Устройство для моделирования систем массового обслуживания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 59 4. 0 06 Г 15/2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ДДТЕЛЬСТВУ АВТОРСН нский йбл ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР В 610112, кл. О 06 Р 15/20, 1975;Авторское свидетельство СССР У 1242983, кл. С 06 Р 15/20, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛЛ 6 БАНИЯ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для моделирования процессов обслуживания в сложных. системах. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за. счет воспро 801290344 изведения режима абсолютного приоритета обслуживания беэ потерь поступивших заявок. Устройство содержитблок моделирования очереди, состоящийиз элементов И, ИЛИ, задержки и реверсивных счетчиков очереди заявоквысокого и низкого приоритета, блокпоиска свободных каналов, состоящийиэ элементов И, ИЛИ, задержки, запрета и триггеров, и блок обслуживания, состоящий из элементов И, КПИзадержки, триггеров, счетчиков ослуженных заявок высокого и низкогоприоритета, счетчика вытесненныхзаявок, счетчиков заявок высокогои низкого приоритета, не принятых кобслуживанию с первого раза. 3 и129Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено длямоделирования процессов обслуживанияи может быть использовано при исследовании сложных систем.Целью изобретения является расширение функциональных возможностейустройства за счет воспроизведениярежима абсолютного приоритета в обслуживании без потерь поступившихзаявок,На фиг. 1 приведена схема блокамоделирования очереди; на фиг, 2 -схема блока поиска свободных каналов; на фиг. 3 - схема блока обслуживания,Блок 1 моделирования очереди содержит вход 2 заявок высокого и вход3 заявок низкого приоритета, реверсивные счетчики очереди заявок высокого 4 и низкого 5 приоритета, третий 6 и четвертый 7 элементы И, пер-.вый 8 и третий 9 элементы задержки,пятый 10 и шестой 11 элементы. И,первый 12 и второй. 13 элементы ИЛИ,второй 14 и четвертый 15 элементызадержки, четвертый 16, седьмой 17,третий 18 и пятый 19 элементы ИЛИ,.реверсивные счетчики очереди заявоквысокого 20 и низкого 21 приоритета,восьмой элемент ИЛИ 22, второй 23 ипервый 24 элементы И, шестой элементИЛИ 25, седьмой элемент И 26, входы и выходы 27-32 элементов,Блок 33 поиска свободных каналовсодержит первый элемент ИЛИ 34, первый элемент 35 запрета, первый триггер 36, второй элемент 37 запрета,второй триггер 38, второй элементИЛИ 39, третий элемент 40 запрета,четвертый триггер 41, третий триггер42, первый элемент 43 задержки, первый 44 и второй 45 элементы И, пятый триггер 46, второй элемент 47задержки, шестой 48 и седьмой 49элементы И, третий 50, восьмой 51,четвертый 52, девятый 53, пятый 54и десятый 55 элементы И, третий 56и четвертый 57 элементы ИЛИ, входы ивыходы 58-63 элементов блока.Блок 64 обслуживания содержит первый элемент ИЛИ 65, первый триггер66, первый элемент И 67, второй элемент ИЛИ 68, первый элемент 69 задержки, пятый элемент ИЛИ 70, третийтриггер. 71, четвертый элемент И 72,шестой элемент ИЛИ 73, третий элемент74 задержки, седьмой элемент ИЛИ 75, 0344 10 15 20 25 30 35 40 45 50 2второй триггер 76, девятый 77 и восьмой 78 элементы И, второй элемент 79 задержки, десятый 80 и седьмой 811 элементы И, девятый элемент,ИЛИ 82, четвертый триггер 83, второй 84 и третий 85 элементы И, третий элемент ИЛИ 86, пятый 87 и шестой 88 элементы И, четвертый элемент ИЛИ 89, восьмой элемент ИЛИ 90, счетчики обслуженных заявок высокого 91 и низкого 92 приоритета, счетчик 93 вытесненных заявок, счетчики заявок высокого 94 и низкого 95 приоритета, не принятые к обслуживанию с первого раза, выходы 96 и 97 элементов блока, первый 98 и второй 99 генераторы случайных импульсов.Устройство работает следующим образом.Приоритетные и обычные заявки появляются на входах 2 и 3 соответственно и регистрируются реверсивными счетчиками 20 и 21. Кроме того, на суммирующие входы этих счетчиков могут поступать заявки с выхода блока обслуюавания как не прошедшие обслуживание. Эти заявки вначале поступают на вычитающие входы реверсивных счетчиков (приоритетные заявки поцепи: выход 30, элемент ИЛИ 16, обычные - выход 32, элемент ИЛИ 7) . Через элементы 8 и 9 задержки и входы элементов ИЛИ 12 и 13 заявки вновь регистрируются реверсивными счетчикамиС целью ликвидации потерь заявок при возможном их совпадении на входах элементов ИЛИ 12, 13 используются элементы И 10 и 11 и элементы 14 и 15 задержки.Реверсивные счетчики 20 и 21 настраиваются на определенную длину очереди, регистрируемую элементами И 23, 24. При достижении определенной длины очереди с элементов И 23, 24 поступают сигналы на инверсные входы элементов И 6, 7, что предотвращает поступление заявок в систему (система с отказами при достижении очередью определенной длины).Для того чтобы в устройство поиска свободного канала поступала одна заявка 1 приоритетная или обычная),предусмотрен элемент 26 запрета,который закрывает выход для обычныхзаявок, если имеется приоритетнаязаявка. Следовательно, в блок поискасвободного канала по входу 27 можетпоступать только приоритетная заяв1290344 3ка, а по входу 28 - только обычная. Блок поиска свободного канала распределяет поступающие заявки между двумя каналами обслуживания. Каждый каналможет в,один и тот же момент времени обслуживать или приоритетную заявку, или обычную, Если оба канала заняты обслуживанием обычных или приоритетных заявок, то вновь поступающая обычная заявка поступает 10 опять в блок моделирования очереди (реверсивный счетчик 21). Если оба канала заняты обслуживанием приоритетных заявок, то вновь поступающая приоритетная заявка становится в оче редь приоритетных заявок (реверсивный счетчик 20) . Если заняты оба канала и хотя бы один из них занят обслуживанием обычной заявки, то поступающая приоритетная заявка вытесняет обыч ную из канала обслуживания. В этом случае обычная заявка не снимается иэ очереди.Поступающая по входу 27 или 28 любая заявка ищет свободный канал За занятостью каналов следят триггеры 36, 42 и 46. Триггеры 38 и 41 обеспечивают распознавание приоритетности заявки. Если оба канала свободны, то триггеры блока поиска сво бодного канала находятся в нулевом состоянииПоступающая заявка через элемент ИЛИ 34, открытый элемент 35 запрета переводит триггер 36 в единичное состояние, в котором он находится до тех пор, пока заявка не уйдет в канал обслуживания.Если свободен первый канал, заявка через элемент И 45 поступает на входы элементов И 50 и 51, Если за явка приоритетная, то триггер 38, переходя в единичное состояние, разрешает вход заявки в первый канал обслуживания через элемент И 50 и выход 58, После этого триггер 38 переходит 45 в нулевое состояние. Если заявка обычная, то триггер 41 переходит в единичное состояние и обеспечивает ,прохождение заявки через элемент И 51 и выход 59 50 Когда первый канал обслуживания занят заявкой, триггер 42 переходит в единичное состояние и находится в нем до тех пор, пока не закончится 55 обслуживание заявки. Чтобы обеспечить нахождение сигнала в свободный второй канал при свободном первом, предусмотрена предварительная установка триггера. 36 в нулевое состояние, прежде чем от триггера 42 через элемент 43 задержки будет подан сигнал занятости канала на один вход элемента И 44. В этом случае следующая поступающая заявка при занятом первом канале, переводя триггер 36 в единичноесостояние, проходит через элемент И 44 к входам элементов И 48, 49.Если второй канал свободен, то заявка через элемент И 49 и соответствующий элемент И 52 для приоритетных или И 53 для обычных заявок поступаетв канал. Триггер 46 переходит в единичное состояние, в котором находится до тех пор, пока не освободится канал В этом случае триггер 36 переходит в нулевое состояние, прежде чем разрешающий сигнал через элемент 47 задержки поступит на вход элементаИ 48.Если оба канала заняты, заявка,поступающая после очередной установкитриггера 38 в единичное состояние,проходит через элементы И 44, 48 и далее через элемент И 54 для приоритетных заявок на выход 62 и через элемент И 55 для обычных заявок на выход 63. С выхода 63 обычные заявкипоступают вновь во входное устройствои регистрируются счетчиком 95. С выхода 62 приоритетные заявки при занятых каналах поступают в блок обслуживания на узел из триггеров 76 и83 и элементов И 77, 78, 80 и 81.Если триггеры 76 и 83 находятся вединичном состоянии, то это означает,что в каналах - приоритетные заявки,и поэтому вновь поступившая приоритетная заявка по цепи: выход 62,элемент И 77, элемент И 80 регистрируется счетчиком 94 и возвращаетсяв схему очереди приоритетных заявоквходного устройства (вход 29). Триггеры 38 и 41 переходят в нулевое состояние после подачи сигналов с элементов ИЛИ 56 и 57 при прохождении заявок через соответствующие выходы устройства поиска свободного канала,Рассмотрим работу блока обслуживания.Если канал занят обслуживанием какой-либо заявки, то триггер 66 или 1 находится в единичном состоянии до тех пор, пока с соответствующего генератора случайных импульсов не поступит импульс, свидетельствующий о конце обслуживания заявки.После этого триггер 66 или 71 пере1290 5.ходит в нулевое состояние по цепи обратной связи через элемент ИЛИ 68 или 73, Одновременно подается сигнал на установку в нулевое состояние триггера 42 или 46 блока поиска свободного канала по цепи 96 или 97, Регистрация конца обслуживания заявки производится для приоритетных заявок счетчиком 91, а обычных - счетчиком 92. В этом случае сигнал о сня тии заявок из очереди подается для приоритетных заявок по цепи 30, а для обычных заявок - по цепи 31, откуда сигнал поступает на вычитающий вход соответствующего реверсивного счетчика. Если первый канал занят обслуживанием обычной заявки, а второй - приоритетной, то по приходе приори тетной заявки триггер 76 находится в нулевом состоянии, сигнал с элемента И 78 поступает на элемент 69 задержки и элемент ИЛИ 68 первого канала, При этом триггер 66 переходит в нулевое состояние, а затем по цепи: элемент 69 задержки, элемент ИЛИ 65 триггер переводится в единичное состояние, т.е. происходит вытеснение из обслуживания обычной заявки, ко торая остается в памяти схемы очереди обычных заявок как необслуженная. Триггер 76 фиксирует прохождение приоритетной заявки в первый канал, переходя в единичное состояние после сигнала по цепи: выход элемента И 78, элемент 79 задержки, элемент ИЛИ 75, Элемент 79 задержки введен для того, чтобы вначале триггеры 36 и 38 переш" ли в нулевое состояние, а затем 40 триггер 76 - в единичное состояние, чем предотвращается передача сигнала через элемент И 77 в схему, Кроме того, счетчиком 93 фиксируется происшедшее в первом канале вытеснение обычной заявки. Аналогичные действия происходят, если оба канала заняты обслуживанием обычных заявок, а вновь пришедшая заявка - приоритетная.Если первый канал занят обслуживанием приоритетной заявки, а второй . - обычной, то вновь пришедшая приоритетная заявка застанет триггер 76 в единичном состоянии Сигнал проходит по цепи: выход 62, элементы И 77, 81, ИЛИ 82, .переводя триггер 83 в единичное состояние. Вытеснение обычной заявки из, второго канала проходит поцепи: выход И 81, элемент ИЛИ 73, ну 3446левой вход триггера 71, После этого триггер переходит в единичное состояние пс цепи: элемент 74- задержки, элемент ИЛИ 70, единичный вход триггера 71, что свидетельствует о занятости канала приоритетной заявкой. Факт вытеснения заявки фиксируется счетчиком 93 по цепи: элемент 74 задержки, элемент ИЛИ 90, счетчик 93.Сигналы о конце обслуживания приоритетных заявок фиксируются счетчиком 91 через элементы ИЛИ 86, И 84 для первого канала и элемент И 87 для второго канала. Сигналы о конце обслуживания обычных заявок фиксируются счетчиком 92 через элементы ИЛИ 89, И 85 для первого канала и элемент И 88 для второго канала. Элементами И 84, 85 управляет триггер 76, а элементами И 87, 88 - триггер 83. Таким образом, в результате моделирования по показаниям счетчиков известно общее число приоритетных заявок, поступивших в систему (счетчик 4); обшее число обычных заявок, поступивших в систему (счетчик 5); число заявок, не принятых к обслуживанию с первого раза, приоритетных (счетчик 94) и обычных (счетчик 95); число обычных заявок, вытесненных из каналов приоритетными заявками (счетчик 93); число обслуженных при-, оритетных (счетчик 91) и обычных (счетчик 92) заявок. Имея такие данные, при соблюдении условий статистического моделирования по количеству заявок можно определить вероятность состояний моделируемой СМО. Формула изобретения Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее блок моделирования очереди, состоящий из реверсивного счетчика очереди заявок высокого приоритета, реверсивного счетчика очереди заявок низкого приоритета, разрядные выходы которых подключены к входам соответственно первого и второго элементов И, третий и четвертый элементы И, первые входы которых являются соответственно входами заявок высокого и низкого приоритета устройства, выход третьего элемента И соединен со счетным входом счетчика заявок высокого приоритета и первым входом первого элемента ИЛИ, выход четвертого712903 25 элемента И подключен к счетному входу счетчика заявок низкого приоритета и первому входу второго элементаИЛИ, третий и четвертый элементы ИЛИ,блок поиска свободных каналов, состоящий из двух элементов ИЛИ, блок обслуживания, состоящий из первого ивторого генераторов случайных импульсов, первого и второго элементов И, счетчика обслуженных заявок высокого приоритета и счетчика обслуженных заявок низкого приоритета, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью расширения функциональных возможностей за счет воспроизведениярежима абсолютного приоритета в обслуживании без потерь поступивших заявок, блок моделирования очереди дополнительно содержит с пятого по седьмой элементы И, четыре элемента задержки, с третьего по восьмой элементы ИЛИ, блок поиска свободных каналов дополнительно содержит третийи четвертый элементы ИЛИ, три элемента запрета, пять триггеров, два элемента задержки, десять элементов И,блок обслуживания дополнительно включает девять элементов ИЛИ, с третьего по десятый элементы И, три элемента задержки, четыре триггера, счетчик вытесненных заявок, счетчик заявоквысокого приоритета, не принятых кобслуживанию с первого раза, счетчикзаявок низкого приоритета, не принятых к обслуживанию с первого раза,причем в блоке моделирования очередиинверсный вход третьего элемента Исоединен с выходом первого элементаИ, а его выход соединен с первым входом пятого элемента И, второй вход которого подключен к выходу первогоэлемента задержки и к второму входупервого элемента ИЛИ, выход пятогоэлемента И соединен с входом второгоэлемента задержки, выход которогоподключен к первому входу третьегоэлемента ИЛИ, второй вход которогосоединен с выходом первого элементаИЛИ, а выход - с суммирующим входомреверсивного счетчика очереди заявоквысокого приоритета, вычитающий входкоторого подключен к,выходу четвертого элемента ИЛИ, инверсный входчетвертого элемента И соединен с выходом второго элемента И, а выходчетвертого элемента И соединен спервым входом шестого элемента И,.второй вход которого подключен к выходу третьего элемента задержки.и вто 45 50 55 44 8рому входу второго элемента ИЛИ, выходшестого элемента И соединен с входомчетвертого элемента задержки, выходкоторого подключен к первому входупятого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а его выход - с суммирующим входом реверсивного счетчика очереди низкого приоритета заявок, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами шестого элемента ИЛИ, вычитающий вход реверсивного счетчика очереди заявок низкогоприоритета подключен к выходу седьмого элемента ИЛИ, выход шестого элемента ИЛИ подключен к прямому входу седьмого элемента И, инверсный вход которого соединен с выходом восьмого элемента ИЛИ, входы которого подключены соответственно к разрядным выходамреверсивного счетчика очереди заявок высокого приоритета, в блоке поискасвободных каналов выход первого элемента ИЛИ соединен с информационнымвходом первого элемента запрета, выход которого подключен к первому входу первого триггера, выход которогосоединен с управляющим входом первого элемента запрета и первыми входами первого и второго элементов И,выход второго элемента запрета соединен с первым входом второго триггера, выход которого подключен к управляющему входу второго элемента эапрета и первым входам третьего, четвертого и пятого элементов И, выходпервого элемента И соединен с первыми входами шестого и седьмого элементов И, а выход второго элемента Иподключен к первому входу второгоэлемента ИЛИ, второму входу третьегоэлемента И, первому входу восьмогоэлемента И и первому входу третьеготриггера, первый выход которого через первый элемент задержки подключен к второму входу первого элементаИ, а второй выход третьего триггерасоединен с вторым входом второгоэлемента И, выходы третьего, четвертого и пятого элементов И подключены соответственно к входам третьегоэлемента ИЛИ, выход которого соеди-.нен с вторым входом второго триггера,выход третьего элемента задержки соединен с первым входом четвертоготриггера, выход которого подключен к управляющему входу третьего элемента запрета, второму входу восьмогоэлемента И и первым входам девятого10го элемента И, выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ и входам первогф и второгоэлементов задержки, выходы которыхподключены к первым входам соответственно первого и восьмого элементовИЛИ, выход второго элемента задержкисоединен с первым входом седьмогоэлементаИЛИ, второй выход второготриггера соединен с вторым входомвторого элемента И и первым входомдевятого элемента И, выход которогоподключен к второму входу седьмогоэлемента И и первому входу десятогоэлемента И, выход которого соединенсо счетным входом счетчика заявоквысокого приоритета, не принятых кобслуживанию с первого раза, выходседьмого элемента И подключен к второму входу шестого элемента ИЛИ, входу третьего элемента задержки и первому входу девятого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входомчетвертого триггера, второй выходкоторого подключен к вторым входампятого и десятого элементов И, выходтретьего элемента задержки соединенс первым входом пятого элемента ИЛИи вторым входом восьмого элементаИЛИ, выход которого подключен к счетному входу счетчика вытесненных заявок, выход шестого элемента ИЛИ соединен с вторым входом третьего триггера, а выход второго генератора случайных импульсов соединен с вторымвходом четвертого элемента И, выходпервого элемента И блока обслуживаниясоединен с вторым входом третьеготриггера блока поиска свободных каналов, выход третьего элемента И которого подключен к второму входу седьмого элемента ИЛИ блока обслуживания,выход третьего элемента ИЛИ которогосоединен с первым входом четвертогоэлемента ИЛИ блока моделированияочереди, выход восьмого элемента ИЛИкоторого соединен с первым входомпервого элемента ИЛИ и информацион"ным входом второго элемента запрета О блока поиска свободных каналов, выход восьмого элемента И которого подключен к третьему входу первого элемента ИЛИ блока обслуживания, выходчетвертого элемента И которого подклю чен к второму входу пятого триггераблока поиска свободных каналов, выход четвертого элемента И которогосоединен с вторыми входами пятого идевятого элементов ИЛИ блока обслу 9, 12903 и десятого элементов И, первый выход пятого триггера через второй элемент задержки соединен с вторым входом шестого элемента И, выход которого подключен. к вторым входам пятого и десятого элементов И и второму входу второго элемента ИЛИ, выход которого, соединен с вторым входом первого триггера, выходы восьмого, девятого и десятого элементов И соединены соответственно с входами четвертого ,элемента ИЛИ, второй выход пятого триггера подключен к второму входу седьмого элемента И, выход которого соединен с вторыми входами четвертого и девятого элементов И, первым входом пятого триггера и третьим входом второго элемента ИЛИ, в блоке обслуживания выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом первого триггера, второй вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к вы- д ходу первого генератора случайных импульсов, выход первого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и первыми входами второго и третьего элементов И, выход второ. го элемента И подключен к первому входу второго триггера и первому входу третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом счетчика обслуженных заявок высокого приоритета, выход третьего элемента И соединен с первым входом четвертого ,элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом счетчика обслуженных заявок низкого приоритета, выход пятого элемента ИЛИ подключен к первому входу третьего триггера, выход которого соединен с первым входом. четвертого элемента И, выход которого подключен к первому входу шестого элемента ИЛИ и первым входам пятого и шестого элементов И, выход пятого элемента И соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ и первым входом четвертого триггера, первый выход которого подключен к первому входу седьмого элемента И и второму входу шестого элемента И, выход которого соединен .с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход седьмого элемента ИЛИ подключен к второму входу второго триггера, первый выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И и первым входом восьможивания, выход десятого элемента Икоторого подключен к входу первогоэлемента задержки и второму входучетвертого элемента ИЛИ блока моделирования очереди, выход седьмогоэлемента И которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ иинФормационным входом третьего элемента запрета блока поиска свободныхканалов, выход девятого элемента Икоторого подключен к третьему входупятого элемента ИЛИ блока обслуживания, выход четвертого элемента ИЛИкоторого соединен с первым входомседьмого элемента ИЛИ блока моделирования очереди, второй вход седьмогоэлемента ИЛИ и вход третьего элемента задержки блока моделированияочереди соединены с выходом десятогоэлемента И блока поиска свободныхканалов и счетным входом счетчика 5 заявок низкого приоритета, не принятых к обслуживанию с первого раза,блока обслуживания, выход пятогоэлемента И блока поиска свободныхканалов соединен с вторыми входами 10восьмого и девятого элементов И блока обслуживания, второй вход седьмого элемента ИЛИ которого подключенк выходу третьего элемента И блокапоиска свободных каналов, выход четвертого элемента ИЛИ которого подключен к второму входучетвертого триггера, блока поиска свободных канала.1 290344 игЗ алов Корректор О. Луговая Составитель В. Фудактор И. Рыбченко Техред Л.Сердюков аказ 7904/ роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,Тираж 673 ВНИИПИ Государствен по делам изобре 13035, Москва, ЖПодписное го комитета СССР ний и открытий аушская наб., д. 4/