Устройство для моделирования систем массового обслуживания

 

Изобретение.относится к специализированным средствам электронного моделирования, предназначенным для исследования сметем массового обслуживания. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет моделирования режима распараллеливания с переменным числом каналов обслуживания, зависящим от характеристик отдельных заявок. Устройство содержит генератор случайного потока импульсов, счетчик общего числа заявок, счетчик числа потерянных заявок, шесть элементов- И, формирователь импульсов, два элемента ИЛИ* три элемента запрета, реверсивный счетчик длины очереди, два триггера, группу элементов случайной временной задержки, две группы триггеров, элемент ИЛИ-НЕ, элемент случайной временной задержки, генератор импульсов, счетчик импульсов, дешифратор, группу формирователей импульсов, группу элементов И, переключагепь, группу счетчиков загрузки исполнителей. Устройство позволяет моделировать системы массового обслуживания с распараллеливанием, в которых количество предварительно ориентируемых и подключаемых^ к обслуживанию каналов обслуживания оп-'^ ределяется характеристиками заявок. Устройство может работать в двух режимах: с равномерной и с неравномерной загрузкой исполнителей. 1 ил.-Изобретение относится к специализированным средствам электронного моделирования, предназначенным для исследования систем массового обслуживания.Известно устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор случайного потока Ммпульсов, счетчик общего числа заявок, счетчик числа потерянных заявок, шесть элементов И. три э;1емента запрета, два элемента ИЛМ, реверсивный счетчик длины очереди, триггер, группу линий случайнойвременной задержки, регистр, схему сравнения и счётчик.Однако данное устройство не, предусматривает возможность Моделирования режима распараллеливания с переменным числом исполнителей.Наиболее близким к предлагаемому ^о Технической сущности и совокупности общих признаков является устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор случайного потока импульсов, счетчик общего числа заявок, счетчик числа потерянных заявок, 6VIОюСл>&со с»>&

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (з1)э 6 06 F 15/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4822216/24 (22) 07.05.90 (46) 30.01.92. Бюл. % 4 . (71) Одесский политехнический институт (72) Г; Ф. Болилый, А. А. Иванов, И, Б. Козырь, И, В. Мартынов и Г. П. Толкаченко (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Q 196893, кл. G 06 F 15/20; 1983.

Авторское свидетельство СССР

I4 462347, кл. G 06 F 15/20, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ (57). Изобретение, отйосится к специализированным средствам электронного моделирования, предназначенным для исследования систем массового обслуживания. Цель изобретения — расширение функ- циональных возможностей за счет моделирования режима распараллеливания с переменным числом каналов обслуживания, зависящим от характеристик отдельИзобретение относится к специализированным средствам электронного моделирования, предназначенным для исследования систем массового обслуживания.

Известно устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор случайного потока импульсов, счетчик общего числа заявок, счетчик. числа потерянных заявок, весть элементов И, три элемента запрета, два элемента ИЛИ, реверсивный счетчик длины очереди, триггер, группу линий случайной ьЫ2 1709338 А1

t ных заявок. Устройство содержит генератор. случайного потока импульсов, счетчик общего числа заявок, счетчик. числа потерянных заявок, шесть элементов И, формирователь импульсов, два элемента

ИЛИ, три элемента запрета, реверсивный счетчик длины очереди, два триггера, группу элементов случайной временной задержки, две группы триггеров, элемент ИЛИ-НЕ, элемент случайной временной задержки, генератор импульсов, счетчик импульсов, дешифратор, группу формирователей импульсов, группу элементов И,:переключатель, группу счетчиков загрузки исполнителей. Устройство позволяет моделировать системы массового обслуживания с распараллеливанием, в которых количество пред- Я варительно ориентируемых и подключаемых к обслуживанию каналов обслуживания определяется характеристиками заявок. Устройство может работать в двух режимах: с равномерной и с неравномерной загрузкой исполнителей. 1 ил. временной задержки, регистр, схему сравнения и счетчик.

Однако данное устройство не предус. матривает возможность моделирования ре» жима распараллеливания с переменным числом исполнителей, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и совокупности общих признаков является устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор случайного потока импульсов, счетчик общего числа заявок, счетчик числа потерянных заявок, C

1709338 первого по пятый элементы И, формирователь. импульсов, первый и второй элементы

ИЛИ, с первого по третий элементы запрета, реверсивный счетчик длины очереди, триггер, группу элементов случайной временной задержки, группу триггеров.и элемент ИЛИ, причем выход генератора случайного потока импульсов соединен с входом счетчика общего числа заявок, с первым входом первого элемента И и информационным входом первого элемента запрета, управляющий вход которого и второй вход первого элемента И обьединены и подключены к выходу второго элемента И, выход первого элемента И соединен с входом счетчика потерянных заявок, а выход первого . элемента запрета соединен с информациойным входом. второго элемента запрета и первым входом третьего элемента И, второй вход которого и управляющий вход второго элемента запрета подключены к прямому выходу триггера. выход второго элемента запрета соединен с единичным входом триггера и с первым входом первого элемента ИЛИ, выход третьего элемента И подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика длины очереди, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами второго элемента

И и входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен K первым входам четвертого и пятого элементов И,и управляющему входу третьего элемента запрета, выход которого соединен с нулевым входом триггера, выход четвертого элемента И подключен к второму входу первого элемента

ИЛИ, вь ход которого соединен с входами . элементов случайной временной задержки группы и единичными входами. триггеров группы, нулевые входы которых подключены соответственно к выходам элементов случайной временной задержки группы, прямые выходы триггеров группы соединены с входами элемента ИЛИ-НЕ, выход ко торого подключен к входу формирователя

::; ймпульсов, выход которого соединен с вторыми. входами четвертого и пятого элементов И и информационным входами третьего элемента запрета;

Это устройство позволяет моделировать СМ0 в режиме распараллеливания, когда каждая поступающая заявка начинает

: - обслуживаться одновременно всеми каналами с окончанием работ по последнему исполнителю, В та же время в ряде СМО в режиме распараллеливания для обслуживания заявки используется переменное число исполнителей, которое зависит от характе: ристики конкретной заявки (например, за.::. явка в виде колонны грузовых автомобилей обслуживается механизмами, число которых зависит от количества автомобилей в колонне). Возможна реализация одного из двух вариантов использования каналов обслуживания: равномерная загрузка, при которой осуществляется поочередное использование всех исполнителей, и неравномерная загрузка, при которой исполнители с меньшими номерами используются

10 чаще

Недостатком рассматриваемого устройства является отсутствие возможности моделирования режима распараллеливания, при котором число одновременно включаемых исполнителей определяется характеристиками отдельных заявок, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования режима

20 распараллеливания с переменным числом каналов обслуживания, зависящим от характеристик отдельных заявок.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирования систем массового обслуживания; содержащее генератор случайного потока импульсов, счетчик общего числа заявок, пять элементов И, два элемента ИЛИ, три элемента запрета, реверсивный счетчик длины очереди, первый триггер, группу элементов случайной вре30

; к первым входам четвертого и пятого элементов И и к управляющему входу третьего елемента запрета, выход которого соединен с нулевым входом первого триггера, выход четвертого элемента И подключен к второму менной задержки, первую группу триггеров, формирователь импульсов и элемент ИЛИНЕ, выход генератора случайного потока импульсов соединен с входом общего числа

35 заявок, с первым входом первого элемента

И и информационным входом первого элемента запрета, управляющий вход которого и второй вход первого элементи И объединены и подключены к выходу второго эле40 мента И, выход первого элемента И соединен . с входом счетчика потерянных заявок, а выход первого элемента запрета соединен с информационным входом второго элемента запрета и первым входом третьего

45. элемента И, второй вход которого и управ-: ляющий вход второго элемента запрета подключены к прямому выходу. первого триггера, выход второго элемента запрета соединен с единичным входом первого триггера и с первым, 50 входом первого элемента ИЛИ, выход третье, го элемента И подключен к суммирующему . входуреверсивногосчетчикадлины очереди, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами второго элемента g u второго

55 элемента задержки, выход которого подключен

1709338 входу первого элемента ИЛИ, выход пятого элемента И соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика длины очереди, выходы элементов случайной временной за, держки группы соединены соответственно с 5 нулевыми входами триггеров первой группы, прямые выходы которых подключены соответствейно к входам элемента ИЛИНЕ, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, выход которого 10 подключен к информационному входу третьего элемента запрета и к вторым вхо- дам четвертого и пятого элементов И, дополнительно введены элемент случайной временной задержки, второй триггер, шес- 15 той элемент И, генератор импульсов, счетчик импульсов, дешифратор, группа формирователей импульсов, вторая группа триггеров, группа элементов И, переключатель и группа счетчиков загрузки исполни- 20 телей, причем выход первого элемента ИЛИ соединен с единичным входом второго триггера и входом элемента случайной временной задержки, выход которого подключен к первым входам элементов И группы, к нуле- 25 вому входу второго триггера и через переключатель к входу сброса счетчика импульсов, прямой выход.второго триггера соединен с первым входом шестого элемента И, второй вход которого подключен к 30 выходу генератора импульсов; а выход шестого элемента И соединен со счетным входом счетчика импульсов, разрядные выходы которого подключены соответственно к входам дешифратора, выходы которого со- 35 единены соответственно с входами формирователей импульсов группы, выходы которых подключены соответственно к единичным входам триггеров второй группы, выходы которых соединены соответственно 40 со вторыми входами элементов И группы, выходы которых подключены соответственно к единичным входам триггеров второй группы, входам элементов случайной временной задержки группы и счетным входам 45 счетчиков загрузки исполнителей группы, нулевые входы триггеров второй группы со- . единены с выходом формирователя импульсов.

На чертеже изображена схема. устрой- 50 ства.

Устройство содержит генератор 1 случайного потока импульсов, счетчик 2 общего числа заявок, счетчик 3 числа потерянных заявок, первый 4, третий 5, пятый 6 и четвер- 55 тый 7 элементы И, формирователь 8 импульсов, первый элемент ИЛИ 9, первый 10, второй 11 и третий 12 элементы запрета, второй элемент И 13, второй элемент ИЛИ

14, реверсивный счетчик 15 длины очереди, первый триггер 16, группу элементов 17 случайной временной задержки, первую группу триггеров 18, элемент ИЛИ вЂ” HE 19, элемент

20 случайной временной задержки, второй триггер 21, шестой элемент И 22, генератор

23 импульсов, счетчик 24 импульсов, дешифратор 25, группу формйрователей 26 импульсов, вторую группу триггеров 27, группу элементов И 28, переключатель 29, группу счетчиков 30 загрузки исполнителей.

Модель работы устройства следующая.

Заявки поступают на обслуживание в случайные моменты времени. Каждая заявка имеет свою характеристику. Значения характеристик заявок случайны и распределены по определенному вероятностному закону. Вновь поступившая заявка начинает ориентировать к обслуживанию. несколько исполнителей, число которых определяется характеристикой конкретной заявки, после чего одновременно во всех ориентированных каналах начинается процесс непосредственного обслуживания заявки. Каждый исполнитель имеет свое случайное время обслуживания. После окончания времени обслуживания .последним исполнителем заявка считается обслуженной. Каналы обслуживания могут использоваться в двух режимах: в режиме равномерной загрузки все исполнители используются поочередно, в режиме неравномерной загрузки исполнители с меньшими номерами используются чаще. Заявки, пришедшие во время процедуры обслуживания, становятся в очередь и поступают на обслуживание после освобождения каналов обслуживания. При заполнении очереди в приеме новых заявок система отказывает.

Устройство работает следующим образом.

Когда очереди нет и каналы обслуживания свободны от заявок (при этом триггеры

16, 18 и 27 находятся в нулевом состоянии), импульсы от генератора 1 через открытые элементы 10 и 11 запрета поступают на единичный вход триггера 16, переводя его в единичное состояние. На выходе триггера 16 появляется сигнал, поступающий на управляющий вход элемента 11 запрета, что свидетельствует о том, что часть параллельно работающих каналов обслуживания занято обслуживанием заявки в режиме распараллеливания. Одновременно импульс от генератора 1 через элемент ИЛИ 9 поступает на вход триггера 21, устанавливая его в единичное состояние, и на вход элемента 20 случайной временной задержки, имитируя случайное значение характеристики поступившей заявки. Через случайное время, отображающее характеристику по1709338

10

25

40

50

55 ступившей заявки, на выходе элемента 20 случайной временной задержки появляется импульс, переводящий триггер 21 в нулевое состояние. Таким образом, сигнал на прямом выходе триггера 21 будет существовать в течение времени, соответствующего характеристике конкретной заявки, и поступая на вход элемента И 22,.позволит импульсам от генератора 23 импульсов проходить на счетный вход счетчика 24 импульсов, в котором формируется дроичный код, пропорциональный характеристике заявки.

Максимальное значение двоичного кода, со-. ответствующее максимальной величине задержки элемента 20 случайной временной задержки, и объем счетчика выбираются равным количеству каналов обслуживания.

Двоичный код с разрядных выходов счетчи ка 24 поступает на входы дешифратора 25 и по мере его возрастания на выходах дешифратора (начиная с nepaoro) поочередно будут появляться сигналы. Переходы от нулевых уровней к единичным на выходах дешифратора фиксируются формирователями 26 импульсов, которые по этим перепадам выдают импульсы, поступающие на единичные входы триггеров 27, переводя их в единичное состояние, Количество переШедших в единичное состояние триггеров определяется характеристикой поступившей заявки, что имитирует процедуру предварительной ориентации требуемого числа исполнителей к обслуживанию. Окончание ориентации совпадает по времени с моментом появления импульса на выходе элемента 20 случайной временной задержки. Этот импульс проходит только через те элементы

И 28, которые были открыты сигналами с прямых выходов триггеров 27, перешедших в единичное состояние во время процедуры ориентации каналов обслуживания. Сигналы с выходов ряда элементов И 28 поступают на единичные входы соответствующих триггеров 18, устанавливая их в единичное состояние, и на входы элементов 17 случайных временных задержек, имитирующих случайное время обслуживание в каналах.

Через случайное время, равное продолжительности обслуживания на каждом из участвующих в обслуживании данной заявки каналов, на выходах каждого из запущенных элементов 1 7 появляются импульсы, переводящие соответствующие триггеры 18 в нулевое состояние. Как только на выходах всех триггеров 18 установятся нулевые уровни, уровень на выходе элемента ИЛИНЕ 19 переходит из нулевого в единичный, По этому перепаду формирователь 8, импульсов выдает импульс, который через открытый элемент 12 запрета поступает на

I нулевой вход триггера 16, переводя его в нулевое состояние (разрешается прохождение импульсов через элемент 11 запрета), что свидетельствуе1 об освобождении каналов обслуживания от заявки.

В режиме равномерной загрузки исполнителей переключатель 29 устанавливается в разомкнутое положение. При этом после обслуживания очередной заявки в счетчике

24 сохраняется двоичный код, соответствующий характеристике этой заявки. Поступление следующей заявки приводит к подаче на счетный вход счетчика 24 очередного числоимпульсного кода, соответствующего характеристике этой заявки. При этом в счетчике 24 происходит формирование комбинаций двоичного кода, начиная с (и+1), где

n — значение максимальной комбинации, отображающей характеристику предыдущей заявки. За счет этого дешифратор 25 совместно с формирователями 26 импульсов будет производить ориентацию очередных каналов обслуживания начиная с (и+1)-го переводить в единичное состояние соответствующие триггеры 27. После переполнения счетчик 24 начинает повторно за- полняться импульсами, что обеспечивает поочередную ориентацию всех каналов обслуживания и их равномерную загрузку.

В режиме неравномерной загрузки исполнителей переключатель 29 устанавливается в замкнутое положение, При этом импульсы с выхода элемента 20 случайной временной задержки получают возмо>кность через замкнутый переключатель 29 поступать на вход сброса счетчика 24 импульсов после окончания каждой из.процедур ориентации исполнителей, и следовательно, счетчик 24 начинает каждый цикл ориентации с исходного состояния, В этом режиме каналы с меньшими номерами будут использоваться более интенсивно.

korqa каналы заняты обслуживанием заявки, импульсы от генератора 1 не проходят через элемент 11 запрета, а через открытый элемент И 5 поступают на. суммирующий вход реверсивного счетчика 15, увеличивая его код на единицу и имитируя тем самым постановку поступившей заявки на очередь.. Когда в очереди заявки есть, на выходе элемента ИЛИ 14 присутствует сигнал, открывающий элементы И 6 и И 7 и закрывающий элемент 12 запрета. В данном случае при завершении обслуживания заявки во всех работающих каналах на выходе формирователя 8 появляется импульс, который поступает на вычитающий вход реверсивного. счетчика 15, уменьшая его код на единицу и

1709338

10 имитируя тем самым снятие одной заявки из очереди и поставку ее на обслуживание (через открытый элемент И 7).

В момент йолного заполнеНия очереди на выходе элемента И 13 появляется сигнал, который закрывает элемент 10 запрета и открывает элемент И 4. В результате импульсы от генератора 1 начинают поступать на счетчик 3 числа потерянных заявок.

Статистические характеристики функ-, ционирования СМО, моделируемой устройством, вычисляются известными методами на основании показаний счетчиков.

Формула изобретения.

Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор случайного потока импульсов, счетчик общего числа заявок, счетчик потерянных заявок, пять элементов И, два элемента ИЛИ, три элемента запрета, реверсивный счетчик длины-очереди, первый триггер, группу элементов случайной временной задержки, первую группу триггеров, формирователь импульсов и элемент.ИЛИНЕ, выход генератора случайного потока . импульсов соединен со счетным входом счетчика общего числа заявок, с первым вхо. дом первого элемента И и информационным входом первого элемента запрета, . управляющий вход которого и второй вход первого элемента И объединены и подключены к выходу второго элемента И, выход первого элемента И соединен.со счетным входом счетчика потерянных заявок, а выход первого элемента запрета — с информационным входом второго элемента запрета и первым входом третьего элемента И, вто-. рой вход которого и управляющий вход второго элемента запрета подключены к прямому выходу nepeoro триггера, выход . второго элемента запрета соединен с единичным входом первого триггера и с первым входом первого элемента ИЛИ, выходтретьею элемента И подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика длины очереди, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами второго элемента и второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первым входам четвертого и пятого элементов И и управляющему входу третьего элемента запрета, выход которого соединен с нулевым входом первого триггера, выход четвертого элемента И подключен к второму входу первого элемента ИЛИ. выход пятого элемента И соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика длины очереди. выходы элементов случайной вре5 менной задержки группы — соответственно с нулевыми входами триггеров первой группы; прямые выходы которых подключены соответственно к входам элемента.ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с входом форми10 рователя импульсов, выход которого подключен к информационному входу третьего элемента запрета и к вторым входам четвертого и пятого элементов И, о т л и ч а ю щ е - е с я тем„что. с целью расширения функци15 ональных возможностей за счет моделирования режима распараллеливания с переменным числом каналов обслуживания,. зависящим от характеристик отдельиых заявок, оно дополнительно содержит элемент.

20 случайной временной задержки, второй триггер, шестой элемент И. гечератор импульсов, счетчик импульсов, дешифратор, группу формирователей импульсов, вторую группу триггеров, группу элементов И, пере25 ключатель и группу счетчиков загрузки исполнителей, причем выход первого элемента ИЛИ соединен с единичным вхо.дом второго триггера и входом элемента случайной временной задержки, выход ко30 торого подключен к первым входам элемен- тов И группы, к нулевому входу второго триггера и через переключатель к входу.сброса счетчика импульсов, прямой выход второго триггера соединен с первым входом

35 шестого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход шестого элемента И соединен со счетным входом импульсов, разрядные выходы которого подключены соответственно

40 к входам дешифратора, выходы которого соединены соответственно с входами формирователей импульсов группы, выходы которых подключены соответственно к единичным входам триггеров второй группы, 45 выходы которых соединены соответственно с вторыми входами элементов И группы, выходы которых подключены соответственно.к единичным входам триггеров второй группы., входам элементов случайной временной, 50 задержки группы и счетным входам счетчиков загрузки исполнителейгруппы, нулевые входы триггеров второй группы соединены с выходом формирователя импульсов, а

1709338

Составитель В. Фукалов

Редактор H. Горват . Техред M.Moðãåíòàë Корректор Т. Малец

Заказ 421 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101