Устройство для моделирования системы массового обслуживания

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для исследования систем массового обслуживания (СМО). Техническим результатом является расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования СМО с неоднородными потоками заявок, отказами и восстановлениями каналов при обслуживании входящих потоков заявок. Устройство для моделирования СМО содержит генераторы потоков заявок, счетчики поступивших заявок, счетчики заявок, получивших отказ в обслуживании, элементы ИЛИ, элементы И, элементы запрета, блоки случайных временных задержек, реверсивный счетчик занятых каналов, реверсивный счетчик длины очереди, генератор потока отказов, реверсивный счетчик отказавших каналов и сумматор. 1 ил.

 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для исследования систем массового обслуживания (СМО).

Известно устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генераторы потока заявок, элементы И, ИЛИ, запрета, счетчик поступивших заявок, получивших отказ в обслуживании, блок случайный временных задержек, реверсивный счетчик занятых каналов, реверсивный счетчик длины очереди (а.с. СССР №1151981, 1983, МКИ G 06 F 15/20).

Недостатком известного устройства является узкая область применения и невозможность моделирования некоторых видов СМО, например СМО с неоднородными потоками входящих заявок и очередью для одного потока заявок, с потоками отказов и восстановлений каналов при обслуживании заявок и т.д., широко распространенных в различных СМО.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для моделирования СМО, известное по а.с. СССР №1282153, 1987, МКИ G 06 F 15/20, выбранное в качестве прототипа и являющееся основным техническим решением. Устройство для моделирования СМО содержит генераторы потоков заявок, счетчики поступивших заявок и заявок, получивших отказ в обслуживании, элементы И, ИЛИ, запрета, блок случайных временных задержек, реверсивные счетчики занятых каналов и длины очереди.

Недостатком данного устройства является ограниченность применения в электронном моделировании, предназначенном для исследования реальных СМО с учетом отказов и восстановленных каналов обслуживания.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования СМО с неоднородными потоками заявок, отказами и восстановлениями каналов при обслуживании входящих потоков заявок.

Указанная цель достигается тем, что в устройство вводятся сумматор, реверсивный счетчик отказавших каналов, второй блок случайных временных задержек и генератор потока отказов, выход которого подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика отказавших каналов и входу второго блока случайных временных задержек, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика отказавших каналов, выход которого подключен к первому входу сумматора, ко второму входу которого подключен выход от реверсивного счетчика занятых каналов, выход сумматора соединен с входом третьего элемента И.

Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство характеризуется наличием отличительных признаков. В частности, в его состав дополнительно введены:

а) генератор потока отказов, вырабатывающий случайную последовательность отказов;

б) блок случайных временных задержек, задающий время восстановления одного канала;

в) реверсивный счетчик отказавших каналов, определяющий количество отказавших каналов;

г) сумматор, подсчитывающий общее количество занятых и отказавших каналов.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники показывает, что генераторы потока отказов, блоки случайных временных задержек, реверсивные счетчики и сумматоры широко известны. Однако при введении в указанной связи с остальными элементами схемы в заявляемое устройство эти элементы проявляют новые свойства, что приводит к расширению функциональных возможностей за счет моделирования обслуживания неоднородного потока входящих заявок, потока отказов и восстановлений каналов при обслуживании.

Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство для моделирования СМО содержит первый 1 и второй 2 генераторы потоков заявок, первый счетчик 3 поступивших заявок, первый счетчик 4 заявок, получивших отказ в обслуживании, второй счетчик 5 поступивших заявок, второй счетчик 6 заявок, получивших отказ в обслуживании, первый 7 и второй 8 элементы ИЛИ, второй 9, шестой 10, четвертый 11 и первый 12 элементы И, второй 13, четвертый 14, третий 15 и первый 16 элементы запрета, первый блок 17 случайных временных задержек, реверсивный счетчик 18 занятых каналов, реверсивный счетчик 19 длины очереди, третий 20 и пятый 21 элементы И, третий 22 элемент ИЛИ, генератор потока отказов 23, второй блок 24 случайных временных задержек, реверсивный счетчик 25 отказавших каналов и сумматор 26.

Устройство работает следующим образом. Когда в системе свободен и исправен хотя бы один канал, сигнал на выходе элемента И 20 отсутствует, и импульсы от генератора 2 (заявок второго типа) через открытый элемент 16 запрета, элементы ИЛИ 7 и открытый элемент 13 запрета поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 18 занятых каналов и одновременно через элемент ИЛИ 8 в блок 17 случайных временных задержек. Импульсы от генератора 1 (заявок первого типа) через элемент ИЛИ 7, открытый элемент 13 запрета поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 18 занятых каналов и одновременно через элемент ИЛИ 8 в блок 17 случайных временных задержек. Поступление импульсов на суммирующий вход реверсивного счетчика 18 занятых каналов увеличивает его код на единицу, что означает занятие одного канала. Импульсы с блока 17 случайных временных задержек, появившиеся на выходе через время, равное случайной длительности облуживания, поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 18 занятых каналов и "списывают" с него единицу, имитируя освобождение одного канала.

Одновременно импульсы с генератора 23 потока отказов поступают на вход блока 24 случайных временных задержек и на суммирующий вход реверсивного счетчика 25 отказавших каналов и увеличивают его код на единицу, что означает неисправность одного канала. Импульсы с блока 24 случайных временных задержек, появившиеся на выходе через время, равное длительности восстановления, поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 25 отказавших каналов и "списывают" с него единицу, имитируя восстановление одного канала. Сигнал с выхода реверсивного счетчика 25 отказавших каналов поступает на сумматор 26, который подсчитывает сумму занятых и отказавших каналов. При достижении определенной суммы занятых и отказавших каналов на выходе элемента И 20 появляется сигнал и устройство начинает работать как в момент времени, когда все каналы заняты.

В момент времени, когда все каналы заняты обслуживанием и восстановлением на выходе элемента И 20 появляется сигнал, который закрывает элемент запрета 16, открывает элемент И 12, закрывает элемент 13 запрета и открывает элемент И 9. Импульсы от генератора 2 (заявок второго типа) через открытый элемент И 12 поступают на вход счетчика 6 заявок, получивших отказ в обслуживании. Так имитируется режим работы устройства, при котором заявки второго типа получают отказ в обслуживании. Импульсы от генератора 1 (заявок первого типа) через элемент ИЛИ 7 и через открытые элементы И 9 и элемент 14 запрета поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 19 длины очереди. Поступление импульса на суммирующий вход реверсивного счетчика 19 увеличивает его код на единицу, что означает появление в очереди еще одной заявки. На выходе элемента ИЛИ 22 появляется сигнал, открывающий элемент И 11, и закрывает элемент 15 запрета. Импульс блока 17 случайных временных задержек через открытый элемент И 11 поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 19 и одновременно с этим через элемент ИЛИ 8 на вход блока 17 случайных временных задержек, имитируя принятие на обслуживание одной из заявок, стоящей в очереди.

В момент времени, когда все места в очереди заняты, на выходе элемента И 21 появляется сигнал, который открывает элемент И 10 и закрывает элемент 14 запрета. Тогда импульсы от генератора 1 (заявок первого типа) через элемент ИЛИ 7, открытые элементы И 9 и 10 поступают на счетчик 4 заявок, получивших отказ в обслуживании. Кроме того, все импульсы от генераторов 1 и 2 потока заявок поступают соответственно на вход счетчиков 3 и 5 поступивших заявок.

Техническое преимущество заявляемого изобретения заключается в следующем:

1. Расширение функциональных возможностей при моделировании СМО.

2. Повышение степени адекватности модели реально существующим СМО.

Устройство для моделирования системы массового обслуживания, содержащее первый и второй генераторы потока заявок, генератор потока отказов, первый и второй счетчики поступивших заявок, первый и второй счетчики заявок, получивших отказ в обслуживании, первый и второй блоки случайных временных задержек, реверсивный счетчик занятых каналов, реверсивный счетчик длины очереди, реверсивный счетчик отказавших каналов, сумматор, шесть элементов И, четыре элемента запрета, три элемента ИЛИ, причем выход первого генератора потока заявок соединен со счетным входом первого счетчика поступивших заявок, выход второго генератора потока заявок подключен к счетному входу второго счетчика поступивших заявок, к информационному входу первого элемента запрета, к первому входу первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика заявок, получивших отказ в обслуживании, выход первого элемента запрета соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к информационному входу второго элемента запрета, управляющий вход которого вместе с управляющим входом первого элемента запрета, вторым входом первого элемента И и первым входом второго элемента И подключен к выходу третьего элемента И, суммирующий вход реверсивного счетчика занятых каналов подключен к выходу второго элемента запрета и первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого и вычитающий вход реверсивного счетчика длины очереди соединены с выходом четвертого элемента И, первый вход которого и управляющий вход третьего элемента запрета соединены с выходом третьего элемента ИЛИ, входы которого и вход пятого элемента И подключены соответственно к разрядным выходам реверсивного счетчика длины очереди, выход пятого элемента И соединен с управляющим входом четвертого элемента запрета и первым входом шестого элемента И, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика заявок, получивших отказ в обслуживании, выход второго элемента ИЛИ подключен к входу первого блока случайных временных задержек, выход которого соединен с информационным входом третьего элемента запрета, выход которого подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика занятых каналов, выход первого генератора потока заявок подключен ко второму входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом второго элемента И, выход которого подключен ко второму входу шестого элемента И и информационному входу четвертого элемента запрета, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика длины очереди, а выход первого блока случайных временных задержек подключен ко второму входу четвертого элемента И, отличающееся тем, что дополнительно введены генератор потока отказов, реверсивный счетчик отказавших каналов, второй блок случайных временных задержек и сумматор, причем выход введенного в устройство генератора потока отказов подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика отказавших каналов и второму блоку случайных временных задержек, выход которого подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика отказавших каналов, выход которого подключен к первому входу сумматора, ко второму входу которого подключен выход от реверсивного счетчика занятых каналов, выход сумматора подключен к третьему элементу И.