Устройство для моделирования систем массового обслуживания

СОЮЗ СОВЕТСКИХОЫВЮЮЕКинкРЕСПУБЛИН 09) (И) зс 50 С 06 Г 15 20 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛИРЬ 1 ТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Авторское свидетельство СССРМ,415674, кл. С 06 Р 7/50, 1971.2, Авторское свидетельство СССРУ 517896, кл. С 06 Г 15/36, 1973.(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ,содержащее генератор заявок, выходкоторого подключен к информационномувходу первого элемента запрета,первому входу первого элемента И ивходу счетчика заявок, выход первогоэлемента запрета подключен к первомувходу первого элемента ИЛИ, выходкоторого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика числа занятых каналов, вычитающий вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а разрядные выходы подключены соответственно к входам пер-вого многовходового элемента И, выход которого соединен с управляющимвходом, первого элемента запрета ивторым входом первого элемента И,выход которого подключен к входусчетчика потерянных заявок, третийэлемент И, блок случайных временныхзадержек, выход которого соединен спервым входом второго элемента ИЛИ,генератор приоритетных заявок, выход,которого соединен с входом счетчика приоритетных заявок, первымвходом второго элемента И и информационным входом второго элемента запрета, реверсивный счетчик числа обслуживаемых приоритетных заявок выход второго элемента И соединен с входом счетчика потерянных приоритетных заявок, третий элемент запрета, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования абсолютного приоритета в обслуживании., оно дополнительно содержит счетчик числа неполностью обслуженных заявок, второй многовходовый элемент И и реверсивный блок случайных временных задержек, причем выход реверсивного блока случайныхвременных задержек соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, суммирующий. вход реверсивного блока случайных временных задержек подключен к выходу первого элемента за- р прета, а вычитающий вход реверсивного блока случайных временных задержек соединен с входом счетчика числа неполностью обслуженных заявок и выходом третьего элемента И, первый вход которого подключен к выходу первого многовходового элемента И и информационному входу третьего элемента запрета, второй вход третьего элемента И соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика числа обслуживаемых приоритетных заявок, выходом второго элемента запрета, входом блока случайных временных задержек и информационным входом третьего элемента запрета, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход блока случайных временных задержек подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика124320 5 О 5 числа обслуживаемых приоритетных заявок, разрядные выходы которого подключены соответственно к входам второго многовходового элемента И, выход которого подключен к управляющему входу второго элемента запрета и второму входу второго элемента И,2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что реверсивный блок случайных временных задержек содержит общий элемент НЕ, общий элемент ИЛИ, и каналов, каждый из которых состоит из элемента случайной задержки, триггера, двух элементов И и элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу триггера, второйвход которого соединен с выходом первого элемента И и входом запуска элементаслучайной задержки, вход сброса которого и первый вход элемента ИЛИ подключены к выходу вто- . рого элемента И, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом элемента случайной задержки и соответствующим входом общего элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока, иузлов управления, каждый из которых содержит два элемента ИЛИ-НЕ, два элемента ИЛИ и два элемента НЕ, первый вход первого элемента ИЛИ-НЕ и первый вход первого элемента ИЛИ первого узла управления подключены к выходу общего элемента НЕ и первому входу второго элемента И первого 1 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании систем массового обслуживания (СМО),Известноустройство для моделирования СИО, содержащее логическийблок, генератор входного потока зая-,вок, блок управления, генератор тактовых импульсов, счетчики, блок измерения времени занятости каналовобслуживания 1 .,Недостаток этого устройстванизкая точность моделирования,Наиболее близким к предлагаемомуизобретению является устройство для.моделирования СИО, содержащее генет канала, первый вход второго элемента ИЛИ-НЕ и первый вход второго элемен та ИЛИ первого узла управления соединены с входом общего элемента НЕ, первым входом первого элемента И и выходом триггера первого канала, первые .входы первого элемента ИЛИ-НЕ и первого элемента ИЛИ К-го узла управления соединены с выходом первого элемента ИЛИ (К)-го узла управления (К=2, и), первые входы второго элемента ИЛИ-НЕ и второго элемента ИЛИ К-го узла управления соединены с выходом второго элемента ИЛИ (К)-го узла управления, в каждом узле управления вторые. входы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с выходами первого и второго элементов НЕ; выходы первого и второго элементов ИЛИ-НЕ К-го узла управления подключены к первым входам соответственно второго и первого элементов И (К+1)-го канала, выход триггера К-го канала подключен к вторым входам первого и второго элементов ИЛИ-НЕ и входам первого и второ-го элементов НЕ (К).-го узла управления, объединенные вторые входы первых элементов И всех каналов являются суммирующим входом блока, а объединенные вторые входы вторых элементов И всех каналов являются вычитающим входом реверсивного блока случайных задержек. ратор заявок, выход которого подключен к входу первого элемента запрета, первому входу первого элементаИ и входу первого счетчика, выходпервого элемента запрета через первый элемент ИЛИ соединен с суммирующим входом первого реверсивного счетчика, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами дешифратора и многовходового элементаИ, выход которого соединен с управляющими входами первого и второгоэлементов запрета и вторыми входамипервого и второго элементов И, выходы которых соединены соответственно с входами второго и третьегосчетчиков, выход второго генераторазаявок подключен к первому входу второго элемента И, четвертого счетчика и второго элемента запрета, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и первымвходом второго элемента ИЛИ, второй3вход которого соединен с выходом второго элементаИ и суммирующим входом.второго реверсивного счетчика, сумми- Орующий вход которого подключен квыходу третьего элемента И, а разрядные выходы через многовходовый элемент ИЛИ соединен с первым входомтретьего элемента И и управляющим 15входом третьего элемента запрета,вход которого соединен с выходомпервого блока случайных временныхзадержек, а выход - с первым входомтретьего элемента ИЛИ, второй вход 20которого подключен к выходу второгоблока случайных временных задержек,выход третьего элемента ИЛИ соединен.с вычитающим входом первого реьерсивного счетчика, выход второго элемента запрета подключен к второму входувторого элемента ИЛИ, выход которогосоединен с входом второго блока случайных временных задержек, выход дешифратора через переключатель соеди- З 0нен с входом запуска второго генератора заявок 2,Однако в реальных условиях существуют ситуации, когда некоторого типа заявки имеют абсолютный приоритет, Зт.е. прерывают выполнение менее приоритетных заявок. Известное устройст.во не позволяет моделировать такуюСМО.Цель изобретения - расширение 40 функциональных возможностей устройства за счет моделирования абсолютного приоритета в обслуживании заявок.Роставленная цель достигается тем, что в устройство для моделироваиия систем массового обслуживания, содержащее генератор заявок, выход которого подключен к информационному входу первого элемента запрета, первому входу первого элемента И и входу счетчика заявок, выход первого элемента запрета подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика числа 55 занятых каналов, вычитающий вход которого, соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а разрядные выходы подключены соответственно к входам первого многовходового элемента И, выход которого соединен с управляющим входом первого элемента запрета и вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к входу счетчика потерянных заявок, третий элемент И, блок случайных временных задержек, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, генератор приоритетных заявок, выход которого соединен с входом счетчика приоритетных заявок, первым входом второго элемента И и информационным входом второго элементазапрета, реверсивный счетчик числа обслуживаемых приоритетных заявок, выход второго элемента И соединен свходом счетчика потерянных приоритетных заявок, третий элемент запрета,введены счетчик числа неполностьюобслуженных заявок, второй. многовходовый элемент И и реверсивный блокслучайных временных задержек, причемвыход реверсивного блока случайныхвременных задержек соединен с вторымвходом второго элемента ИЛИ, суммирующий вход реверсивного блока случайных временных задержек подключен к выходу первого элемента запрета, а вычитающий вход ревеосивного блока случайных временных задержек соединен с входом счетчика числа неполнос" тью обслуженных заявок и выходом третьего элемента И, первый вход которого подключен к выходу первого многовходового элемента И и информационному входу третьего элемента запрета, второй вход третьего элемента И соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика числа обслуживаемых приоритетных заявок, выходом второго элемента запрета, входом блокаслучайных временных задержек и информационным входом третьего элемента запрета, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход блока случайных временных задержек соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика числа обслуживаемых приоритетных заявок, разрядные выходы которого подключены соответственно к входам второго многовходового элемента И, выход которого подключен к управляющему входу второ" го элемента запрета и второму входу второго элемента И,Кроме того, реверсивный блок случайных временных задержек содержит5 11243общий элемент НЕ, общий элемент ИЛИ,и каналов, каждый из которых состоит из элемента случайной задержки,триггера, двух элементов И и элемента ИЛИ, выход которого подключен к 5первому входу триггера, второй входкоторого соединен с выходом первогоэлемента И и входом запуска элемента случайной задержки, вход сбросакоторого и первый вход элемента ИЛИ 10подключены к выходу второго элемента И, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом элемента случайнойзадержки и соответствующим входом общего элемента ИЛИ, выход 15которого является выходом блока, и узлов управления, каждый иэ которыхсодержит два элемента ИЛИ-НЕ, дваэлемента ИЛИ и два элемента НЕ, пер.вый вход первого элемента ИЛИ-НЕ 20и первый вход первого элемента ИЛИпервого узла управления подключенык .выходу общего элемента НЕ и первому входу второго элемента И первогоканала, первый вход второго элемента ИЛИ-НЕ и первый вход второго элемента ИЛИ первого узла управления соесоединены с входом общего элементаЕЕ., первым входом первого элемента1,ЭОИ и выходом триггера первого канала,первые входы первого элемента ИЛИ-НЕи первого элемента ИЛИ, К-го узлауправления соединен с выходом первого элемента ИЛИ (К)-го узла управления (К=2, и)., первые входы вто рого элемента ИЛИ-НЕ и второго элемента ИЛИ К-го узла управления соединены с выходом второго элементаИЛИ (К)-го узла управленияв кажФ40дом узле упразления вторые входы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с выходами первого и второго элементов НЕ, выходыпервого и второго элементов ИЛИ-НЕ45К-го узла управления подключены кпервым входам соответственно второгои первого элементов И (К+1)-го канала, выход триггеРа К-го канала подключен к вторым входам первого и второго элементов ИЛИ-НЕ и входам перво 50го и второго элементов НЕ (К)-го,узла управления, объединенные вторыевходы первых элементов И всех каналов являются суммирующим входом блока, а объединенные вторые входы вторых элементов И всех каналов являются вычитающим входом реверсивногоблока случайных задержек,20На фиг. 1 представлена схема предлагаемого .устройства; на фиг, 2 схема реверсивного блока случайныхвременных задержек; на фиг. 3 - схема блока случайных временных задержек.устройство содержит генератор 1заявок, генератор 2 приоритетныхзаявок, счетчик 3 заявок, счетчик 4потерянных заявок, счетчик 5 приоритетных заявок, счетчик 6 потерянных приоритетных заявок, первый 7,второй 8 и третий 9 элементы запрета, первый 10, второй 11 и третий 12элементы И, реверсивный блок 13случайных временных, задержек, блок14 случайных временных задержек,первый и второй элементы ИЛИ 15 и16, реверсивный счетчик 17 числа занятых.каналов, реверсивный счетчик18 числа обслуживаемых приоритет"ных заявок, первый и второй много"входовые элементы И 19 и 20, счетчик21 числа неполностью обслуженныхзаявок,Реверсивный блок 13 случайныхвременных задержек включает в себяпузлов 22 управления, содержащихвторой элемент ИЛИ-НЕ 23, первый элемент ИЛИ-НЕ 24, первый 25 и второй26 элементы ИЛИ, первый 27 и второй28 элементы НЕ. Кроме того, блок содержит общий элемент ИЛИ 29 и и каналов 30, каждый из которых содержитэлемент ИЛИ 31, первый 32 и второй33 элементы И, триггер 34, элемент35 случайной временной задержки,Блок содержит также суммирующий .36и вычитающий 37 входы и общий .элемент НЕ 38Блок 14 случайных временных задержек содержит элементы ИЛИ-НЕ 39, элементы ИЛИ 40, элементы НЕ 41, элемент ИХИ 42, каналы 43, состоящиеиз элементов И 44 триггера 45,элемента 46 случайной временной задержки,Блок 13 работает следующим образом.В исходном состоянии на выходе триггеров 34 всех каналов высокий уровень (логическая единица). При этом каждый триггер 34 обеспечивает наличие низкого уровня (логического нуля) на выходах элементов ИЛИ-НЕ 24, номера которых больше или равны номеру соответствующего триггера.34.Для открытия каждого из элементов И 32 требуется наличие высокого уровня на выходе соответствующего элемента ИЛИ-НЕ 24, Следовательно, если свободен один из каналов 30, предположим с номером д, то на выходе триггера 341 высокий уровень, который (через последовательность элементов ИЛИ 26 , ИЛИ-НЕ 24;, ИЛИ 26Э) исключает возможность прохожде О ния импульса, имитирующего поступление заявки, в элементы случайных временных задержек каналов 30 с номерами +1, , и.Импульс, поступающий на вход 36, . 15 через открытый элемент И 32 первого канала 30 проходит на нулевой вход триггера 34 и на вход запуска эле-. мента 351 случайной временной задержки.До тех пор, пока этот импульс 20 не появится на его выходе, на, выходе триггера 341 низкий уровень и открыт лишь элемент И 32.При поступлении следующего импульса задействуется элемент 352 слу чайной временной задержки второго канала 30 и на выходе триггера 347 также низкий уровень и т,д.Импульс на выходе элемента 35; случайной временной задержки (=1,и), появившийся через время, равное случайной длительности обслуживания, через элемент ИЛИ 31 поступает на единичный вход соответствующего триггера 34;, переводит его в состояние логической единицы и через элемент ИЛИ 29 поступает на выход блока.Импульс, поступивший на вычитающий вход 37 блока 13 и имитирующий снятие заявки с обслуживания, должен освободить один из и каналов 30. Это возможно в том случае, когда хотя бы один из и каналов занят.Каждый триггер занятого канала 45 находится в состоянии логического нуля и обеспечивает наличие низкого уровня на выходах элементов ИЛИ-НЕ . 24 с номерами, большими.или равными номеру соответствующего триггера 34. Для открытия одного из элементов И 33, например с номером , необходимо наличие высокого уровня на выходе элемента ИЛИ-НЕ 24;, . Следовательно, если занят канал 30;, то 55 триГгер 34 этого канала находится в состоянии логического нуля и сигнал. с его выхода (через последовательность элементов НЕ 27,ИЛИ 25 ИЛИ-НЕ 24; ) исключаетвозможность прохождения импульса,имитирующего снятие заявки с обслуживания, на отрицательные входы каналов 43 с номерами +1. . . и.Пустьтеперь наименьший номериз числа занятых каналов, В этомслучае открыт только один элементИ 33 1 так как все элементы И сномерами, большими д, закрыты сигналом низкого уровня, снимаемым с триггера 34;, а элементы И 33 с номерами,меньшими д, закрыты сигналами высокого уровня с выхода триггеров 34(так как каналы с номерами, меньшими чем ,свободны). Тогда импульс,поступивший на вход 37 блока 13,проходит через открытый элемент И 33,на отрицательный вход элемента 35;случайной временной задержки, имитируя снятие заявки с обслуживания,и через элемент ИЛИ 31; - на единичный вход триггера 34, переводя егов состояние логической единицы, чтоозначает освобождение одного канала,Таким образом, блок 13 позволяетимитировать занятие канала для обслуживания при приходе импульса на суммирующий вход 36 блока, причем выбирается свободный канал с меньшим номером, а также снятие заявки с обслуживания при приходе импульса на вычитающий вход 37 блока, причем выбирается занятый канал с меньшим номером,Блок 14 работает следующим образом.В исходном состоянии триггеры 45всех каналов находятся в состояниилогической единицы. При этом этитриггеры обеспечивают наличие низкого уровня на выходах элементов ИЛИНЕ 39 с номерами, большими или равными номеру триггера 45. Для открытия каждого из элементов И 44 требуется наличие сигнала высокогоуровня на выходе соответствующего элемента ИЛИ-НЕ 39. Следовательно, если свободен один из каналов, предположим с номером д, то триггер 45; находится в состоянии логической единицы, и сигналом с его выхода (через последовательность элементов ИЛИ 40; 1, ИЛИ-НЕ 39;, ИЛИ 40;, ИЛИ-НЕ 391 ) исключается возможность11 фпрохождения импульса, имитирующегопоступление заявки на входы каналов с номерами, большими 1.Импульс, поступивший на вход 47, через открытый элемент И 44 первого канала 43 поступает на нулевой вход триггера 451 и на вход элемента 461 случайной временной задержки. До тех пор, пока этот импульс не.появится на его выходе, на выходе триггера 451 низкий уровень и открыт лишь 10 элемейт второго канала И 44. При поступлении следующего импульса он попадает на вход элемента 462 случайной временной задержки и устанавливает триггер 45 в состояние логигческого нуля и т.д.Импульс, появившийся на выходе элемента 46; через время, равное случайной длцтельностл обслуживания, устанавливает соответствующий триг О гер 45 в состояние логической единиФцы и через элемент ИЛИ 42 поступает на выход блока.Устройство работает следующим об разом.Импульсы от генераторов 1 и 2, имитирующие потоки заявок, поступают на счетчики 3 и 5, В случае, когда не все каналы заняты, отсутствует30 сигнал на выходе многовходового элемента И 19, при этом открыты элементы 7 и 9 запрета и закрыты элементы И 10 и 12. Импульсы от генератора 1 через элемент 7 запрета и элемент ИЛИ 15 поступают на суммирующий вход З 5 счетчика 17 и одновременно входят в блок 13, имитирующий процесс обслуживания, Поступление импульса на суммирующий вход счетчика 17 увеличивает его код на единицу, что означает занятие одного канала, Импульс, попавший на вход блока 13, появляется на его выходе через время, равное случайной длительности обслуживания, поступает на вычитающий вход счетчика 17 занятых каналов и списывает" из него единицу, тем самым имитируя освобождение одного канала. Импульсы от генератора 2 через открытыйэлемент 8 запрета поступают на сум О мирующий вход счетчика 18 числа обслуживаемых приоритетных заявок, а также через элемент 9 запрета и эле мент ИЛИ 15 на суммирующий вход счетчика 17 общего числа эанятьм каналов. Эти же импульсы поступают на вход блока 14 и через некоторое время, равное случайному времени об. служиванйя заявок приоритетного типа, поступают на вычитающий вход счетчика 18, т.е. в любой Момент времени на счетчике 17 хранится информация об общемчисле занятый каналов, а на "четчике 18 - о числе каналов, эаня" тых приоритетными заявками.Если заняты все каналы, но количество приоритетных заявок не равно числу каналов, то в этом случае на вьмоде элемента И 19 появляется сигнал, поступающий на управляющие входы элементов 7 и 9 запрета и на входы элементов И 10 и 12, При этом элементы 7 и 9 запрета закрьваются, а элементы И 1 О и 12 открываются. Тогда импульсы от генератора 1 проходят через элемент И 10 на вход счет"чика 4, имитируя поток заявок, получивших отказ в обслуживании. Эти жеимпульсы поступают на вход счетчика 3 заявок. Импульс от генератора 2 поступает на вход счетчика 5 и через открытый элемент 8 запрета, так как отсутствует сигнал свыхода многовходового элемента И 20, поступает на положительный вход счетчика 18 числа обслуживаемых приоритетных заявок и через открытый элемент И 12 на вход счетчика 21 и вычитающий вход блока 13, в котором исключает не" приоритетную заявку из обслуживания. В этом случае исключенная заявка теряется. Подсчет таких заявок производится счетчиком 21, Этот же импульс с вьмода элемента 8 запрета поступает на вход блока 14 и после имитации обслуживания на вычитающий вход счетчика 18 числа обслуживаемых приоритетных заявок и через элемент ИЛИ 16 на вычитающий вход счетчика 17 числа занятых каналов. Если все каналы заняты приоритетными заявками, то в этом случае вырабатываются сигналы с выходов многовходовых элементов И 19.и 20, Эти сигналы за" крывают элементы 7 и 8 запрета и открывают элементы И 10 и 11. Тогда имнульсьГ с генераторов 1 и 2 поступают на счетчики числа поступивших бесприоритетньм 3 и приоритетных 5 заявок и через открытые элементы И 10 и 11 на счетчики числа потерянных бесприоритетных 4 и приоритетных 6 заявок. В этом случае все поступившие заявки теряются.. 1124320 12Таким образом, устройство позволя- ,приоритетных. заявок и заявок с абсоет моделировать СМО с двумя случай- лютным приоритетом, соединенных не- ными потоками поступления заявок: посредственно с генераторами входябез приоритета и с абсолютным прио- щих потоков, счетчиков заявок, полуритетом. чивших отказ. в обслуживании иэ-за от-Статистические характеристики сутствия свободных каналов в систефункционирования СМО, моделируемой ме, и счетчика неполностью обслужен- данным устройством, вычисляются иэ- ных заявок (обслуживание которых бывестными методами на основе показа- ло прервано приходом заявок с абСоний счетчиков числа поступивших бес лютным приоритетом).Тираж 698 ПИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий5, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 одписно илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,