Устройство для моделирования систем массового обслуживания

(51) 4 ВСЕГОНф 36% Т ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЮЛЫ 11 Н ф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(56) Авторское свидетельство СССРФ 1290342, кл, С 06 Р 15/20, 1985.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯСИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ(57) Изобретение относится к специализированным вычислительным средствами может бьггь использовано при моделировании работы системы массовогообслуживания. Цель изобретения - расширение Функциональных возможностейустройства эа счет моделирования систем массового обслуживания с отказа"ми. Для этого в устройство введенблок моделирования отказов, содержащий три генератора случайных чисел,три узла сравнения, накапливающийсумматор, сумматор,узел вычитания,триггер,два элемента задержки,два элементаИЛИ, три элемента И, одиннадцать блоков элементов И. Устройство позволяетмоделировать и определять вероятновременные характеристики системы местсового обслуживания с ограниченнымиочередями с учетом отказов и случайными временами восстановления иобслуживания. 2 ил.Изобретение относится к специализированным вычислительным средствам,может быть использовано при моделировании работы системы массового обслуживания и является усовершенство 5ванием устройства по авт.св.У 1290342,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей устройства за счет моделирования систем массового обслуживания (СМО) с отказами,На фиг.1 представлена схема устройства для моделирования СМО; нафиг.2 - схема блока моделирования 15отказов.Устройство для моделирования СМОсодержит генератор 1 тактовых импуль-сов, счетчик 2 импульсов, счетчики3 и 4 соответственно обслуженных и 2 Опоступивших заявок, первый 5, второй6 и третий 7 блоки сравнения, первый8 и второй 9 элементы ИЛИ, первый10 и второй 11 элементы И, элемент12 запрета, четвертый 13, шестой 14, 25пятый 15, третий 16 и седьмой 17 элементы И, реверсивный счетчик 18 числа заявок в системе, первый 19 и второй 20 накапливающие сумматоры, генератор 21 случайных чисел, триггер 22, 30первый 23, второй 24, третий 25,четвертый 26, пятый 27, шестой 28и седьмой 29 элементы задержки, первьй 30 и второй 31 блоки деления,элемент ИЛИ-НЕ 32, блок 33 элементовИЛИ, второй 34, третий 35, четвертый36, пятый 37, шестой 38, первый 39,седьмой 40, восьмой 41, девятый 42 идесятый 43 блоки элементов И, первый44 и второй 45 дешифраторы, вход 46 40задания допустимой длины очереди,вход 47 задания времени обслуживания,выход 48 определения вероятностиобслуживания заявок, выход 49 определения среднего времени обслуживания заявок, выход 50 задания временимоделирования, вход 51 запуска и блок52 моделирования отказов.Блок 5 сравнения выполняет сравнение времени окончания обслуживаниязаявки с заданным временем моделирования,Сумматор 19 формирует время поступления очередного сообщения навход системы.Блок 6 сравнения сравнивает время55поступления очередной заявки в систему с временем окончания обслужива"ния предыдущей заявки,Блок 7 сравнения сравнивает текущее число заявок в системе с допустимым.Блок 52 моделирования отказов содержит шестой 53, седьмой 54, пятый 55, четвертый 56, третий 57 и второй 58 управляющие входы блока, первый 59 и второй 60 информационные входы, второй 61 и первый 62 информационные выходы, первый управляющий вход 63, первый 64, второй 65 и третий 66 генераторы случайных чисел, первый 67, второй 68 и третий 69 узлы сравнения, накапливающий сумматор 70, сумматор 71, узел 72 вычитания, триггер 73, первый 74 и второй 75 элементы задержки, первый 76 и второй 77 элементы ИЛИ, первый 78, второй 79 и третий 80 элементы И, первый 81, второй 82, третий 83, четвертый 84, пятый 85, шестой 86, седьмой 87, восьмой 88, девятый 89,десятый 90 и одиннадцатый 91 блоки элементов И.Узел 67 сравнения предназначен для сравнения моментов времени наступления очередного отказа и времени поступления на обслуживание 1-й заявки, а узел 68 сравнения - для сравнения времени поступления 1-й заявки и времени окончания восстановления очередного отказа.Узел 72 вычитания используется для получения разности времеи окончания восстановления и поступления -й заявки в систему.Блок 69 сравнепя предназначен для сравнения времени окончания обслуживания -й заявки и времени наступления очередного отказа.Накапливающий сумматор 79 применяется для формирования случайного времени наступления очередного отказа в системе, а сумматор 71 - для формирования времени окончания восстановления системы после очередного отказа путем суммирования времени наступления очередного отказа и времени восстановления.Генератор 65 случайных чисел предназначен для формирования случайного числа, представляющего время обслуживания 1-й заявки, генератор 66 - для получения случайного числа, необходимого для формирования времени наступления отказа, а генератор 64 - для формирования случайного числа, представляющего время восстановления, 1397930Устройство работает следующим образом.При поступлении сигнала запускана вход генератора 1 оц выдает импульсы, которые поступают на ццформациоц 5ный вход счетчика 2, который с дешифратором 44 вырабатывает сигналы, определяю 1 ие такты работы устройства.Иикл работы устройства осуществляется 1 Озл пять тактов.Устройство работает в двух режимах: режим 1 - моделирование СМО сочередями и случайным временем обслуживания без учета отказов; режим 2моделирование С 10 с очередями, случайным временем обсчет-,кивлция с учетомотказов ц случайным вр-менем цосстацовле пи,сходное состояцц; блоков устрой твл; трц ер 22, сттчцкц 2,3,418, сумматоры 19 и 20 - в нулевомсостояци, в блоке 52 моделированияотказов, триггер 73, суммлторь: 70 и71, узел 72 вычитания - в нулевом 25состоянии, По входам 50,46 и 63 подаются величины соответственно злллчного времени моделирования Т,д, допустимой длины очереди 1 д,О и потенциал, определяющий режимы работы устройства (отсутствие сигнала цл входео 3 - в режим 1, наличие сигала цлвходе 63 - режим 2),В рейзме 1 устройство работаетследующим образом,В первом такте сигнал от первоговхода дешифратора 44 через откр.ттыйэлемент И 10 (триггер 22 в нулевомсостоянии) запускает генератор 21случайных чисел, а также, пройдя че 40рез элемент 29 задержки, разрешаетзапись полученного гснератором 21случайного числа в сумматор 19. Сигнал в элемецте 29 задержки задерживается а время, необходимое для полу 45чения случайного числа. Сигналом отпервой нины дешфратора 44 черезэлемент И 1 О счетчик 4 устанавливается в з.-е состояние, фиксируя прц этомпоступление сообщения на вход устройства. При поступлении только первого50сообщения на первом выходе дешифратора 45 появляется сигнал, которыйсчитывается первым тактовым сигналом,прошедшим через элемент 28 задержки.Последний задерживает тактовый сигналиа время, достаточное для установления на псгвом выходе дешифратора 45устойчивого сигнала. Сигнал с выходаЕсли условие (1) выполняется, сигнал с выхода элемента И 13 поступает ца единичный вход триггера 22 ц цл вьчитающий вход реверсивного счетчика 18, уменьшая его содержимое на единицу. Если выполняется условие (2), по управляющему сигналу с выхода блока 6 сравнения через блок 39 элементов И на блок 7 сравнения подается содержимое реверсивного счетчика 18 (текущая длина очереди 1. ), В блоке 7 сравнения происходЫт срав" иенце текущего и допустимого чисел заЯвок в системе .тр = 1 дюОЕсли условие выполняется, на выходе блока 7 сравнения возникает сигнал.В четвертом такте при выполнении условия (2) и при отсутствии сигнала злемецтл И 17 через элемент ИЛИ 8 раз.решает подачу в накапливающий сумматор 20 случайного времени обслуживания г. через блок 42 элементов И иблок 3 т. Величина 1 Б Формируетсяс помощью генератора 65 случайныхчисел по сигналу с первой шины дешцфрлтора 44 (вход 53 блока 52 моделирования отказов), Одновременно сигцалс выхода элемента И 17, пройдя черезэлемент 27 задержки, разрешает черезблок 41 элементов И подачу в нлклпливающ 1 й сумматор 20 содержимого сумматора 19, т,е, времени поступлениясообщения в систему ,щт, Элемент27 задержки зллержцвлет сигнал цавремя, необходимое лля записи и суммирования случацого числа в накапливающем сумматоре 19. Таким образом,в первом цикле работы устройства всумматоре 20 получается с= т +О 6 с 1 пООт т+С, ,т,е. время окоцчлццл обслуживания первого ссобщения. В последуюпих циклах в сумматоре 20 Формируетсявремя окончания обслуживания з.-гоос о обще яВо втором такте по сигналу от второго цыхолл дешифраторл 44 нл блок6 срав;еца через блоки 38 и 39 элемецтов подают:я величины соответстгецио времсцц поступления -го сообщения ц времецп окончания обслуживаОкция , предыдущего очередного сосбщесия,В третьем такте анализируютсярезультаты сравнения:139795с выхода блока 7 сравнения (длина очереди це превьщает допустимую) сигнал через элемент И поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 18, увеличивая его состояние на5 единицу, имитируя при этом постановку сообщения в очередь на обработку. 1 ри наличии сигнала с выхода блока 7 сравнения блокируется суммирующий вход счетчика 18 сигналом на инверсном входе элемента И 14, При этом имитируется отказ СМО в обслуживании сообщения в связи с ограниченной очередью. При выполнении условия (2) сигнал с четвертого вьмода дешифратора 44 через элемент И 15 устанавливает григгер 22 в нулевое состояние.11 ри Т., : р. - и при нулевом значении реверсивного счетчика 18 (вся очередь 20 сообщений обслужеца) сигнал с четвертого ыхода дещифратора 44 через элементы И 16 и ИЛИ 9 поступает на установочный вход накапливающего сумматора 20, устанавливая его в нулевое состояцие, а пройдя через элемент 26 залержки, разрешает запись в сумматор 20 времени поступления -го сообщениячерез блоки элементов И 40 и ИЛИ 33, элемент 26 задержки задержи- Зо вает сигнал ца время установления сумматора 20 в нулевое состояние.В пятом такте сигнал на пятом выходе дещифратора 44 анализирует состояние триггера 22, Если триггер 2235 находится в единичном состоянии (состояние обслуживания) сигнал черезиэлементы И 11 и ИЛИ 8 поступает на управляющие входы блока 42 элементов И, разрешая при этом подачу в накапливающий сумматор Счерез блок 33 элементов ИЛИ, а также сигнал с выхода элемента И 11, пройдя через элемент 23 задержки, разрешает подачу на второй вход блока 5 сравнения содержимого сумматора 20 через блок 34 элементов И, т.е, времени окончания обслуживания очередного -гооксообщения й1Элемент 23 задержкиОС 1должен задержать сигнал на время, 50 необходимое для суммирования в сумматоре 20,.+ тСигнал с вы-.рост;хода элемента 23 задержки, пройдя через элемент 24 задержки и элемент 12 запрета, при отсутствии сигнала от блока 5 сравнения поступает на счетный вход счетчика 3, фиксируя при этом факт обслуживания очередного -го сообщения. При выполнении усло 306вия ТЕ,", ца выходе блока 5ООссравцЕция возникает сигнал, свидетельствующий об окончании процесса моделирования и разрешающий выдачу на блоки 30 и 31 деления содержимого счетчиков 3 и 4 через группы элементов И 35 и 36, В результате работы блоков 30 и 31 деления на выходах 48 и 49 получаются соответственно вероятность обслуживания сообщенийи 8 цР =бхи среднее время обслуживания сообщенийСчетчики 4,3 и 18 в этот момент содержат соответственно иколичество сообщений, поступивших на вход системы ,и , количество обслуженных сообщении, количество сообщений, находящихся в очереди, Сигнал с выхода блока 5 сравнения, пройдя через элемент 25 задержки, приводит схему в исходное состояние, т,е. счетчики 2,3,4 и 18, сумматоры 19 и 20 - в нулевое состояние, а работа генератора 1 блокируется,В режиме 2 устройство работает следующим образом.1 ервый такт аналогичен режиму 1, Сигнал по входу 53 блока 52 через открытые элементы И 79 и 80 (триггер 73 - в нулевом состоянии, по шине 63 высокий потенциал) запускает генераторы 66-64 для получения случайных чисел для формирования момента наступления отказа, времени обслуживания заявки, времени восстановлениясоответственно. Сигнал по входу 53 после задержки в элементе 74 на время получения случайного числа в генераторе 66 разрешает передачу его в сумматор 70 через блок 91 элеменТов И, где формируется время поступления очередного отказа в системеотоВторой такт.,также аналогичен режиму 1. Кроме этого, по сигналу от второго выхода дешифратора 44 (вход 55 блока 52) принулевом состоянии триггера 73 в сумматор 71 подаются величины вреЫенй восстановленияиВосс времени наступления отказа 1 рт соответственно через блоки 90 и 84элементов И, в результате чего в сумматоре 71 формируется время оконокчания восстановленияТретий такт аналогичен режиму 1.5 Кроме этого, по сигналу от третьего выхода дешифратора 44 (вход 56 блока 52) в узел 69 сравнения подаются величины времени наступления отказаи времени окончания обслуживания -го сообщения соответственно через блоки 83 и 82 элементов И (по входу 60 блока 52). По результату сравнения в узле 69 15(3) (4) окобсотк окотк Ъпост;, (5)отк спост(6)1Одновременно по сигналу с входа 57 на узел 68 сравнения подаются величины времени окончания восстановления Со" и времени поступлениябосс определяется дальнейшая работа блока 52 моделирования отказов, Если отказ наступает в момент окончания или поз- же окончания обслуживания 1-го сообщения (условие 3), сигнал с первого выхода узла 69 сравнения устанавли 25 вает триггер 73 в единичное состояние, тем самым блокирует работу блока 52 в последующих четвертом и пятом тактах работы устройства, сохраняя при этом для последующего анализа значения времени наступления отказа(в сумматоре 70) и окончания восстановления С посс (в сумматоре 71). . Если отказ наступил до момента окончания обслуживания -го сообщения (условие 4), сигнал с второго выхода З 5 узла 69 сравнения через элемент ИЛИ 76 устанавливает триггер 73 в нулевое состояние, тем самым разрешает дальнейший анализ влияния отказа на время обслуживания ь-го сообщения. 4 ОЧетвертый такт также аналогичен режиму 1. Кроме этого, сигнал с четвертого выхода дешифратора 44 (вход 57 блока 52) разрешает подачу в узел 67 сравнения через блоки элементов И 45 соответственно 85 и 8 1 величин време ни наступления отказа С т и времени поступления 1-го сообщения, на время обслуживания которого имеет влияние отказ пост; . В узле 67 сравнения вы деляются результаты сравнения Г.пост 1-го сообщения через блоки87 и 81 элементов И. В узле 68 сравкения вылеляется ситуацият.е. восстановление отказа произошло до момента или в момент поступления 1-го сообщения, В этом такте по сигналу с входа 57 в узел 72 вычитанияокподаются величины Сипост; через блоки элементов И соответственно 88 и 8 1, в результате чего получается разность(8)окд =ьасспост;Пятый такт аналогичен режиму 1,Кроме этого, сигнал по входу 58 блока52, пройдя через элемент 75 задержки, задержавшись на время, необходимое для суммированияок, 1-го сообщения в сумматоре 20, анализируетнеравенства (5)-(7), Если выполняетсянеравенство (5), т,е. отказ наступилв момент поступления или я моментобслуживания 1-го сообщения, то в результате принятого принципа обслуживания (с дообслуживанием) время окончания обслуживания д-го сообщенияувеличивается на время восстановленияотказа. Это осуществляется путем подачи оо через блок 89 элементовИ (выход 61 блока 52), через блокэлементов ИЛИ 33 в сумматор 20, Есливыполняется неравенство (6), т.е. отказ наступил до поступления 1-го сообщения, однако если произошло восстановление этого отказа до поступления -го сообщения (т.е. выполняетсянеравенство (7), сигнал на выходеблока 68 сравнения), то на время окончания обслуживания 1-го сообщенияотказ не влияет и в сумматор 20 сблока 52 моделирования отказов ничего не подается, Если восстановлениепроисходит во время обслуживания 1-гооксообщения, т,е. при Т оо, 7 пост;тто время окончания обслуживания 1-госообщения увеличивается на разность(8), величина которой через блок 86элементов И (выход 62 блока 52) иблок 33 элементов ИЛИ подается в сумматор 20, Таким образом, пронсходитобслуживание очередного отказа, возникшего в момент со, и учитываетсяего влияние на время окончания обслуживания д-го сообщения,Если отказ обслужен, то в очередном цикле работы устройства аналогич 1397930цо генерируются случайные величин 1 для формирования времени наступления очередного отказа 1,т, и времени восстановления, (первый такт).5 Сумматоры 71 и узел 72 вычитания устанавливаются н исходное нулевое состоягп 1 е через элементы И 78 и ИЛИ 7, Формируется время наступления очередного отказа н сумматоре 70. 1 р Формируется г ,-, (второй такт), Сравокниняется с(третий такт). Обслужггвдцие очередного отказа осуОМществляется при гТантк (четвертый и пятый такты) . 15Окончание работы устройства в режиме 2 аналогично режиму 1, кроме этог ,дог 1 олцительно устанавливаются з и(.:,О цое состояциР сумматоры 70 и 1, блок 72 нь 1 читяция и триггер по 20 сцгцд.;1 у с входя 54 блока 52,Формула изобретения" тройство для моделирования сис тем масс ного обслуживания по днт.св. г 19032, отличающееся тем, что, с целью расширецця функциональных воэможностей устройстна эа счет моделирования систем массового ЗП Об дужиняция с отказами, оно дополни 1 епгцо содержит блок моделирования отказов, содержащий три генератора случайных чисел, три узла сравнения, накапливающий сумматор, сумматор, узел ввитания, триггер, дна эпемента задержки, два элемента ИЛИ, три элемента И, одиннадцать блоков элементов И, причем информационные выходы первого блока элементов И соеди цепь соответственно с информационными входами первой группы первого узла сравнения, второго узла сравнения и узла вычитдния, информационные выходы второго блока элементов И соеди цены соответственно с информациоц ыми входами первой группы третьего узла сравнения, информационные входы второй группы которого соединены соответственно с информационнь 1 ми ныходямц 5 О третьего блока элементов И, информа" ционные входы которого соединены соответственно с информационными выходами накапливающего сумматора, информационными входами четвертого и пятого блоков элементов И, информационные выходы пятого блока элементов И соединены соответственно с информационными входами второй группы первого узла сравнения, выход Меньше которого подключен к первому управляющемувходу шестого блока элементов И, инверсный управляющий вход которого соединен с выходом "Больше или равно"второго узла сравнения, информационные входы второй группы которого подключены соответственно к информационным выходам седьмого блока элементовИ, информационные входы которого соединены соответственно с информационными выходами сумматора и информационными входами восьмого блока элементов И, информационные выходы которого подключены соответственно к информационным входам второй группы узла вычитания, информационные выходыкоторого сОРдин"ны ОООнетстнецо синформационными входами т.естого блокаэлементов И, информдцио 11 цче входы девятого блока элем цтон И подключенысоответственно к информационным ныхэддм первого генератора случайных чисел и иформационным нходям десятогоблока элементов И, информационныевьгходы которого соединены соотнетсгвецно с информационными входами первой группы сумматора, ицформдцисц 1 ыевходы е 1 торой группы которого под 1;люче.цы соответственно к иг 1 формяц 11 оцнымньгходам четвертого блока элементов И,г 1 ервый управляющий вход которогосоединен с первыми управляющими входами первого, пятого, седьмо 1 о, восьмого и десятого блоков элементов И,с первыми нходами первого, второгои третьего элементов И и с инверсцымвыходом триггера, нулевой вход которого соединен с выходом первого элементз ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу Больше третьегоузла сравнения, выход Меньше илиравно которого соединен с единичным входом триггера, первый нходг торого элемента ИЛИ подключен к выходу первого элемента И,выход первогоэлемента задержки соединен с управляющим входом одиннадцатого блока элементов И, информационные входы которого соединены соответственно с информационными выходами третьего генератора случайных чисел, вход запуска которого подключен к выходу второго элемента И, выход третьего элемента И соединен с входом запуска.первого генератора случайных чисел,выход втброго элемента ИЛИ подключенк входам установки в исходное состоя 1397930ние сумматора и узла вычитании, информационные выходы одиннадцатого блока элементов И соединены соответственно с информационными входами на 5 капливающего сумматора, выход второго элемента задержки соединен с вторым управляющим входом шестого блока элементов И и с первым управляющим входом девятого блока элементов И, второй управляющий вход которого подключен к выходу "Больше или равно" перного блока сравнения, первый выход дешифратора устройства подключен к входу первого элемента задержки, 15 вторым входам первого, второго и третьего элементов И и входу запуска второго генератора случайных чисел блока моделирования отказов, выходы которого соединены соответственно с информационными входами девятого блока элементов И устройства, выход третьего элемента задержки которого подключен к установочному входу накапливающего сумматора и вторым р 5 входам первого и второго элементов Ю 1 И блока моделирования отказов, информационные выходы шестого и девя; ого блоков элементов И которого подключены соответственно к входам четвертай и пятой групп блока элементовИЛИ устройства, второй выход дешифратора которого соединен с управлящими входами четвертого и лесятогоблоков элементов И блока моделирования отказов, информационные входыпервого блока элементов И которогосоединены соответственно с выходамипервого накапливающего сумматораустройства, выходы второго накапливающего сумматора которого подключенысоответственно к информационным входам второго блока элементов И блокамоделирования отказов, вход второгоэлемента задержки которого соединенс выходом второго элемента и устройства, третий выход дешифратора которого подключен к управляющим входамвторого и третьего блоков элементовИ блока моделирования отказав, второйвход второго элемента И и третий входтретьего элемента И которого объединены и являются входом задания режима работы устройства, четвертый выход первого дешифратора которого подключен к управляющим входам первогои пятого блоков элементов И и второмууправляющему входу с едь мог о блока элементов И блока моделирования отказов,,д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород Тира И Государс делам изоб Москва, Ж 704 Подписноеенного комитета СССРтений и открытийРаушская наб