Устройство для моделирования систем массового обслуживания

 

Изобретение относится к специализированны«ч средствам электронного моделирования и предназначено для исследования систем массового обслуживания. Цель изобретения - расширение области применения ^ счет моделирования циклической дмсциплины приема заявок, из очередей к обслуживанию. Устройство содержит блок генераторов случайных импульсов заявок. блоки счетчиков, блоки элементов И. ИЛИ. запрета, блок реверсивных счетчиков длины очереди, реверсивный счётчик занятых каналов, элементы И, ИЛИ, запрета. Новым в устройстве является блок анализа очереди и второй блок элементов И. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК (я)л 6 06 F 15/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4777320/24 (22) 03.01.90 (46} 23.02.92. Бюл. N 7

{72) А.И. Данилов, К.А. Холоименко и Д.В. Шкитин (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И. 415674, кл. G 06 6 7/50, 1971.

Авторское свидетельство СССР

М 1151981, кл. G 06 F 15/20, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ (57) Изобретение относится к специализированным средствам электронного моделиИзобретение относится к специализированным средствам электронного моделирования, предназначенным для исследования систем массового обслуживания (СМО).

Известно устройство для моделирования СМО, содержащее логический блок,,генератор входного потока заявок, .блок

-управления, генератор тактовых импульсов, счетчики, блок измерения времени занятости каналов обслуживания.

Недостаток этого устройства — низкая точность моделирования. Наиболее близким к предлагаемому техническому, решению является устройство для моделирования СМО, содержащее генератор заявок низкого приоритета, генератор заявок высокого приоритета, счетчики заявок высокого и низкого приоритетов,. счетчики отказов в обслуживании заявок вы-. сокого и низкого приоритетов, пять элементов запрета, девять элементов.И, пять, элементов ИЛИ, реверсивный счетчик заня- . „„59„„1714614 А1 рования и предназначено для исследования систем массового обслуживания. Цель изобретения — расширение. области применения эв счет моделирования циклической дисциплины приема заявок. из очередей к обслуживанию. Устройство содержит блок генераторов случайных импульсов заявок, блоки счетчиков, блоки элементов И, ИЛИ, . запрета, блок реверсивных счетчиков длины очереди, реверсивный счетчик занятых каналов, элементы И, ИЛИ, запрета. Новым в устройстве является блок анализа очереди и второй блок элемен

2 ил. тых каналов, реверсивный счетчик оч р д заявок высокого приоритета, реверсивный счетчик очереди заявок низкого приоритета, .блок случайных временных задержек.

Недостаток этого устройства состоит в том, что оно не позволяет моделировать

СМО с циклической дисциплиной приема заявок из очереди к обслуживанию.

Цель изобретения — расширение области применения устройства за счет модели- рования циклической дисциплины приема заявок из очереди к обслуживанию.

Основная идея данной дисциплины o6-.. служивания заключается в том, что из неоднородного потока заявок организуются К очередей (К вЂ” количество типов заявок), каждой из которых назначается приоритет, Заявки с большйм приоритетом не прерывают обслуживание заявок с меньшим приоритетом. После завершения обслуживания любой заявки приоритеты очередей изменяются в круговом порядке так, что последняя обслуженная очередь имеет низший при1714614 оритет, следующая — высший приоритет и далее по кругу в порядке убывания приоритета. Такая дисциплина обслуживания ха= рактерна для систем, в которых очереди имеют одинаковый приоритет и ни одной из них нельзя отдать предпочтения.

Для достижения поставленной цели в устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее блок генераторов случайных импульсов заявок, блок счетчиков поступивших заявок, блок счетчиков необслуженных заявок, блок реверсивных счетчиков длины очереди, реверсивный счетчик занятых каналов, три элемента ИЛИ, элемент И, две группы элементов И, первый блок элементов И, два элемента запрета, блок случайных временных задержек, группу элементов запрета, выходы блока генераторов случайных импульсов заявок подключены соответственно к счетным входам блока счетчиков поступивших заявок, первым входам элементов

И первой группы и информационным входам элементов запрета группы, управляющие входы которых объединены с вторыми входами одноименных элементов И первой группы и соединены соответственно с выходами элементов И второй группы, выходы элементов И первой группы подключены к соответствующим входам блока счетчиков необслуженных заявок, выходы элементов запрета группы подключены соответственно к входам первого элемента ИЛИ и к информационным входам первого блока элементов И, выходы которого соединены соответственно с суммирующими входами блока реверсивных счетчиков длины очереди, разрядные выходы реверсивных счетчиков которого соединены соответственно с входами элементов И второй группы, выход первого элемента ИЛИ соединен с информационным входом первого элемента запрета, выход которого подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика занятых каналов, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами элемента И, выход которого подключен к управляющему входу первого блока элементов И и управляющему входу .первого элемента запрета, выход второго элемента ИЛИ соединен с управляющим входом второго элемента запрета, выход которого подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика занятых каналов, дополнительно введены блок элементов запрета, два блока элементов ИЛИ, второй блок элементов И и блок анализа очереди, состоящий из двух групп элементов И, группы элементов НЕ и группы элементов ИЛИ, причем в блоке анализа очереди выход каж55 ментов ИЛИ., На фиг.1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — схема блока анализа.

Устройство содержит блок 1 генераторов случайных импульсов заявок, блок 5

50 дого элемента ИЛИ группы соединен с первыми входами соответствующих элементов

И первой и второй групп, а выходы элементов НЕ группы соединены соответственно с вторыми входами элементов И второй группы, выход -ro элемента И второй группы (К =

=1, N-1) подключен к первому входу (К+1)-го элемента ИЛИ группы, а выход N-ro элемента И второй группы соединен с первым входом первого элемента ИЛИ группы, выходы элементов И первой группы блока анализа очереди соединены соответственно с вычитающими входами блока реверсивных счетчиков длины очереди и с входами первой группы первого блока элементов ИЛИ, входы второй группы которого подключены соответственно к выходам блока элементов запрета, управляющий вход которого соединен с выходом элемента И, а информационные входы блока элементов запрета подключены соо-:ветственно к выходам элементов запрета группы, выходы первого блока элементов ИЛИ соединены соот-, ветственно с входами блока случайных временных задержек, выходы которого подключены соответственно к информационным входам второго блока элементов И и входам третьего элемента ИЛ И, выход которого подключен к информационному входу второго элемента запрета, разрядные выходы реверсивных счетчиков блока реверсивных счетчиков длины очереди соединены соответственно с входами второго блока элементов ИЛИ, выходы которого подключены соответственно к входам элементов

НЕ группы и вторым входам элементов И первой группы блока анализа очереди и входам второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу второго блока элементов И, К-й выход которого соединен с вторым входом (К+1)-го элемента

ИЛИ группы блока анализа очереди, à N-й выход второго блока элементов И подключен к второму входу первого элемента ИЛИ группы блока анализа очереди.

Таким образом, с целью расширения области применения устройства за счет моделирования циклической дисциплины приема заявок из очереди к обслуживанию, в него дополнительно введены блок элементов запрета, два блока элементов ИЛИ, второй блок элементов И, блок анализа . очереди, состоящий из двух групп элементов И, группы элементов НЕ и группы эле1714614 счетчиков поступивших заявок, блок 6 счет. чиков необслуженных заявок, блок 19 реверсивных счетчиков длины очереди, реверсивный, счетчик 10 занятых каналов, первый 4, второй 21 и третий 8 элементы

ИЛИ, элемент И 11, первую 3 и вторую 17 группы элементов И, первый 16 и второй 18 блоки элементов И, первый 15 и второй 9 элементы запрета, блок 7 случайных временных задержек, группу 2 элементов запрета, блок 14 элементов запрета, первый

12 и второй 13 блоки элементов ИЛИ, блок

20 анализа очереди, состоящий из первой

23 и второй 24 групп элементов И, группы

25 элементов НЕ и группы 26 элементов

ИЛИ.

Устройство работает следующим образом.

Когда в системе хотя бы один канал csoбоден, сигнал с выхода элемента И 11 отсутствует и импульсы от блока 1 генераторов случайных временных интервалов через от.крытые элементы запрета группы 2, элемент ИЛИ 4 и открытый элемент 15 запрета поступают на суммирующий вход счетчика, 10 числа занятых каналов, увеличивая его код иа единицу, что означает занятие одного канала.. Кроме того, импульсы с выходов элементов запрета группы 2 через открытые элементы запрета блока 14 и блок 12 элементов ИЛИ поступают на соответствую.щий вход блока 7 линий случайных временных задержек, который имитирует процесс обслуживания неоднородного потока заявок. Импульс с блока 7 линий случайных временных задержек; появившийся на одном из его выходов через время, равное случайной длительности обслуживания .заявок соответствующего типа, через элемент ИЛИ 8, открытый элемент 9 запрета поступает на вычитающий вход счетчика 1.0 числа занятых каналов и "списывает" из него единицу, тем самым имитируя освобождение одного канала. В момент времени, когда все каналы заняты, на выходе элемента И 11 появляется сигнал, поступающий на управляющие входы блока 16 элементов И, элементов запрета блока 14 и элемента 15.

При этом элементы И блока 16 открываются, элементы запрета блока 14 и элемент 15 закрываются и импульсы от блока 1 генераторов проходят на соответствующие суммирующие входы блока 19 реверсивных счетчиков числа заявок в очереди, имитируя постановку. заявок в соответствующую оче. редь.

В случае, когда очереди не пусты, йа выходе соответствующих элементов ИЛИ блока 13 и на выходе элемента ИЛИ 21 присутствуют сигналы; Последний закрывает

20

40 ° Наличие заявок в соответствующей оче45

50. ляется наличием или отсутствием заявок в

10

30 элемент 9 запрета. запрещая прохождение импульсов с выхода элемента ИЛИ 8 на вычитающий вход реверсивного счетчика 10 (так как каналы обслуживания освобождаться не должны} и открывает элементы И блока 18, разрешая прохождение сигналов с выходов блока 7 линий случайных временных задержек на информациОнные входы блока 20 анализа.

Сигналы с выхода элементов ИЛИ блока

13 поступают на соответствующие управляющие входы блока 20 анализа. При этом последний обеспечивает выбор наиболее приоритетной непустой очереди, что сопровождается появлением сигнала на соответствующем выходе блока анализа. Этот сигнал поступает на вычитающий вход соответствующего реверсивного счетчика блока

19, "списывая" из него единицу, и одновременно через соответствующий элемент

ИЛИ блока 12 — на соответствующий вход блока 7, имитируя поступление заявки из наиболее приоритетной очереди на обслуживание.

В момент времени, когда все места какой-либо очереди заняты, на выходе соответствующего элемента И группы 17 появляется сигнал, поступающий на управляющие входы соответствующих элементов запрета группы 2 и элемента И группы 3.

При этом элемент запрета группы 2 закрывается, элемент И группы 3 открывается, и импульсы от блока 1 генераторов проходят через элемент И группы 3, имитируя поток заявок, получивших отказ в обслуживании.

Число таких заявок каждого типа подсчитывается соответствующим счетчиком блока 6.

Блок 20 анализа работает следующим образом. реди обеСпечивает присутствие сигнала на управляющем входе % соответствующего канала 22 блока анализа, Этот сигнал открывает элемент И группы 23 и через элемент

НЕ группы 25 закрывает элемент И группы

24. Импульс с информационного входа Ui поступает на элемент ИЛИ группы 26(I+1)-го канала. В зависимости оттого, какой из элементов И. групп 23 и 24 открыт (что опредеданной очереди), сигнал с выхода элемента

ИЛИ группы 26 проходит либо на выход блока анализа {через элемент И группы 23}, либо через элемент И группы 24 на второй вход элемента ИЛИ группы 26 следующего канала и т.д, Таким образом, последняя обслуженная очередь имеет низший приоритет, следующая — высший приоритет и далее по кругу в порядке убывания приоритета.

Этот эффект достигается за счет указанных

1714614

15

ЗО

50 соединений информационных входов блока анализа и межканальных связей в блоке анализа.

Соответствие типов заявок неоднородного потока достигается следующим путем.

Число генераторов случайных импульсов asявок в блоке 1 (а значит и число выходов этого блока) равно числу типов потоков заявок, т.е, каждый генератор генерирует импульсы, имитирующие постуйление заявок одного типа.

Число Х канальных элементов случайных временных задержек в блоке 7 также равно числу типов обслуживаемых заявок (Х— число каналов обслуживания}. Каждый элемент этого блока имитирует обслуживание заявок одного типа и может быть выполнен согласно схемы, приведенной на фиг,2, Таким образом, соединение выходов блока 1 генераторов через соответствующие элементы запрета группы 2, блока 14 и элементы ИЛИ блока 12 с соответствующими входами блока 7 позволяет добиться имитации обслуживания каждого типа заявок в

"своем" элементе случайной временной задержки, Для подсчета числа заявок в каждой очереди используется отдельный реверсивный счетчик из составляющих блок 19. Разрядные выходы каждого счетчика соединены с входами соответствующего элемента И группы 17 и соответствующего элемента.ИЛИ блока 13.

Регулируя генераторы блока 1 и элементы блока 7 можно варьировать параметры моделируемого процесса обслуживания неоднородного потока заявок с циклической дисциплиной приема заявок из очереди.

Статистические характеристики функционирования СМ0, моделируемые данным устройством, вычисляются известными ме тодами на основе показаний счетчиков.

Формула изобретения

Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее блок генераторов случайных импульсов заявок, блок счетчиков поступивших заявок, блок счетчиков необслуженных заявок, блок реверсивных счетчиков длины очереди, реверсивный счетчик занятых каналов, три элемента ИЛИ, элемент И, две группы элементов И, первый блок элементов И, два элемента запрета, блок случайных временных задержек, группу элементов запрета, выходы блока генераторов случайных импульсов заявок подключены соответственно к счетным входам блока счетчиков поступивших заявок, первым входам элементов И первой группы и информационным входам элементов запрета группы, управляющие входы которых обьединены с вторыми входами одноименных элементов И первой группы и соединены соответственно с выходами элементов И второй группы, выходы элементов запрета группы подключены соответственно к входам первого элемента

ИЛИ и к информационным входам первого блока элементов И, выходы которого соединены соответственно с.суммирующими входами блока реверсивных счетчиков длины очереди, разрядные выходы реверсивных счетчиков которого соединены соответственно с входами элементов И второй группы, выход первого элемента ИЛИ вЂ” с информационным входом первого элемента запрета, выход которого подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика занятых каналов, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами элемента И, выход которого подключен к управляющим входам первого блока элементов И и первого элемента запрета, выход второ о элемента ИЛИ соединен с управляющим входом второго элемента запрета, выход которого подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика занятых каналов,. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения путем моделирования циклической дисциплины приема заявок из очередей к обслуживанию, оно дополнительно содержит блок элементов запрета, два блока элементов ИЛИ, второй блок элементов И и блок анализа очереди, состоящий из двух групп элементов И, группы элементов НЕ и группы элементов ИЛИ, причем в блоке анализа очереди выход каждого элемента ИЛИ группы соединен с первыми входами соответствующих элементов И первой и второй групп, а выходы элементов НЕ группы — соответственно.с вторыми входами элементов И второй группы, выход К-ro элемента И второй группы (К = 1, N-1) подключен к первому входу (K+1}-ro элемента ИЛИ группы, а выход К-ro элемента И второй группы соединен с первым входом первого элемента

ИЛИ группы, выходы элементов И первой группы блока анализа очереди — соответственно с вычитающими входами блока реверсивных счетчиков длины очереди и с входами первой группы первого блока элементов ИЛИ. входы второй группы которого подключены сортветственно к выходам блокэ элементов запрета, управляющий вход которого соединен с выходом элемента И, а информационные входы блока элементов запрета подключены соответственно к выходам элементов запрета группы, выходы первого блока элементов ИЛИ соединены

1714614

1О

g соответственно с входами блока случайных временных задержек, выходы которого подключены соответственно к информационным входам второго блока элементов И и входам третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к информационному входу второго элемента запрета. разрядные выходы реверсивных счетчиков блока реверсивных счетчиков длины очереди соединены соответственно с входами второго блока элементов ИЛИ, выходы которого подключены соответственно к входам элементов HE групп и вторым входам элементов И первой группы блока анализа очереди и входам второго элемента ИЛИ. выход ко5 торого подключен к управляющему входу второго блока элементов И, К-й выход которого соединен с вторым входом (K+1)-го эле,мента ИЛИ группы блока анализа очереди, а N-й выход второго блока элементов И под10 ключен к второму входу первого элемента

ИЛИ группы блока анализа очереди.

1714614

Составитель А.Данилов

Техред M,MoðãåíTàë Корректор С.Шевкун

Редактор И.Горная

Производственно-издательский комбинат "Патент", r; Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 695 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5