RU1798802C - Устройство дл моделировани систем массового обслуживани - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано при статистическом моделировании систем массового обслуживани  с учетом случайной емкости накопител  очереди. Цель изобретени  - повышение точности моделировани . Дл  достижени  поставленной цели в устройство введен блок формировани  случайной емкости накопител  очереди, включающий генератор потока импульсов случайной длительности, генератор счетных импульсов, счетный триггер, формирователь импул ьса, восемь элементов И, семь элементов Запрет, одиннадцать элементов ИЛИ, три реверсивных счетчика, элемент ИЛИ-НЕ и элемент НЕ 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано при статистическом моделировании систем массового обслуживани  (СМО).

Цель изобретени  - повышение точности моделировани  очереди.

На фиг, 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - схема блока формировани  случайной емкости накопител  очереди.

Устройство содержит генератор 1 случайного потока импульсов, счетчик 2 поступивших за вок, счетчик 3 потер нных за вок, первый 4, третий 5 и второй б элементы ЗАПРЕТ, первый 7, четвертый 8, п тый 9, второй 10, третий 11 элементы И, триггер 12, первый 13, второй 14 элементы ИЛИ, генератор 15 счетных импульсов, генератор 16 импульсов Случайной длительности , формирователь 17 импульса, реверсивный счетчик 18 обслуживани , группу элементов 19 случайной временной

задержки и блок 20 формировани  случайной емкости накопител  очереди.

Блок 20 содержит генератор 21 потока импульсов случайной длительности, первый 22, восьмой 23, третий 24, четвертый 25. п тый 26, второй 27, шестой 28, седьмой 29 элементы И, второй 30, седьмой 31, третий 32, четвертый 33, первый 34, п тый 35, шестой 36 элементы ЗАПРЕТ, первый 37, седьмой 38, второй 39, третий 40, восьмой 41, дес тый 43, одиннадцатый 43, четвертый 44, дев тый 45, п тый 46, шестой 47 элементы ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ 48, второй 49, третий 50, первый 51 реверсивные счетчики, формирователь 52 импульсов, счетный триггер 53, элемент НЕ 54, генератор 55 счетных импульсов. Первый вход 2 блока  вл етс  входом постановки за вки в очереди, второй вход 3 блока  вл етс  входом сн ти  за вки из очереди, третий вход 5 блока  вл етс  входом сброса первого 49 и второго 50 реверсивных счетчиков блока, первый

Ё

1

О 00 00 О

N)

выход 1 блока  вл етс  выходом признака отсутстви  свободных мест под хранение за вок, второй 4 выход блока  вл етс  выходом признака наличи  ненулевой очереди .

Устройство моделирует процесс функционировани  СМО, в которой происходит формирование случайной емкости накопител  очереди. ...

Предполагаетс  что накопитель очереди может представл ть собой запоминающее устройство, участки пам ти которого,  вл ющиес  местами дл  хранени  за вок (задач), могут выходить из стро  и восстанавливатьс , образу  случайную емкость накопител . В процессе обслуживани  за вок емкость накопител  очереди мен етс  в соответствии с законом распределени , задаваемым генератором потока импульсов случайной длительности.

Устройство работает следующим образом .

В исходном состо нии все каналы свободны от обслуживани , триггер 12 находитс  в состо нии, когда на управл ющем входе элемента б ЗАПРЕТ сигнал отсутствует и он открыт, все счетчики в нулевом состо нии , генератор 15 счетных импульсов вырабатывает последовательность импульсов с периодом Тс. генератор 55 счетных импульсов вырабатывает последовательность импульсов с периодом Тсб, счетный триггер 53 находитс  в нулевом состо нии, в соответствии с которым элементы И 24-29 закрыты, а элементы ЗАПРЕТ 30, 32-36 открыты . Элементы И 11, 22 закрыты. С приходом первого импульса случайной длительности от генератора 20 происходит формирование емкости накопител  очереди . В начале процесса формировани  случайной емкости накопител  передний фронт импульса от генератора 21 запускает формирователь,импульса 52, активный единичный уровень сигнала которого сбрасывает реверсивный счетчик 51, и через открытый элемент 34 ЗАПРЕТ, элемент ИЛИ 43 сбрасывает реверсивный счетчик 50. Задний фронт сформированного формирователем 52 импульса устанавливает счетный триггер 53 в единичное состо ние. На врем  сброса реверсивного счетчика 50 прохождение импульсов с генератора счетных импульсов 55 через элемент И 22 блокируетс  нулевым сигналом с элемента НЕ 54. После сброса реверсивного счетчика 50 нулевым сигналом от формировател  52 импульса через элемент НЕ 54 открываетс  элемент И 22 и счетные импульсы от генератора 55, в соответствии с длительностью импульса от генератора 20 проход т через

открытый элемент 31 ЗАПРЕТ, элемент ИЛИ 37 и поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 51, имитиру  образование емкости накопител  очереди. После

занесени  на реверсивный счетчик 51 отличного от нул  кода нулевой сигнал с выхода элемента ИЛИ-НЕ 48 открывает элемент 4 ЗАПРЕТ. Импульс от генератора 1 поступает на элемент 4 ЗАПРЕТ и элемент 6 ЗА- 0 ПРЕТ, элемент ИЛИ 13, а также на вход триггера 12, переключает его, закрыва  тем самым элемент 6 ЗАПРЕТ и открывает элемент И 10. Импульс с выхода элемента ИЛИ 13 запускает генератор 16 импульса случай5 ной длительности, который, в свою очередь, открывает элемент И 11. Импульсы от генератора 15 счетных импульсов проход т через открытый элемент И 11 на суммирующий вход реверсивного счетчика

0 18, имитиру  запись ранга за вки. По окончании работы генератора 16 элемент И 11 закрываетс , а на выходе формировател  17 по вл етс  импульс, запускающий элемент 19 случайной времен ной задержки. До окон5 чани  обслуживани  следующие за вки генератора 1 поступают на вход 2 блока формировани  случайной емкости накопител  очереди. С входа 2 блока за вка поступает на вычитающий вход реверсивного

0 счетчика 51, имитиру  уменьшение свободных мест под хранение за вок на единицу, и через открытый элемент И 26 через элемент ИЛИ 40 поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 50, имитиру 

5 образование очереди. При этом через открытый элемент И 28 через элемент ИЛИ 47 единичный сигнал поступает на выход 4 блока.

Через случайное врем , равное продол0 жительности обслуживани  за вка в каждом из каналов, на выходах элементов 19 случайной временной задержки по вл ютс  импульсы, которые через эле мент ИЛИ 14 поступают на вычитающий вход реверсив5 ного счетчика 18. При обслуживании за вки М каналами, что соответствует рангу за вки, импульс с выхода обнулени  реверсивного счетчика 18 через элемент И 9 поступает на вход 3 блока формировани . С входа 3

0 блока сигнал поступает через элемент ИЛИ 37 на суммирующий вход реверсивного счетчика 51, имитиру  по вление одного свободного места в накопителе под хранение за вки, и через элемент И 25. через

5 элемент ИЛИ 41 на вычитающий вход реверсивного счетчика 50, уменьша  очередь на единицу. Кроме того, импульс обнулени  реверсивного счетчика 18 через элемент И 8, элемент ИЛ И 13 повторно запускает генератор 16, имитиру  приход за вки из очереди.

и устанавливает перед эт.им в исходное состо ние элементы 19 случайной временной задержки. Их установка в исходное состо ние необходима дл  того, чтобы сигналы, по вившиес  на выходе остальных элементов 19 случайной временной задержки, не оказывали вли ни  на работу реверсивного счетчика 18 и не искажали работу устройства . Така  работа устройства имеет место в том случае, если в очереди находитс  хот  бы одна за вка, при этом на выходе 4 блока есть сигнал.

Если же в очереди нет за вок, то сигнал с выхода реверсивного счетчика 18 через элемент 5 запрета переключает триггер 12, открыва  элемент 6 запрета и закрыва  элемент И 10. При заполнении всей емкости накопител  очереди на выходе элемента ИЛИ-НЕ 48 по вл етс  сигнал, который закрывает элемент 4 запрета и открывает элемент И 7. При этом новые за вки поступают на вход счетчика 3 потер нных за вок.

Среднее врем  длительности потенциального сигнала с выхода генератора 1 б случайной длительности импульса Тг должно быть намного больше периода длительности импульса, формируемого генератором 15 счетных импульсов с целью более точного подсчета рангов реверсивным 18 счетчиком . Более того, необходимо выполнение услови  Тс « Тг « п Тс. где п - число исполнителей в устройстве.

Рассмотрим теперь, как работает устройство в очередном цикле формировани  случайной емкости накопител  очереди.

Пусть в соответствии с описанным, содержимое резерсивного счетчика 50 представл ет собой ненулевую очередь, счетный триггер наводитс  в единичном состо нии. С приходом очередного импульса случайной длительности от генератора 20 формирователем 52 вырабатываетс  импульс, сбрасывающий реверсивные счетчики 51 и 49. Задний фронт этого импульса измен ет состо ние счетного триггера 53. Нулевой сигнал с выхода триггера 53 открывает элемент 30 запрета и закрывает элемент И 24. Счетные импульсы от генератора 55 в соответствии с длительностью импульса от генератора 20 потока импульсов случайной длительности поступают на вычитающий аход реверсивного счетчика 50 и на суммирующий вход реверсивного счетчика 49. Имеют место два случа .

1. Пусть число N поступающих от генератора 55 счетных импульсов превышает или равно числу R, наход щемус  в реверсивном счетчике 50 (вновь образуема  емкость накопител  больше или равна числу за вок в очереди). Тогда в момент, когда на

вычитающий вход реверсивного счетчика 50 поступит R счетных импульсов, его содержимое будет равно нулю. Нулевой сигнал через открытый элемент 36 запрета, элемент ИЛИ

5 46 закрывает элемент И 23 и открывает элемент 31 запрета. Вследствие этого на суммирующий вход реверсивного счетчика 51 поступает N-R импульсов, имитиру  по вление нового случайного числа мест дл  хра10 нени  за вок в накопителе очереди. На реверсивном счетчике 49 образуетс  очередь из R за вок.

2. Пусть число N поступающих от генератора 55 счетных импульсов меньше числа

15 R, наход щегос  в реверсивном счетчике 50 (вновь образуема  емкость накопител  очереди меньше числа за вок в очереди). Тогда в процессе формировани  новой емкости накопител  очереди содержимое реверсив0 ного счетчика 50 не сбрасываетс  и становитс  равным (R-N) - числу потер нных за вок. Нуль в реверсивном счетчике 51 имитиру  отсутствие свободных мест дл  хранени  за вок в накопителе очереди. На

5 реверсивном счетчике 49 образуетс  нова  очередь из N за вок.

По окончании формировани  емкости накопител  очереди за вки, направл емые в очередь, будут поступать через открытый 0 элемент 32 запрета, элемент ИЛ И 38 на суммирующий вход реверсивного счетчика 49, а сн тие за вки из очереди будет происходить поступлением сигнала через элемент 33 запрета, элемент ИЛИ 39 на вычитающий

5 вход реверсивного счетчика 49. аналогично описанному.

Среднее врем  длительности потенциального сигнала с выхода генератора 20 потока импульсов случайной длительности Тге

0 должно быть намного больше периода длительности импульса, формируемого генератором счетных импульсов 55. Длительность импульса, вырабатываемого формирователем 52, должна быть достаточной дл  устой5 чивого сброса реверсивного счетчика 50 либо 49 и определ етс  используемой элементной базой.

Фор мула изобретени  Устройство дл  моделировани  .систем

0 массового обслуживани , содержащее генератор случайного потока импульсов, счетчик поступивших за вок, счетчик потер нных за вок, п ть элементов И, группу элементов случайной временной задержки, первый и

5 второй элементы ИЛИ, три элемента ЗАПРЕТ , триггер, реверсивный счетчик обслуживани , генератор импульсов, случайной длительности, генератор счетных импульсов и формирователь импульса, причем выход генератора случайного потока

импульсов соединен со счетным входом счетчика поступивших за вок, с информационным входом первого элемента ЗАПРЕТ и первым входом первого элемента И, выход которого подключен к счетному входу счетчика потер нных за вок, выход первого элемента ЗАПРЕТ соединен с первым входом второго элемента И и с информационным входом второго элемента ЗАПРЕТ, выход, которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ и нулевому входу триггера, инверсный выход которого соединен с вторым входом второго элемента И и управл ющим входом второго элемента ЗАПРЕТ, выход первого элемента ИЛИ подключен к входу запуска генератора импульсов случайной длительности, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И и входом формировател  импульса, выход которого подключен к входам запуска элементов случайной временной задержки группы, выход генератора счетных импульсов соединен с вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика обслуживани , выход обнулени  которого соединен с -установочными входами элементов случайной временной задержки группы, с первыми входами четвертого и п того элементов И и информационным входом третьего элемента ЗАПРЁТ, выход которого подключен к единичному входу триггера, выходы элементов случайной временной задержки группы соединены с соответствующими входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика обслуживани , выход четвертого элемента И соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности моделировани , в него введен блок формировани  случайной емкости накопител  очереди, содержащий генератор потока импульсов случайной длительности, генератор счетных импульсов, счетный триггер, формирователь импульса, восемь элементов И, семь элементов ЗАПРЕТ, одиннадцать элементов ИЛИ, первый, второй, третий реверсивные счетчики, элемент ИЛИ-НЕ и элемент НЕ, причем в блоке формировани  случайной емкости накопител  очереди выход генератора потока импульсов случайной длительности соединен с первым входом первого элемента И и входом формировател  импульса, выход которого соединен с первым входом второго элемента И. входом элемента НЕ, информационным входом первого элемента ЗАПРЕТ, с входом сброса первого реверсивного счетчика и входом

счетного триггера, пр мой выход которого соединен с первыми входами третьего, четвертого , п того, седьмого элементов И, с вторым входом второго элемента И, и с уп равл ющими входами первого, второго, третьего, четвертого, п того и шестого элементов ЗАПРЕТ, выход элемента НЕ соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом

0 восьмого элемента И и с информационным входом седьмого элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с суммирующим входом первого реверсив5 ного счетчика, выходы разр дов которого соединены соответственно с входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с -вторым входом первого элемента И устройства и с управл ющим входом первого эле0 мента ЗАПРЕТ устройства, в блоке формировани  случайной емкости накопител  очереди выход восьмого элемента И соединен с информационным входом второго элемента ЗАПРЕТи вторым входом треть5 его элемента И, выход которого соединен с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ подключен к вычитающему входу второго реверсивного счетчика, выходы разр дов

0 которого соединены соответственно с входами четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом п того элемента ЗАПРЕТ и вторым входом седьмого элемента И, выход которого сое5 динен с первым входом п того элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом восьмого элемента И и с управл ющим входом седьмого элемента ЗАПРЕТ, выход п того элемента ЗАПРЕТ соединен с

0 первым входом шестого элемента ИЛИ, выход второго элемента ЗАПРЕТ соединен с первыми входами седьмого и восьмого элементов ИЛИ, выход которого соединен с вычитающим входом третьего реверсивного

5 счетчика, выходы разр дов которого соединены соответственно с входами дев того элемента ИЛИ, выход которого соединен с . информационным входом шестого элемента ЗАПРЕТ и вторым входом шестого элемен0 та И. выход которого соединен с вторым входом шестого элемента ИЛИ. выход которого соединен с вторыми входами четвертого и п того элементов И устройства и с управл ющим входом третьего элемента

5 ЗАПРЕТ устройства, в блоке формировани  случайной емкости накопител  очереди, выход шестого элемента ЗАПРЕТ соединен с вторым входом п того элемента ИЛИ, выход второго элемента И и выход первого элемента ЗАПРЕТ соединены с первыми входами дес того элемента ИЛИ и одиннадцатого элемента ИЛИ соответственно, выходы дес того и одиннадцатого элементов ИЛИ со- .единены с входами сброса второго и третьего реверсивных счетчиков соответственно , выход второго элемента И устройства подключен к вычитающему входу первого реверсивного счетчика блока формировани  случайной емкости накопител  очереди, второму входу п того элемента И и информационному входу третьего элемента ЗАПРЕТ блока формировани  случайной емкости накопител  очереди, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с суммирующим входом второго реверсивного счетчика, выход п того элемента И блока формировани  случайной емкости накопител  очереди соединен с вторым входом

третьего элемента ИЛИ. выход которого соединен с суммирующим входом третьего реверсивного счетчика, выход п того элемента И устройства соединен с вторым

входом первого элемента ИЛИ, с вторым входом четвертого элемента И, и информационным входом четвертого элемента ЗАПРЕТ блока формировани  случайной емкости накопител  очереди, выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход четвертого элемента И соединен с вторым входом восьмого элемента ИЛИ, выход генератора счетных импульсов соединен с третьим входом первого

элемента И блока формировани  случайной емкости накопител , очереди, вторые входы дес того и одиннадцатого элементов ИЛИ объединены и  вл ютс  установочным входом .