, первый триггер 8, четвертый элемент И 9, регистр 10 памяти, первую схему 11 сравнения, счетчик 12 заявок, принятых к обслуживанию,."четчик 13 обслужен ных заявок, первый элемент ИЛ И-Н Е 14, первый реверсивный счетчик 15 числа заявок в системе, дешифратор 16, второй элемент ИЛИ-НЕ 17, реверсивный счетчик 18 длины пачки импульсов, вторую схему 19 сравнения, второй 20 и третий 21 элементы И., второй триггер 22, пятый 23 и шестой 24 элементы И, третий 25 и четвертый 26 триггеры; седьмой элемент И 27, элемент ИЛИ 28, счетчик 29 групп заявок, ожидавших обслуживания, счетчик 30 групп заявок, обслуженных без очереди,Блок 5 выделения конца пачки импульсов (фиг, 2) содержит датчик 31 числа, элемент НЕ 32, триггер 33, генератор 34 тактовых импульсов, элемент И 35, вычитающий счетчик 36.Разрядные входы вычитающего счетчика 36 подключены, соответственно, к разрядным выходам датчика 31 числа.Вербальной моделью работы устройства является следующая.Заявки поступают группами, Количество заявок в каждой группе и интервалы времени между групповыми заявками случайны. При поступлении очередной группы заявок происходит сравнение числа заявок в группе с количеством свободных мест в системе. Если число свободных мест в системе оказывается достаточным, то все заявки этой группы вводятся в систему. В противном случае поступившая группа заявок переходит в режим ожидания до того момента, когда число свободных мест в системе станет равным или большим числа заявок в группе, и затем вводится в систему. Если одна группа заявок уже находится в режиме ожидания, то вновь поступающим группам заявок в приеме будет отказано и они теряются. Обслуживание заявок начинается после того, как в системе число накопленных заявок достигает определенного порога включения, Моменты времени обслуживания случайны и не связаны с моментами поступления заявок.Поток групповых заявок имитируетсягенератором 1 случайных пачек импульсов,Временные интервалы между пачками ичисло импульсов в пачках случайны и распределены по определенным законам. 5Моделью обслуживающего прибора является генератор 3 случайных импульсов,интервалы между которыми распределеныпо определенному закону,Реверсивный счетчик 15 моделирует 10процесс накопления заявок в системе припоступлении импульсов на суммирующийвход и процесс вывода заявок из системыпри поступлении импульсов на вычитающийвход от генератора 3 случайных импульсов, 15что моделирует процедуру обслуживания,Код на прямых разрядных выводах счетчика15 соответствует числу заявок, находящихсяв системе и ожидающих обслуживания. Кодна инверсных разрядных выходах этого 20счетчика является обратным коду числа заявок в системе и соответствует разностиобьема счетчика и прямого кода числа заявок в системе, т.е, код на инверсных разрядных выходах определяет число свободных 25мест в системе.Реверсивный счетчик 18 импульсов служит для формирования кода, пропорционального числу импульсов в пачке, Послесравнения во второй схеме 19 сравнения с 30числом свободных мест в системе этот счетчик используется для повторного формирования этой пачки и подачи ее нареверсивный счетчик 15. При недостаточном числе свободных мест в системе счетчик 3518 служит для организации ожидания обслуживания групповой заявки.Дешифратор 16, схема 11 сравнения ирегистр 10 памяти служат для организациипорога включения процедуры обслуживания,Устройство работает следующим образом,В исходном состоянии триггер 25 и реверсивные счетчики 15 и 18 устанавливаются в нулевое состояние. При этом навыходах элементов ИЛИ-НЕ 14 и 17 появляются сигналы логической единицы, которыеустанавливают триггеры 26 и 22 в состояниелогического нуля, а триггер 8 в состояние 50логической единицы, при этом на их выходах оказываются нулевые сигналы, За счетэтого импульсы от генератора 3 случайныхимпульсов не могут проходить через закрытый элемент И 7, а импульсы от генератора 556 тактовых импульсов не могут проходитьчерез элемент И 9. Нулевой сигнал с выходатриггера 25, поступая на инверсный входэлемента И 24, позволяет пачке импульсовот генератора 1 пачек импульсов поступать на суммирующий вход реверсивного счетчика 18 длин ы пачки импул ьсов. Схема 19 сравнения производит сравнение кода, соответствующего длине поступившей пачки импульсов, который поступает с прямых разрядных выходов реверсивного счетчика 18 длины пачки импульсов, и кода, соответствующего числу свободных мест в системе, который поступает с инверсных разрядных выходов реверсивного счетчика 15 числа заявок в системе, Если свободных мест в системе оказалось достаточно для ввода пачки импульсов, то появляется сигнал на выходе "Меньше-равнозначность" схемы 19 сравнения и импульс с выхода блока 5 выделения конца пачки импульсов после окончания пачки импульсов через открытый элемент И 21 и элемент ИЛИ 23 поступает на вход триггера 22, за счет чего на выходе этого триггера появится единичный сигнал. Этот сигнал открывает элемент И 9 и позволяет импульсам генератора 6 тактовых импульсов через элемент И 9 поступать на вычитающий вход реверсивного счетчика 18 длины пачки импульсов и суммирующий вход реверсивного счетчика 15 числа заявок в системе. Такой перевод числа, соответствующего длине пачки импульсов, из счетчика 18 в счетчик 15 заканчивается в момент, когда на всех прямых разрядных выходах счетчика 18 появляются нули и единица с выхода элемента ИЛИ-НЕ 17 сбросит триггер 22 в исходное нулевое положение. Импульсы с выхода элемента И 9 поступают также на счетный вход счетчика 12 заявок, принятых к обслуживанию,По мере поступления пачек импульсов на суммирующий вход реверсивного счетчика 15 числа заявок в системе на его прямых выходах возрастает значение кода.В определенный момент времени это приводит к совпадению кодов дешифратора 16 и регистра 10 памяти и к выработке сигнала схемой 11 сравнения, который поступает на вход триггера 8 и перебрасывает его в нулевое состояние. Сигнал с выхода триггера 8 открывает элемент И 7 и позволяет импульсам от генератора 3 проходить на вход вычитания реверсивного счетчика 15, имитируя обслуживание заявок, Эти же импульсы поступают на счетный вход счетчика 13 обслуженных заявок. При полном освобождении системы массового обслуживания сигнал, появившийся на выходе элемента ИЛИ-НЕ 14, перебрасывает триггер 8 в положение, когда с выхода снимается сигнал,В том случае, если во время сравнения в схеме 19 сравнения оказывается, что число импульсов в очередной пачке превосхо 1711179 10дит число свободных мест в системе, то появляется сигнал на выходе "Больше" схемы 19 сравнения, и импульс с выхода блока 5 выделения конца пачки импульсов получит возможность через открытый элемент И 20 поступить на вход триггера 26, за счет чего на его выходе появляется единичный сигнал. Этот сигнал открывает элемент И 27 и 23 и поступает на счетный вход счетчика групп заявок, ожидавших обслуживания. Таким образом, имитируется режим ожидания обслуживания групповой заявкой. Первый импульс очередной пачки случайных импульсов в этом случае пройдет через элемент И 23 на вход триггера 25, и переведет его в состояние логической единицы. За счет этого сигнал с выхода триггера 25 закроет по инверсному входу элемент И 24, и импульсы от генератора 1 пачек случайных импульсов не смогут поступить на суммирующий вход реверсивного счетчика 18 длины пачки импульсов, что имитирует потерю вновь поступающей группы заявок. В конце пачки импульсов блок 5 выделения конца пачки импульсов сигналом со своего выхода переведет триггер 26 в состояние логического нуля, в котором он будет находиться до начала следующей пачки импульсов. Если групповая заявка находится в режиме ожидания и число свободных мест в системе оказывается достаточным для ее приема, то сигнал появится на выходе "Меньше-равнозначность" второй схемы 19 сравнения и через элемент И 27 и ИЛИ 28 переводит триггер 22 в состояние логической единицы. Это приводит к открыванию элемента И 9 и переводу групповой заявки из реверсивного счетчика 18 длины пачки импульсов в реверсивный счетчик 15 числа заявок в системе. Переход реверсивного счетчика 18 в нулевое состояние приводит к появлению сигнала на выходе элемента ИЛИ-НЕ 17, который устанавливает триггеры 26 и 22 в состояние логического нуля. Очередная пачка импульсов, которая начинается после полного освобождения реверсивного счетчика 18, получает возможность поступить через открытый элемент И 24 на суммирующий вход этого счетчика, так как элемент И 23 к моменту прихода первого импульса пачки оказывается закрытым. Если триггер 26 перейдет в нулевое состояние до момента окончания очередной пачки импульсов, поступающей от генератора 1 пачек случайных импульсов, то часть этой пачки не сможет поступить к реверсивному счетчику 18, так как триггер 25 находится в состоянии логической единицы и переходит в состояние логического нуля только после окончания очередной пачки импульсов.Блок 5 выделения конца пачки импульсов (фиг. 2) работает следующим образом,В исходном состоянии триггер 33 сброшен в нулевое состояние, Первый импульс пачки поступает на вход вычитающего счетчика 36 и обеспечивает параллельную запись в этот счетчик кода из датчика 31, значение которого выбирается таким, чтобыгенератор 34 тактовых импульсов за время 10 паузы между импульсами пачки не успел освободить вычитающий счетчик 36 и на его выходе не появился бы сигнал, После окончания первого импульса на входе блока элемент Н Е 32 начинает во время паузы между импульсами формировать сигнал, который позволяет импульсам от генератора 34 тактовых импульсов поступать на вход вычита 20 25 30 35 40 45 50 55 ния вычитающего счетчика 36. Второй импульс вновь обеспечивает параллельную запись кода предустановки в счетчик 36, и во время второй паузы работа блока повторяется. После окончания последнего импульса пачки генератор 34 тактовых импульсов получает возможность послать на вычитающий счетчик 36 такое количество импульсов, которое достаточно для появления на выходе переполнения сигнала, сбрасывающего триггер 33 в нулевое состояние и формирующего выходной сигнал блока выделенияя конца пачки импул ьсов.Статистические характеристики функционирования систем массового обслуживания, моделируемых данным устройством, могут быть вычислены на основании показаний счетчика общего числа заявок, счетчика общего числа групп заявок, принятых к обслуживанию, счетчика обслуженных заявок, счетчика групп заявок, ожидавших обслуживания и счетчика групп заявок, обслуженных без очереди.Формула изобретения Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее счетчик общего числа заявок, генератор пачек случайных импульсов, генератор случайных импульсов обслуживания, счетчик общего числа групп заявок, блок выделения конца пачки импульсов, генератор тактовых импульсов, четыре элемента И, два триггера, регистр памяти, две схемы сравнения, счетчик заявок, принятых к обслуживанию, счетчик обслуженных заявок, два элемента ИЛИ-НЕ, реверсивный счетчик числа заявок в системе, дешифратор и реверсивный счетчик длины пачки импульсов, выход генератора случайных импульсов обслуживания соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к инверсному выходу первого триггера, нулевой вход которого соединен с выходом "Равно12 1711179 45 50 55 значность" первой схемы сравнения, информационные входы первой группы которой подключены соответственно к выходам дешифратора, а информационные входы второй группы - соответственно к разрядным выходам регистра памяти, выход первого элемента И соединен со счетным входом счетчика обслуженных заявок и вычитающим входом реверсивного счетчика числа заявок в системе, прямые разрядные выходы которого соединены соответственно с входами дешифратора и с входом первого элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к единичному входу первого триггера, выход блока выделения конца пачки импульсов соединен с первыми входами второго и третьего элементов И и со счетным входом счетчика общего числа групп заявок, а вход блока выделения конца пачки импульсов - с выходом генератора пачек случайных импульсов и счетным входом счетчика общего числа заявок, разрядные выходы реверсивного счетчика длины пачки импульсов подключены соответственно к входам второго элемента ИЛИ-НЕ и к информационным входам первой группы второй схемы сравнения, информационные входы второй группы которой подключены соответственно к инверсным разрядным выходам реверсивного счетчика числа заявок в системе, выход "Больше" второй схемы сравнения соединен с вторым входом второго элемента И, а выход "Меньше-равнозначность" - с вторым входом третьего элемента И, выход второго элемента ИЛИНЕ подключен к нулевому входу второго триггера, прямой выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход четвертого элемента И соединен со счетным входом счетчика заявок, принятых к обслуживанию, вычитающим входом реверсивного счетчика длины пачки импульсов и суммирующим входом реверсивного счетчи ка числа заявок в системе, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения моделирования ожидания обслуживания групповой заявкой, оно дополнительно со держит пятый - седьмой элементы И, третийи четвертый триггеры, элемент ИЛИ, счетчик групп заявок, ожидавших обслуживания, и счетчик групп заявок, обслуженных без очереди, первый вход пятого элемента 15 И соединен с выходом генератора пачек случайных импульсов и прямым входом шестого элемента И, выход пятого элемента И подключен к единичному входу третьего триггера, нулевой вход которого соединен с 20 выходом блока выделения конца пачки импульсов, прямой выход третьего триггера соединен с инверсным входом шестого элемента И, выход которого подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика 25 длины пачки импульсов, выход второго элемента И соединен с единичным входом четвертого триггера, прямой выход которого подключен к второму входу пятого элемента И, счетному входу счетчика групп заявок, 30 ожидавших обслуживания, и первому входуседьмого элемента И, второй вход которого соединен с выходом "Меньше-равнозначность" второй схемы сравнения, а выход - с первым входом элемента ИЛИ, второй вход 35 которого подключен к счетному входу счетчика групп заявок, обслуженных без очереди, и выходу третьего элемента И, выход элемента ИЛИ соединен с единичным входом второго триггера, нулевой вход четвер того триггера подключен к выходу второгоэлемента ИЛИ-НЕ.1711179 Составитель В. ФукаловТехред М.Моргентал едактор С.Патрушев орректор Т.Палий Заказ 341 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5 но-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 10 Производс