Устройство для моделирования систем массового обслуживания

(21) 3593349/ 18-24 (22) 19.05.83 (46) 15.08.84. Бюл (72) С.В. Сычев, А А.А. Шикин, А.Г. Л и А.Д. Хомоненко (53) 681.3(088,8) (56) 1. Авторское У 517896, кл. С 062, Авторское св У .826358, кл. С 06 (прототип). В 39МШевченкмако идетельство СС 15/36, 1973. тельство СССР 15/20, ,1979 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ,содержащее генератор заявок, счетчик общего числа заявок, первыйсчетчик числа заявок, получившихотказ в обслуживании, три элементаИ, три элемента запрета, первый ивторой многовходовые элементы ИЛИ,первый блок случайных временных задержек, выход генератора заявок подключен к входу счетчика общего числа заявок, выход первого элементазапрета соединен с суммирующим входом первого реверсивного счетчикачисла занятых каналов, выходы кото"рого соединены соответственно совходами первого многовходового элемента И, выход которого подключен кпервому входу первого элемента И иуправляющему входу первого элементазапрета, выход первого элемента ИЛИсоединен с первым входом второгоэлемента И и информационным входомвторого элемента запрета, выходыкоторых подключены к вычитающимвходам первого реверсивного счетчика числа заявок в очереди и первогореверсивного счетчика числа занятых каналов соответственно, выход первого элемента И соединен с первым входом третьего элемента И и информационным входом третьего элемента запрета, управляющий вход которого и второй вход третьего элемента И объединены и подключены к выходу второго многовходового элемента И, входы которого подключены соответ" ственно к первой группе выходов первого реверсивного счетчика числа заявок в очереди, вторая группа выходов которого соединена с входами первого многовходового элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом второго элемента И и управля-ющим входом второго элемента запрета, а выход третьего элемента И подключен к входу первого счетчика заявок, получивших отказ в обслуживании, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем моделирования сети массового обслуживания, состоящей из двух систем массового обслуживания, оно дополнительно содержит второй реверсив- б ный счетчик числа занятых каналов, второй реверсивный счетчик числа ф заявок в очереди, третий и четвер- Ютый многовходовые элементы И,второй многовходовый элемент ИЛИ, второй, третий, четвертый, пятый элементы ИЛИ, второй блок случайных времен- фф, ных задержек, второй счетчик числа заявок, получивших отказ в обслуживании, четвертый, пятый, шестой элементы И, четвертый, пятый, шестой элементы запрета и первый и второй вероятностно-распределительные блоки, каждый из которых содержит11 триггер, первый и второй элементы И и первый и второй генераторы импульсов, выходы которых подключены к счетному входу триггера, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов И, причем выход генератора заявок соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен ко второму входу первого элемента И и информационному входу первого элемента запрета выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого через первый блок случайных временных задержек подключен к вторым входам первого и второго элементов И первого вероятностно-распределительного блока, выходы первого и второго элементов И которого соединены соответственно со входами первого элемента ИЛИ, а выход второго элемента И первого вероятностно-распределительного блока подключен также к первому входу четвертого элемента И и информационному входу четвертого элемента запрета, выход которого соединен с суммирующим входом второго реверсивного счетчика числа занятых каналов и с первым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого через второй блок случайных временньй задержек подключен к вторым входам первого и второго элементов И второго вероятностно-распределительного блока, выход первого элемента И и выход второго элемента И которого соединены соответственно с первым и вторым входами пятого элемента ИЛИ, а выход второго элемента И второго вероятностно- распределительного блока соединен 08459также с вторым входом второго элемента И, выход пятого элемента ИЛИ соединен с первым входом .пятого элемента И н информационным входом пятого элемента запрета, выходы которых подключены соответственно к вычитающим входам второго ревер" сивного счетчика числа заявок в очереди и второго реверсивного счетчика числа занятых каналов, разрядные выходы которых подключены к входам третьего многовходового элемента И, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И и управляющим входом четвертого элемента запрета, выход второго многовходового элемента ИЛИ - с вторым входом пятого элемента И и управляющим входом пятого элемента запрета, выход четвертого элемента И подключен к первому входу шестого элемента И и информационному входу шестого элемента запрета, выходы которых соединены соответственно со входом второго счетчика числа заявок, получивших отказ в обслуживании, и суммирующим входом второго реверсивного счетчика числа заявок в очереди, первая и вторая группы разрядных выходов которого соединены соответственно со входами второго многовходового элемента ИЛИ и входами четвертого многовходового элемента И, выход которого подключен к второму входу шестого элемента И и управляющему входу шестого элемента запрета, выходы второго и пятого эле.ментов И соединены со вторыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ соответственно, а выход третьего элемента запрета - с суммирующимвходом первого реверсивного счетчика числа заявок в очереди.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании систем массового обслуживания (СИО), а также при исследовании сетей массового обслуживания, состоящих из нескольких СИО. Известно устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее реверсивные счетчики, генераторы случайного потока импульсов, дешифратор, блоки случай ных временных задержек, элементы И, ИЛИ, ЗАПРЕТ 113тем массового обслуживания понимается в общем случае совокупность нескольких систем массового обслужива" ния, в которой заявки могут поступать на вход любого канала, т,е. отдельной системы массового обслуживания. После завершения обслуживания заявки в каком-то канале она либо с некоторой вероятностью покидает сеть систем массового обслуживания, либо с дополнительной вероятностью поступает на вход какого- либо другого канала.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем моделирования сети массового обслуживания, состоящей из двух систем массового обслуживания с очередями.Эта цель достигается тем, что в устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор заявок, счетчик общего числа заявок, первый счетчик числа заявок, получивших отказ в обслуживании, три элемента И, три элемента запрета, первый и.второй многовходовые элементы ИЛИ, первый блок случайных временных задержек, выход генератора заявок подключен к входу счетчика общего числа заявок, выход первого элемента запрета соединен с суммирующим входом первого реверсивного счетчика числа занятых каналов, выходы которого соединены соответственно со входами первого многовходового элемента И, выход которого подключен к первому входу первого элемента И и управляющему входу первого элемента запрета, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом второго элемента И и информационным входом второго элемента запрета, вьмоды которых подключены к вычитающим входам первого реверсивного счетчика числа заявок в очереди и первого реверсивного счетчика числа занятых каналов соответственно, выход первого элемента И соединен с первым входом третьего элемента И и информационным входом третьего элемента запрета, управляющий вход которого и второй вход третьего элемента И объединены и подключены к выходу второго многовходового элемента И, входы которого подключены соответственно к первой группе выходов первого реверсивного счетчикачисла заявок в очереди, вторая груп 3 1108459 . 4Это известное устройство позволяЙт моделировать системы массовогообслуживания с очередями. Причемзаявка, обслуживание которой прерывается выходом канала из строя пеУ5редается любому другому свободномуканалу. Если свободных каналов нет,то моделируется очередь заявок,ожидающих обслуживания.Наиболее близким к изобретениюявляется устройство для моделирова 10ния систем массового обслуживания,содержащее управляемый генераторслучайного потока импульсов, счетчикобщего числа заявок, счетчик числазаявок, получивших отказ в обслужи 15вании, первый - третий элементы И,первый - третий элементы запрета,первый и второй многовходовые элементы И, многовходовый элемент ИЛИ,первый и второй реверсивные счетчики, элемент ИЛИ и блок случайныхвременных задержек. При этом выходуправляемого генератора случайногопотока импульсов подключен ко входусчетчика общего числа заявок, к пер 25вым входам первого элемента И и первого элемента запрета, выход которого соединен с суммирующим входомпервого реверсивного счетчика, причем вычитающий вход первого реверсивного счетчика подключен черезвторой элемент запрета к выходупервого элемента ИЛИ и первому входу второго элемента И. Группа выходов первого реверсивного счетчика 35через первый многовходовой элементИ подключена ко вторым входам первого элемента И и первого элементаЗАПРЕТ. При этом первый счетчик числазаявок, получивших отказ в обслужнвании, подключен к выходугРетьего элемента И, первый входкоторого соединен с первым входомтретьего элемента запрета и к выходу первого элемента И, а второй вход 45подключен ко второму входу третьегоэлемента запрета и через второймноговходовой элемент И - к первойгруппе выходов второго реверсивногосчетчика, вычитающий вход которого 50подключен к выходу второго элементаИ, а вторая группа выходов через первый многовходовой элемент ИЛИ - ковторым входам второго элемента И ивторого элемента ЗАПРЕТ 2. 55Однако эти устройства не позволяют моделировать сеть систем массового обслуживания. Под сетью сис 1108453па выходов которого соединена свходами первого многовходового элемекта ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом второго элемента И и управляющим входом второго элемента запрета, а выход третьего элемен" та И подключен к входу первогосчетчика заявок, получивших отказ в обслуживании, введены второй реверсивный счетчик числа занятыХ каналов,10 второй реверсивный счетчик числа заявок в очереди, третий и четвертый многовходовые элементы И, второй многовходовый элемент ИЛИ, второй, третий, четвертый, пятый элементы 15 ИЛИ, второй блок случайных временных задержек, второй счетчик числа заявок, получивших отказ в обслуживании, четвертый, пятый, шестойэлементы И, четвертый, пятый, шестой у 0 элементы запрета и первый и второй вероятностно-распределительные блоки, каждый из которых содержиттриггер, первый и второй элементы И и первый и второй генераторы импуль- д 5 соввыходы которых подключены ксчетному входу триггера, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов И, причем выход генератора заявок соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен ко второму входу первого элемента И и информационному входу первого элемента за 35 прета, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого через первый блок случайных временных задержек подключен к вторым входам первого и второго элементов И первого вероятностно-распределительного блока, выходы первого и второго элементов И которого соединены соответственно со входами первого элемента ИЛИ, а45 выход второго элемента И первого вероятностно-распределительного бло" ка подключен также к первому входу четвертого элемента И и информационному входу четвертого элемента запрета, выход которого соединен с50 суммирующим входом второго реверсивного счетчика числа занятых каналов и с первым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого через второй блок случайных временных задержек подключен к вторым входам первого и второго элемектов И второго вероятностно-распределительного блока, вы 9 бход первого элемента И и выход второго элемента И которого соединенысоответственно с первым и вторымвходами пятого элемента ИЛИ, а выход второго элемента И второго вероятностно-распределительного блокасоединен также с вторым входом второго элемента И, выход пятого элемента ИЛИ соединен с первым входомпятого элемента И и информационнымвходом пятого элемента запрета, выходы которых подключены соответственно к вычитающим входам второго реверсивного счетчика числа заявок вочереди и второго реверсивного счетчика числа занятых каналов, разрядные выходы которого подключены квходам третьего многовходового элемента И, выход которого соединен свторым входом четвертого элемента И,и управляющим входом четвертогоэлемента запрета, выход второго многовходового,элемента ИЛИ - с вторымвходом пятого элемента И и управляющим входом пятого элемента запрета,выход четвертого элемента И подключен к первому входу шестого элемента И и информационному входу шестого элемента запрета, выходы которыхсоединены соответственно со входомвторого счетчика числа заявок, получивших отказ в обслуживании, и суммирующим входом второго реверсивного счетчика числа заявок в очереди,первая и вторые группы разрядныхвыходов которого соединены .соответственно со входами второго многовходового элемента ИЛИ и входамичетвертого многовходового элементаИ, выход которого подключен к второму входу шестого элемента И и управляющему входу шестого элементазапрета, выходы второго и пятогоэлементов И соединены со вторымивходами третьего и четвертого элементов ИЛИ соответственно, а выходтретьего элемента запрета - с суммирующим входом первого реверсивного счетчика числа заявок в очереди.На фиг. 1 представлена схемапредлагаемого устройства; на фиг.2 -схема вероятностно-распределительного блока,Устройство для моделированиясети массового обслуживания содержитгенератор 1 заявок, счетчик 2 общего числа заявок, первый и второйсчетчики 3 и 4 числа заявок, получивших отказ в обслузивакии, элементы И с первого по шестой 5-10, элементы запрета с первого по шестой 11-16, элементы ИЛИ с первого по пятый 17-21, первый и второй блоки 22 и 23 случайных временных задержек, вероятностно-распределительные блоки 24 и 25, первый реверсивный счетчик 26 числа занятых каналов, первый реверсивный счетчик 27 числа заявок в очереди, второй реверсивный счетчик 28 числа занятых каналов, второй реверсивный счетчик 29 числа заявок в очереди, многовходовые элементы И 30-33, многовходовые элементы ИЛИ 34, 35. 15Каждый вероятностно-распределительный блок 24, 25 содержит первый и второй генераторы импульсов 36 и 37, триггер 38 со счетным входом и первый и второй элементы И 39 и 40. 20Вероятностно-распределительный блок работает следующим образом.Предположим, что импульсы от обоих генераторов следуют с частотой, равной 1/Х, где Х - длина интервала 25 между смежными импульсами .для каж" дога генератора, Пусть импульсы от генератора 37 приходят после соответствующих импульсов генератора 36 со сдвигом У, Тогда можно утверждать,ЗО что триггер 38 на любом промежутке времени длиной Х в течение времени У находится в единичном состоянии, а в течение времени (Х-У) - в нулевом. С учетом того, что импульсы посту 35 пают на вход блока в случайные моменты времени, можно утверждать, что поступивший на вход блока импульс с вероятностью Р окажется на первом вьмоде устройства,а с дополниХ-У тельной вероятностью 1-Р = окаХжется на втором выходе.Устройство работает следующим образом.45Когда в сети свободен хотя бы один канал, как в первом узле такУ и во втором, сигналы на выходах многовходовых элементов И 30 и 32 отсутствуют и импульсы от генератора 1 заявок через открытый элемент запрета 11 поступают на суммирующий вход счетчика 26 числа занятых каналов первого узла и одновременно через элемент ИЛИ 19 - в блок 22 случайных временных задержек. Поступление импульса на суммирующий вход реверсивного счетчика 26 числа занятых каналов первого узла увеличивает его код на единицу, что означает занятие одного канала. Импульс с блока 22 случайных временных задержек, появившийся на выходе через время, равное случайной длительности обслуживания, поступает на вход вероятностно-распределитель" ного блока 24, который с вероятностью Р генерирует импульс по своему первому выходу и с вероятностью (1-Р) - по второму. Импульс, появив" шийся с вероятностью Р на первом выходе вероятностно-распределительного ,блока 24, поступает через элемент ИЛИ 17 и открытый элемент запрета 12 на вычитающий вход реверсивного счетчика 26 числа занятых каналов первого узла и "списывает" из него единицу, имитируя тем самым освобождение одного канала. С вероятностью 1-Р импульс генерируется на втором выходе вероятностно-распределительного блока 24 и поступает через элемент ИЛИ 17 и элемент запрета 12 на вычитающий вход реверсивного счетчика 26 числа занятьи каналов первого узла, "списывая" из него единицу и через открытый элемент запрета 14 - на суммирующий вход реверсивного счетчика 28 числа занятых каналов второго узла и через элемент ИЛИ 20 - на вход блока 23 случайных временных задержек, имитирующего процесс обслуживания. Импульс с блока 23 случайных временных задержек, задержанный на время, равное случайной длительности обслуживания, поступает на вход вероятностно-распределительного блока 25, которые с вероятностью Р генерирует импульс по первому выходу и с вероятностью (1-Р 1) - по второму выходу. Импульс по первому выходу списывает единицу из счетчика 28 числа занятых каналов второго узла, а импульс по второму выходу, кроме этого, поступает через элемент ИЛИ 18 вновь на обслуживание в первый узел.В момент времени, когда все каналы второго узла заняты, на выходе многовходового элемента И 32, связанного с разрядами счетчика 28 числа занятых каналов второго узла, появляется сигнал, который закрывает элемент запрета 14, открывает элемент И 8, и импульсы со второго выхода вероятностно-распределительного блока 24 поступают через открытые элемент И 8 и элемент запрета 16 насУммирующий вход реверсивного счетчика 29 заявок, стоящих в очередивторого узла. Поступление импульсана суммирующий вход счетчика 29 заявок, стоящих в очереди второго узла,увеличивает его код на единицу, чтоозначает появление в очереди еще од"ной заявки. На выходе многовходовогоэлемента ИЛИ 35 появляется сигнал,открывающий элемент И 9 и закрывающий элемент запрета 15. Импульс блока 23 случайных временных задержекчерез вероятностно-распределительныйблок 25, элемент ИЛИ 21, открытыйэлемент И 9 поступает на вычитающийвход счетчика 29 числа заявок, .стоящих в очереди второго узла, и одновременно с этим через элементИЛИ 20 - на вход блока 23 случайныхвременных задержек, имитируя тем са-.мым принятие на обслуживание дднойиэ заявок, стоящих в очереди. Аналогично организуется очередь и впервом узле. В момент времени, когда все места в очереди первого узлазаняты, на выходе многовходовогоэлемента И 31, связанного с разрядами счетчика 27 числа заявок, стоящих в очереди первого узла появляется Сигнал, который открывает элемент И 7, закрывает элемент запрета 13, и импульсы от генератора через открытые элемент И 5 и злемент ИЛИ 17 поступают в счетчик 3 числа заявок, получивших отказ в обслуживании. При заполнении всех мест в очереди второго узла на выходе многовходового элемента И 33, связанного с разрядами счетчика 29 заявок, стоящих в очереди второго 10 узла, появляется сигнал, которыйоткрывает элемент И 10, закрывает элемент запрета 16, и импульсы со второго выхода вероятностно-распределительного блока 24 через открытые 15 элементы И 8 и 1 С поступают во второй счетчик 4 числа заявок, получивших отказ в обслуживании. Статистические, характеристикиуО функционирования сети массового обслуживания, моделируемой предлагаемым устройством, вычисляются известгными методами на основе показанийсчетчика 2 общего числа поступивших25 заявок, первого и второго счетчиковчисла заявок, получивших отказ вобслуживании, когда все места дляожидания в очереди заняты.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет моделировать сеть,массового обслуживания,1108459 Составитель В. ФукалоРедактор С. Тимохина ТехредЛ. Коцюбнякъ орректор О, Бипак аказ 5866/35 ВИИПИЕамаППП "Патент", г. Уагород, ул. Проект 4 Тирам 699 Государстве елаи изобрет осква, Ж,Подписи ного комитета СССР ний и открытий Раушская наб., д. 4/5