RU2041495C1

RU2041495C1 - Device for solving task of analysis of operations in queuing systems

Info

Publication number: RU2041495C1
Authority: RU
Inventors: В.Г. Анисимов; Е.Г. Анисимов; В.В. Барабанов; А.Б. Зубачев; А.В. Святенко; А.М. Барабанов
Original assignee: Анисимов Владимир Георгиевич; Анисимов Евгений Георгиевич; Барабанов Владимир Викторович; Зубачев Александр Борисович; Святенко Александр Васильевич; Барабанов Александр Михайлович
Priority date: 1990-11-11
Filing date: 1990-11-11
Publication date: 1995-08-09

Abstract

FIELD: computer engineering. SUBSTANCE: device has random pulse sequence generator 1, first and second random pulse generators 3, 2, first, second, third fifth and fourth counters 4-8, first, third, fourth, second, sixth, and fifth prohibition gates 9-14, flip-flop 15, first, sixth, fourth, second, seventh, fifth AND gates 16-21, second, first, third and fourth reverse counters 22-25, third AND gate, third, ninth, fourth, first OR gates 27-30, delay gates 31-33, eighth, sixth, second, fifth and seventh OR gates 34-38. EFFECT: increased precision. 1 dwg

Description

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для решения задач анализа функционирования систем массового обслуживания (СМО). The invention relates to computing, is intended to solve the problems of analysis of the functioning of queuing systems (QS).

Целью изобретения является повышение точности за счет задания ограничений времени пребывания заявки в системе. The aim of the invention is to improve the accuracy by setting the restrictions on the residence time of the application in the system.

На чертеже приведена функциональная схема устройства. The drawing shows a functional diagram of the device.

Вербальная модель работы устройства состоит в следующем. Поток заявок поступает в устройство. Одна заявка находится на обслуживании, остальные в очереди. 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. Суммарное время пребывания заявки в очереди и на обслуживании ограничено. Заявка не успевшая обслужиться до истечения этого времени, теряется. The verbal model of the device is as follows. The flow of applications enters the device. One application is under maintenance, the rest are in line. Applications received after the queue overflows are lost. Each application is in the queue for a limited time, the same for all applications, after which the application is lost if it has not managed to leave the service queue during this time. The total residence time of the application in the queue and at the service is limited. The application that did not manage to be served before the expiration of this time is lost.

Устройство содержит генератор 1 случайного потока импульсов, первый 2 и второй 3 генераторы случайных импульсов, счетчик 4 заявок, счетчик 5 потерянных заявок, счетчик 6 числа превышений времени ожидания в очереди, счетчик 7 числа превышений времени пребывания в системе, счетчик 8 обслуженных заявок, элементы ЗАПРЕТ 9, 10, 11, 12, 13, 14, элементы И 16, 17, 18, 19, 20, 21, реверсивные счетчики 22, 23, 24, 25, элементы задержки 31, 32, 33, многовходовый элемент И 26, многовходовые элементы ИЛИ 27, 28, 29, 30, элементы ИЛИ 34, 35, 36, 37, 38. The device comprises a random pulse stream generator 1, a first 2 and a second 3 random pulse generators, a count of 4 applications, a counter of 5 lost applications, a counter 6 of the number of time-outs in the queue, a counter 7 of the number of time-outs in the system, a counter of 8 served requests, elements PROHIBITION 9, 10, 11, 12, 13, 14, elements And 16, 17, 18, 19, 20, 21, reversible counters 22, 23, 24, 25, delay elements 31, 32, 33, multi-input element And 26, multi-input elements OR 27, 28, 29, 30, elements OR 34, 35, 36, 37, 38.

Устройство работает следующим образом. Элемент задержек 33 задает ограничение времени при обслуживании заявок, которые поступили на обслуживание без ожидания в очереди. Элементы задержек 31 и 32 задают ограничение на время пребывания заявки в системе с учетом ожидания в очереди. Генератор 2 имитирует обслуживание заявок, избежавших очереди, а генератор 3 обслуживание заявок, поступающих в прибор после ожидания в очереди. В исходном состоянии все реверсивные счетчики обнулены. Нулевой потенциал с выхода многовходового элемента 26 поддерживает элемент ЗАПРЕТ 9 в открытом состоянии, а элемент И 16 в закрытом состоянии. Нулевые потенциалы с выходов многовходовых элементов ИЛИ 27 поддерживают элемент ЗАПРЕТ 10 в открытом состоянии, а элемент И 18 в закрытом состоянии: ИЛИ 28 элемент ЗАПРЕТ 13 в открытом, а элемент И 20 в закрытом состоянии, ИЛИ 29 элемент ЗАПРЕТ 14 в открытом, а элемент И 21 в закрытом состоянии. Высокий потенциал с нулевого выхода триггера 15 поддерживает открытыми элементы И 17-18, а элемент 11 ЗАПРЕТ в закрытом состоянии. Импульсы от генератора 1 случайного потока импульсов имитируют входной поток заявок и подсчитываются счетчиком 4. При отсутствии очереди, импульс от генератора 1 через открытые элементы ЗАПРЕТ 9, 10, элемент И 17 запускает генератор случайных импульсов 2, переводит триггер 15 в состояние, при котором закрываются элементы И 17 и И 18, открывается элемент ЗАПРЕТ 11. Одновременно импульс поступает в блок задержки 33. Если за случайное время обслуживания заявки появляется импульс на выходе генератора 2, то он записывается в реверсивном счетчике 25 и счетчике 8, переводит триггер 15 в состояние, при котором открываются элементы И 17 и И 18, закрывается элемент ЗАПРЕТ 11, имитируя занятие прибора обслуживания. При этом высокий потенциал многовходового элемента ИЛИ 28 установит элемент И 20 в открытое состояние, а элемент ЗАПРЕТ 13 в закрытое состояние. С появлением импульса на выходе блока 33 задержек, он через открытый элемент И 20 снимет один импульс с реверсивного счетчика 25. Если на выходе блока задержки 33 появится импульс раньше чем импульс с выхода генератора 2, то элементы И 20 и ЗАПРЕТ 13 находятся в исходном состоянии и через открытый элемент ЗАПРЕТ 13 он устанавливает генератор 2 в исходное состояние, а триггер 15 устанавливает элементы И 17 и И 18 в открытое состояние, а элемент ЗАПРЕТ 11 в закрытое состояние, в счетчике 7 запишется один импульс. Таким образом имитируется ограничение времени обслуживания заявки в приборе. Если прибор занят, импульс с генератора 1 поступает через открытый элемент ЗАПРЕТ 11 на суммирующий вход реверсивного счетчика 22, который имитирует длину очереди в системе. При этом высокий потенциал многовходового элемента ИЛИ 27 устанавливает элемент ЗАПРЕТ 10 в закрытое состояние. Одновременно импульс поступает в блок задержки 31. При освобождении прибора открывается элемент И 18 и импульс через элемент ИЛИ 34 переводит триггер 15 в положение, при котором закрываются элементы И 17 и И 18, открывается элемент ЗАПРЕТ 11. Одновременно импульс запускает генератор 3 и списывает импульс с реверсивного счетчика 22 (очередь уменьшилась на единицу) и записывает импульc в реверcивный cчетчик 23. При этом элемент И 21 открываетcя для прохождения сигналов, а элемент ЗАПРЕТ 14 закрывается. Если произошло обслуживание заявки, то с выхода генератора 3 появится импульс, который записывает импульс в счетчик обслуженных заявок 8, реверсивный счетчик 24, триггер 15 установит схему в положение "Прибор свободен", а высокий потенциал с выхода многовходового элемента 24 установит элементы И 21 и ИЛИ 29 в положение, противоположное исходному. Импульс с выхода блока задержки 31 через открытый элемент И 19 снимает единицу с реверсивного счетчика 23 и поступит на вход блока задержки 32, покинув который через время задержки t_доп ³² он снимет один импульс с реверсивного счетчика 24. Если поступившая из очереди заявка не успела обслужиться в приборе, то элементы ЗАПРЕТ 14 и И 21 находятся в исходном положении и появившийся импульс, задержанный на время t₀₄ ³¹ + t_доп ³², через открытый элемент ЗАПРЕТ 14 сбросит генератор 3 в исходное состояние. Прибор устанавливается триггером 15 в положение "Открыто", в счетчике 7 запишется один импульс.The device operates as follows. The delay element 33 defines a time limit when servicing requests that have arrived for service without waiting in a queue. The delay elements 31 and 32 set a limit on the time the application stays in the system, taking into account the waiting time in the queue. Generator 2 imitates servicing applications that have escaped the queue, and generator 3 servicing applications received in the device after waiting in line. In the initial state, all reverse counters are reset. The zero potential from the output of the multi-input element 26 supports the element BAN 9 in the open state, and the element And 16 in the closed state. Zero potentials from the outputs of the multi-input elements OR 27 support the element FORBID 10 in the open state, and the element AND 18 in the closed state: OR 28 the element FORBID 13 in the open state, and the element And 20 in the closed state, OR 29 element FORBID 14 in the open state, and the element And 21 in the closed state. High potential from the zero output of the trigger 15 supports the open elements And 17-18, and the element 11 is FORBID in the closed state. The pulses from the generator 1 of a random pulse stream simulate the input stream of applications and are counted by the counter 4. If there is no queue, the pulse from the generator 1 through the open elements is BANNED 9, 10, the element And 17 starts the random pulse generator 2, puts the trigger 15 in a state in which it closes elements And 17 and And 18, the element is prohibited 11. Simultaneously, the pulse enters the delay unit 33. If for a random time serving a request appears a pulse at the output of the generator 2, then it is recorded in the counter 25 and the count ike 8, trigger 15 translates into a state in which the open and AND gates 17 and 18, closes element 11 inverted, simulating occupation service tool. At the same time, the high potential of the multi-input element OR 28 will set the element AND 20 in the open state, and the element BAN 13 in the closed state. With the appearance of a pulse at the output of the delay unit 33, it will remove one pulse from the reverse counter 25 through the open element And 20. If an output appears earlier than the pulse from the output of the generator 2 at the output of the delay unit 33, then the elements AND 20 and FORBID 13 are in the initial state and through the open element BAN 13, it sets the generator 2 to the initial state, and the trigger 15 sets the elements AND 17 and I 18 to the open state, and the element BAN 11 to the closed state, one pulse is recorded in counter 7. Thus, the time limit for servicing an application in the device is simulated. If the device is busy, the pulse from the generator 1 enters through the open element PROHIBIT 11 to the summing input of the reverse counter 22, which simulates the length of the queue in the system. At the same time, the high potential of the multi-input element OR 27 sets the element BAN 10 in the closed state. At the same time, the pulse enters the delay unit 31. When the device is released, the And 18 element opens and the pulse passes the trigger 15 through the OR 34 element to the position at which the And 17 and And 18 elements are closed, the BAN element 11 opens. At the same time, the pulse starts the generator 3 and writes off the pulse from the reverse counter 22 (the queue decreased by one) and writes the pulse to the reverse counter 23. In this case, the And 21 element is opened for the passage of signals, and the BAN 14 element is closed. If the application has been serviced, an impulse will appear from the output of the generator 3, which will record the impulse into the counter of serviced applications 8, the reverse counter 24, the trigger 15 will set the circuit to the "Device free" position, and the high potential from the output of the multi-input element 24 will set the elements And 21 and OR 29 to the opposite position. The pulse from the output of the delay unit 31 through the open element And 19 removes the unit from the reverse counter 23 and goes to the input of the delay unit 32, leaving which, after a delay time t _extra ^32, it will remove one pulse from the reverse counter 24. If the order received from the queue does not manage to be serviced in the device, then the elements BAN 14 and AND 21 are in the initial position and the impulse that appears is delayed by a time t ₀₄ ³¹ + t _add ³² , through the open element BAN 14 will reset the generator 3 to its original state. The device is set by trigger 15 to the "Open" position, one pulse is recorded in counter 7.

Если прибор находится в положении "Занят", а время пребывания другой заявки в очереди t₀₄ ³¹ истекло, появляется импульс на выходе блока задержки 31, который через открытый элемент ЗАПРЕТ 12 снимет один импульс с реверсивного счетчика 22 и запишет импульс в счетчик 6. В случае если длина очереди на обслуживание достигнет предельного значения, то на выходе многовходового элемента 26 появится высокий потенциал, при этом элемент ЗАПРЕТ 9 закрывается, а элемент И 16 открывается. При этом импульсы от генератора 1 будут поступать на вход счетчика числа потерянных заявок 5. По показаниям счетчиков 4-8 к концу эксперимента могут быть определены такие характеристики системы массового обслуживания как, вероятность обслуживания заявки, вероятноcть отказа в обcлуживании, вероятность отказа по причине превышения заданной длины очереди, вероятность отказа по причине превышения заданного времени ожидания в очереди и вероятность отказа по причине превышения времени пребывания в системе. По показаниям реверсивного счетчика 22, фиксируемым в ходе эксперимента, может быть определена средняя длина очереди.If the device is in the "Busy" position, and the time that another application has been in the queue t ₀₄ ^{31 has} expired, a pulse appears at the output of the delay unit 31, which, through the open element BAN 12, will take one pulse from the reverse counter 22 and write the pulse to counter 6. B if the length of the service queue reaches the limit value, then at the output of the multi-input element 26 a high potential will appear, while the element BAN 9 closes, and the element And 16 opens. In this case, pulses from the generator 1 will be fed to the input of the counter of the number of lost applications 5. According to the readings of counters 4-8, by the end of the experiment, such characteristics of the queuing system can be determined as the probability of serving the application, the probability of failure to service, the probability of failure due to exceeding the specified queue length, the probability of failure due to exceeding the specified waiting time in the queue and the probability of failure due to exceeding the time spent in the system. According to the readings of the reversible counter 22, recorded during the experiment, the average queue length can be determined.

Claims

DEVICE FOR SOLVING THE PROBLEM OF ANALYSIS OF OPERATION OF MASS SERVICE SYSTEMS, comprising a random pulse stream generator, the output of which is connected to the inputs of the first counter, element And and the inhibit element, the output of the first element And is connected to the input of the second counter, the first delay element, the output of which is connected to the inputs of the second the prohibition element and the AND element, the output of which is connected to the input of the first reversible counter, the output of which through the first OR element is connected to the inputs of the second AND element and the prohibition element, the output of which connected to the input of the third counter and through the second element OR to the input of the second reversible counter, the outputs of which are connected to the inputs of the third elements AND and OR, the output of the third element and connected to the inputs of the first elements AND and prohibition, the outputs of the third element OR and the trigger are connected to the inputs of the fourth the And element, the output of which is connected to the inputs of the first reversible counter, the second OR element, and the first random pulse generator, the fourth counter, characterized in that, in order to increase accuracy, a generator is introduced into it random pulse torus, two reversible counters, counter, six OR elements, three AND elements, four inhibit elements, two delay elements, the output of the first inhibit element being connected to the input of the third inhibit element and through the fourth inhibit element with the inputs of the second reversible counter and the first element delays, the output of the second AND element through the second delay element is connected to the inputs of the fourth inhibit element and the fifth And element, the output of which is connected to the input of the third reversing counter, the output of which through the fourth OR element is connected to the inputs of the fifth AND element and the fifth inhibit element, the output of which is connected to the inputs of the fifth and sixth OR elements and the first random pulse generator, the output of which is connected to the inputs of the sixth OR element, the third reverse counter and the seventh OR element, the output of which is connected with the input of the fourth counter, the output of the third OR element through the third inhibit element is connected to the input of the sixth AND element, the output of which is connected to the inputs of the third delay element, the eighth OR element, and second the third random pulse generator, the output of which is connected to the inputs of the sixth and seventh OR elements and the fourth reverse counter, the outputs of which through the ninth OR element are connected to the inputs of the sixth inhibit element and the seventh AND element, whose output is connected to the input of the fourth reverse counter, the output of the third delay element connected to the inputs of the seventh AND element and the sixth inhibit element, the output of which is connected to the inputs of the sixth OR element, the second random pulse generator and through the seventh OR element input of the fifth counter, the output of the sixth OR gate is connected to the inputs of the fourth and sixth element barring element I.