Устройство для решения задачи анализа работы систем массового обслуживания

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при анализе работы систем массового обслуживания. Целью изобретения является повышение точности. Устройство содержит генератор случайного потока импульсов, первый, третий, второй и четвертый генераторы 2 5 случайных импульсов, первый, второй, пятый, четвертый и третий счетчики 6 10, первый, четвертый, третий, второй и пятый элементы запрета 11 15, шестой счетчик 16, шестой, второй, пятый, первый, четвертый, элементы И 17 21, пятый, четвертый, второй, первый элементы ИЛИ 22 25, реверсивные счетчики 26, 27, третий элемент И 28, третий элемент ИЛИ 29, триггеры 30,31, элементы задержки 32, 33. 1 ил.

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано для статиcтического моделирования систем массового обслуживания (СМО).

Известны устройства для моделирования СМО [1] однако это устройство не позволяет моделировать СМО с учетом ограничений на время ожидания в очереди и возможности временной потери заявки, находящейся в обслуживающем приборе с последующим ее поиском и дообслуживанием в случае успешного завершения поиска.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее генератор случайного потока импульсов, два счетчика, два элемента ЗАПРЕТ, четыре элемента И, два реверсивных счетчика, триггер, счетчик заявок, счетчик потерянных заявок, счетчик обслуженных заявок, генератор случайных импульсов, три элемента ИЛИ, элемент задержки и счетчик числа превышений времени ожидания в очереди [2] Однако это устройство не позволяет учитывать возможность потери заявки обслуживающих прибором, последующий ее поиск и в случае успешного завершения поиска дообслуживание.

Целью изобретения является повышение точности за счет учета возможной потери заявки обслуживающим прибором, ее поиска и дообслуживания в случае успешного завершения поиска за заданное время.

Достигается это тем, что устройство для моделирования СМО, содержащее генератор случайного потока импульсов, выход которого соединен с входами первых счетчика, элемента И и элемента запрета, выход которого соединен с входами второго и третьего элементов запрета, выход второго элемента запрета соединен с входом первого реверсивного счетчика и через первый элемент задержки с входами четвертого элемента запрета и второго элемента И, выход которого соединен с входом второго реверсивного счетчика, выходы которого через первый элемент ИЛИ соединены с входами второго элемента И и четвертого элемента запрета, выход которого соединен с входами второго счетчика и второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом первого реверсивного счетчика, выходы которого соединены с входами третьих элементов ИЛИ, выход третьего элемента И соединен с входами первых элементов запрета и И, выход которого соединен с входом третьего счетчика, выход третьего элемента ИЛИ соединен с входами третьего элемента запрета и четвертого элемента И, выход которого соединен с входами вторых элемента ИЛИ и реверсивного счетчика, второй элемент задержки, выход которого соединен с входами пятых элементов И и запрета, выход которого соединен с входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом первого триггера, выход которого соединен с входами второго элемента запрета и шестого элемента И, выход которого соединен с входом первого генератора случайных импульсов, выход которого соединен с входом четвертого элемента ИЛИ, пятый элемент ИЛИ, с четвертого по шестой счетчики, дополнительно содержит со второго по четвертый генераторы случайных импульсов и второй триггер, причем, выходы третьих элементов ИЛИ и запрета соединены с входами пятого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом шестого элемента И, выход которого соединен с входами четвертого элемента И, первого триггера и второго генератора случайных импульсов, выход которого соединен с входами второго элемента задержки, первого и третьего генераторов случайных импульсов, выход пятого элемента И соединен с входом второго триггера, выход которого соединен с входами пятых элементов И и запрета, выход которого соединен с входами четвертого счетчика, и третьего генератора случайных импульсов, выход которого соединен с входами второго триггера и четвертого генератора случайных импульсов, выход которого соединен с входами четвертого элемента и пятого счетчика, выход первого генератора случайных импульсов соединен с входами второго генератора случайных импульсов и шестого счетчика, Вербальная модель работы устройства состоит в следующем. Поток заявок поступает в устройство. Одна заявка находится на обслуживании, остальные в очереди. Находящаяся на обслуживании заявка может на определенное время теряться. В этом случае осуществляется ее поиск и после обнаружения дообслуживание. Максимальное время поиска ограничено. Не обнаруженная за это время заявка теряется окончательно. Во время поиска утерянной заявки, другие заявки на обслуживание не поступают. Заявки, поступившие после переполнения очереди, теряются. В очереди каждая заявка находится ограниченное время, одинаковое для всех заявок, по истечении которого заявка теряется, если за это время она не успела выйти из очереди на обслуживание.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 случайного потока импульсов, генераторы случайных импульсов 2, 3, 4, 5, счетчик 6 заявок, счетчик 7 потерянных заявок, счетчик 8 заявок, потерянных в процессе обслуживания, счетчик 9 обслуженных заявок, счетчик 10 числа превышений времени ожидания, элементы ЗАПРЕТ 11, 12, 13, 14, 15, счетчик 16 дообслуженных заявок, элементы И 17, 18, 19, 20, 21, элементы ИЛИ 22, 23, 24, 25, реверсивные счетчики 26, 27, многовходовый элемент И 28, многовходовый элемент ИЛИ 29, триггеры 30, 31, элементы задержки 32, 33.

Устройство работает следующим образом. Генератор 1 случайного потока импульсов имитирует входной поток заявок на обслуживание. Генератор генерирует импульсы со случайным периодом повторения. Счетчик 6 считает общее число поступивших заявок, счетчик 7 число заявок, получивших отказ в обслуживании по причине занятости всех мест в очереди. Реверсивный счетчик 27 имитирует очередь. Блок задержки 32 задает допустимое время пребывания заявок в очереди. Счетчик 10 считает число заявок, получивших отказ в обслуживании по причине превышения времени ожидания в очереди.

Генератор случайных импульсов 2 имитирует обслуживающий прибор.

Счетчик 9 считает число обслуженных заявок. Генератор случайных импульсов 4 имитирует случайные моменты времени потери обслуживаемой заявки. Элемент задержки 33 задает ограничение вpемени поиска потерянной заявки. Генератор случайных импульсов 3 имитирует случайное время поиска заявок. Счетчик 8 считает число потерянных обслуживающим прибором и необнаруженных за заданное время заявок. Генератор случайных импульсов 5 имитирует случайное время дообслуживания вновь обнаруженных заявок. Счетчик 16 считает число дообслуженных заявок.

В исходном состоянии реверсивные счетчики 26, 27 обнулены. Нулевой потенциал с выхода многовходового элемента И 28 поддерживает элемент ЗАПРЕТ 11 в открытом, а элемент И 20 в закрытом состоянии. Нулевой потенциал с выхода многовходового элемента ИЛИ 29 поддерживает элемент ЗАПРЕТ 12 в открытом, а элемент И 19 в закрытом состоянии. Нулевой потенциал с выхода многовходового элемента 30 поддерживает элемент ЗАПРЕТ 14 в открытом, а элемент И 18 в закрытом состоянии. Элемент И 21 открыт, а элемент ЗАПРЕТ 13 закрыт высоким потенциалом с нулевого выхода триггера 30. Высокий потенциал с нулевого выхода триггера 31 поддерживает элемент ЗАПРЕТ 15 в открытом, а элемент 17 в закрытом состоянии.

Импульс от триггера 1 случайного потока импульсов, поступает на вход счетчика 6 и через открытые элементы ЗАПРЕТ 11 и 12, элемент 21 запускает генератор случайных импульсов 2, устанавливает триггер 30 в положение, при котором элемент И 21 закрыт, а элемент ЗАПРЕТ 13 открыт, что соответствует состоянию "прибор занят". Одновременно импульс запускает генератор случайных импульсов 4. Если импульс на входе генератора случайных импульсов 2 появится раньше, чем на выходе генератора 4, то он записывается в счетчике 9 обслуженных заявок, установит в исходное положение генератор случайных импульсов 4 и переведет триггер 30 в положение, при котором открыт элемент И 21 и закрыт элемент ЗАПРЕТ 13, соответствующее положению "прибор свободен". В случае появления импульса на выходе генератора случайных импульсов 4 раньше, чем на выходе генератора 2, этот импульс установит в исходное состояние генератор 2, имитируя потерю заявки прибором, поступит на вход элемента задержки 33 и запустит генератор случайных импульсов 3, имитирующий время поиска заявки. В случае, если раньше появится импульс с выхода элемента 33, имитирующий завершение времени поиска недообслуженной заявки, то он через открытый элемент ЗАПРЕТ 15 установит в исходное состояние генератор случайных импульсов 3 и запишет один импульс в счетчик 8 потерянных в процессе обслуживания заявок. В противном случае появится импульс с выхода генератора случайных импульсов 3, который переведет триггер 31 в состояние, при котором элемент ЗАПРЕТ 15 закрыт, элемент И 17 открыт, запустит генератор случайных импульсов 5, имитирующий дообслуживание заявки, а появившиеся через некоторое время импульсы: с выхода элемента задержки 33 через открытый элемент И 17 переведет триггер 31 в исходное состояние импульс с выхода генератора случайных временных задержек 5 запишется в счетчик 16 и установит триггер 30 в положение, при котором элемент ЗАПРЕТ 13 закрыт, а элемент И 21 открыт.

Описанная работа элементов устройства соответствует случаю, если не происходит образование очереди на обслуживание. При наличии очереди импульсы с выхода генератора случайного потока импульсов 1 через открытые элементы ЗАПРЕТ 11 и 13, поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 27 и элемент задержки 32. С поступлением импульса на суммирующий вход реверсивного счетчика 27, который имитирует занятие заявками мест в очереди, на выходе многовходового элемента ИЛИ 29 появится высокий потенциал, который закроет элемент ЗАПРЕТ 12 и откроет элемент И 19. Если событие освобождения прибора обслуживания произойдет раньше, чем появление соответствующего импульса с выхода элемента 32, то импульс с открытого элемента И 21 через открытый элемент И 19 и элемент ИЛИ 24 поступит на вычитающий выход реверсивного счетчика 27 и снимет одну заявку с очереди, поступит на суммирующий вход реверсивного счетчика 26 и запишет один импульс. Высокий потенциал с выхода многовходового элемента ИЛИ 25 установит элемент ЗАПРЕТ 14 в закрытое, а элемент И 18 в открытое состояние, а появившийся через некоторое время импульс с выхода элемента задержки 32 через открытый элемент И 18 поступит на вычитающий вход реверсивного счетчика 26 и снимет один импульс. В противном случае элемент ЗАПРЕТ 14 поступит на вычитающий вход реверсивного счетчика 27 и снимет один импульс из счетчика длины очереди, запишет один импульс в счетчик 10.

В случае если длина очереди достигла максимально допустимой длины, то высокий потенциал с выхода многовходового элемента И 28 установит элемент ЗАПРЕТ 11 в закрытое, а элемент И 20 в открытое положение и импульсы с генератора случайного потока импульсов 1 будут записываться в счетчик 7.

По показаниям счетчиков 6, 7, 8, 9, 10 к концу эксперимента могут быть определены такие характеристики системы массового обслуживания как вероятность отказа в обслуживании, вероятность обслуживания, вероятность отказа по причине превышения заданного времени ожидания в очереди и вероятность отказа из-за потери заявки обслуживающим прибором. По показаниям реверсивного счетчика 27, фиксируемым в ходе эксперимента, может быть определена средняя длина очереди.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ АНАЛИЗА РАБОТЫ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ, содержащее генератор случайного потока, выход которого соединен с входами первых счетчика, элемента запрета и элемента И, выход которого соединен с входом второго счетчика, первый элемент задержки, выход которого соединен с входами вторых элемента запрета и элемента И, выход которого соединен с входом первого реверсивного счетчика, выходы которого через первый элемент ИЛИ соединены с входами вторых элемента И и элемента запрета, выход которого соединен с входом третьего счетчика и через второй элемент ИЛИ с входом второго реверсивного счетчика, выходы которого соединены с входами третьих элемента ИЛИ и элемента И, выход которого соединен с входами первых элементов И и запрета, первый триггер, выход которого соединен с входом четвертого элемента И, выход которого соединен с входами первых триггера и генератора случайных импульсов, выход которого соединен с входом четвертого счетчика, отличающееся тем, что в него введены три генератора случайных импульсов, два счетчика, три элемента запрета, триггер, два элемента ИЛИ, два элемента И, элемент задержки, причем выход первого элемента запрета соединен с входом третьего элемента запрета и через четвертый элемент запрета с входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом четвертого элемента И, выход которого соединен с входом пятого элемента И и второго генератора случайных импульсов, выход которого соединен с входами первого и третьего генераторов случайных импульсов и через второй элемент задержки с входами пятого элемента запрета и шестого элемента И, выход которого соединен с входом второго триггера, выход которого соединен с входами шестого элемента И и пятого элемента запрета, выход которого соединен с входами пятых счетчика и элемент ИЛИ и третьего генератора случайных импульсов, выход которого соединен с входом второго триггера и через четвертый генератор случайных импульсов с входами шестого счетчика и пятого элемента ИЛИ, выход первого генератора случайных импульсов соединен с входами второго генератора случайных импульсов и пятого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом первого триггера, выход которого соединен с входом третьего элемента запрета, выход которого соединен с входами первого элемента задержки и второго реверсивного счетчика, выход третьего элемента ИЛИ соединен с входами четвертых элементов ИЛИ и запрета и через пятый элемент И с входами второго элемента ИЛИ и первого реверсивного счетчика.

РИСУНКИ

Рисунок 1