SU1388885A1 - Устройство дл моделировани систем массового обслуживани - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к специализированным средствам вычислительной техники и предназначено дл  моделировани  процесса обслуживани  поступивших или ожидающих за вок. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей за счет моделировани  двухфазных приоритетных систем с дообслуживанием за вок. Цель достигаетс  тем, что устройство дополнительно содержит реверсивный счетчик за вок первой фазы, реверсивный счетчик за вок второй фазы, реверсивньт счетчик времени дообслуживани , генератор тактовых импульсов, элементы И, ИЛИ, третий формирователь импульсов, элемент НЕ, три элемента И-НЕ и элемент ИЛИ-НЕ. Устройство позвол ет моделировать как стохастическую двухканальную систему массового об-- служивани  с отказами, так и однока- нальную двухфазную систему массового обслуживани  с приоритетной фазой обслуживани  и ожиданием каждой фазы обслуживани . 1 ил. ю (Л

Description

со

00

оо 00

00 СП

Изобретение относитс  к специализированным средствам вычислительной техники и предназначено дл  моделировани  процесса обслуживани  за вок.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей за счет моделировани  двухфазных приоритетных систем с дообслужи.ванием за вок.

На чертеже приведена функциональна  схема устройства дл  моделировани  систем массового обслуживани  (СМО).

Устройство содержит управл ющий триггер 1, триггер 2 выбора режима, генератор 3 сигналов обслуживани  случайных импульсов, п тый 4, шестой 5, второй 6, седьмой 7, четвертый 8 элементы И, первьш 9 и второй 10 элементы ИЛИ, первый 11 и третий 12 элементы И, третий элемент ИЛИ 13, пер- вьм 4 и второй 15 триггеры, первый 16 и второй 17 формирователи импульсов , дев тый элемент И 18, генератор 19 тактовых импульсов, третий фopiми- рователь 20 импульсов, одиннадцатый 21, дес тый 22, п тнадцатый 23 и шестнадцатый 24 элементы И, реверсивный счетчик 25 времени дообслуживани , элемент ИЛИ-НЕ 26, восьмой элемент И 27, реверсивный счетчик 28 за вок первой фазы, второй элемент И-НЕ 29, шестой элемент ИЛИ 30, третий элемент И-НЕ 31,, элемент НЕ 32;, четырнадцатый

ли СМО возможно наличие двух очередей соответственно из т-1 и п-1 мест, соответствующих первой и второй фазам обслуживани , причем . Если за вка поступает на обслуживание тогда , когда в обеих очеред х отсутствуют за вки, ожидающие обслуживани , то эта за вка последовательно обслуживаетс  в двух фазах обслуживани . Если втора  за вка поступает на обслуживание тогда, когда перва  обслу живаетс  в первой фазе обслуживани , то втора  за вка поступает в первую очередь и ожидает обслуживани . При этом перва  за вка поступает во вторую очередь после окончани  обслуживани  ее в первой фазе и ожидает обслуживани  столько времени, сколько будет обслуживатьс  в первой фазе втора  за вка после освобождени  канала обслуживани  первой за вкой. После окончани  обслуживани  в первой фазе второй за вки она переходит также во вторую очередь, а перва  за вка подвергаетс  обслуживанию во второй фазе обслуживани . Только после окончани  обслуживани  первой за вки во второй фазе втора  за вка станет на обслуживание во вторую фазу . При поступлении второй за вки в модель 2 СМО, когда перва , ранее поступивша  за вка, проходит обслуживание во второй фазе, обслуживание

33 и тринадцатый 34 элементы И, чет-( первой за вки приостанавливаетс 

вертый элемент ИЛИ 35, реверсивный счетчик 36 за вок второй фазы, п тый элемент ИЛИ 37, первый элемент И-НЕ 38, двенадцатый элемент И 39, семнадцатый 40 и восемнадцатый 41 элементы и, входы 42 - 46.

Устройство моделирует процесс обслуживани  за вок дл  двух моделей СМО: 1 - в двухканальной СМО с откаона поступает во вторую очередь, втора  за вка становитс  на обслу вание первой фазы. После окончани в первой фазе обслуживани  второй 40 за вки перва  за вка дообслуживае во второй фазе обслуживани , а вт ра  за вка поступает во вторую оч редь, где ожидает обслуживани  вт рой фазы. Таким образом, в модели

зами со стохастическим распределением СМО за вка получает отказ в обслужиза вок между свободными каналами об- слз живани ; 2 - в одноканальной двух- фазной СМО с приоритетной фазой обслуживани  и ожиданием каждой фазы обслуживани .

В модели 1 СМО с отказами за вки получают отказ в обслуживании при поступлении их во врем  зан тости

50

вании тогда, когда полностью заполнена перва  очередь из т-1 мест и одно (требование стоит на обслуживании первой фазы.

Формирователи 16 и 17 вырабатывают короткие по длительности импульсы во врем  перепада единичного потенциала в нулевой. Формирователь 22 им пульсов формирует также короткие по

Формирователи 16 и 17 вырабатывают короткие по длительности импульсы во врем  перепада единичного потенциала в нулевой. Формирователь 22 им пульсов формирует также короткие по

обоих каналов обслуживани .

В модели 2 СМО за вки обслуживают- ggдлительности импульсы, но уже во врес  одним каналом обслуживани . Кажда м  перепада из нулевого потенциала в

из за вок должна пройти две фазы об-единичный. Длительйость импульсов,

служивани , причем перва  из фаз име-вырабатываемых формировател ми, имиет приоритет над второй. В этой моде-тирует врем  перехода за вок из оди

она поступает во вторую очередь, а втора  за вка становитс  на обслуживание первой фазы. После окончани  в первой фазе обслуживани  второй за вки перва  за вка дообслуживаетс  во второй фазе обслуживани , а втора  за вка поступает во вторую очередь , где ожидает обслуживани  второй фазы. Таким образом, в модели 2

0

вании тогда, когда полностью заполнена перва  очередь из т-1 мест и одно (требование стоит на обслуживании первой фазы.

Формирователи 16 и 17 вырабатывают короткие по длительности импульсы во врем  перепада единичного потенциала в нулевой. Формирователь 22 им пульсов формирует также короткие по

ной очереди -в другую или из очереди на обслуживание соответствующей фазы.

Реверсивные счетчики 28 и 36 соответственно фиксируют общее количество за вок, наход щихс  на обслуживании и ожидающих обслуживани  соответствующих фаз. Если разр дность счетчиков соответственно равна К, и К, то число за вок, подсчитываемых ими, равно , причем , должно выполн тьс  соотношение К, K, дл  предлагаемого устройства. Так как из общего числа требований, фиксируемых этими счетчиками, одно будет на обслуживании, то дл  указанной модели СМО число мест очереди дл  требований , ожидающих первую или вторую фазы обслуживани , соответственно равно m - 1 и п - 1.

Триггеры 14 и 15 в единичное состо ние переход т в момент перепадов нулевых потенциалов в-единичные, действующих на их пр мые входы, а в нулевое - в момент перепадов единич- ных потенциалов в нулевые, действующих на их инверсные входы. Реверсивные 28 и 36 счетчики измен ют свои состо ни  под действием пере.падов единичных потенциалов в нулевые, дей- ствующих на их суммирующие или вычитающие входы.

Устройство работает следующим образом .

Предположим положитетельную логику работы устройства. Рассмотрим функционирование устройства в первом режиме. Это означает, что по шине 43 установки- режима функционировани  поступил сигнал на вход триггера 2 и Ус тановил его в единичное состо ние. При этом единичнь м потенциалом с пр мого выхода триггера 2 предварительн открываютс -элементы И 5 и 6 и через элемент ИЛИ 13 элемент И 12. За вки поступают на-ВХОДЫ элементов И 4,5,6 и 8. В зависимости от положени  уп- равл ющего триггера 1, в которое он устанавливаетс  с заданной веро т-. ностью Р сигналами, поступающими на входы 45 и 42 устройства, за вка поступает либо в первый, либо во второй канал через соответствующие элементы И и далее через элемент ИЛИ 9 или элементы ИЛИ 10, элементы И 11 и 12 при наличии единичных потенциалов на пр мых выходах триггеров 14 и 15 в случае, если оба канала свободны. В этом случае через элементы И 6 и 8

0

5 о

о с

5

0

5

за вки не проход т, так как на их инверсных входах присутствуют единичные потенциалы, запирающие эти элементы.

В случае, если один из каналов зан т , т.е. на пр мом выходе триггеров 14 или 15 присутствует нулевой потенциал , то открывающийс  в этом случае один из соответствующих элементов И 6 или 8 разрешает прохождение за вки в другой свободный канал, а отсутствие единичного сигнала на первом входе элементов И 11 или 12 запрещает прохождение за вки в зан тый канал. В случае, если оба канала зан ты, за вка из-за отсутстви  единичных потенциалов на входах элементов И 11 и 12 получает отказ.

Рассмотрим функционирование уст-, ройства во втором режиме. Дл  перевода устройства в этот режим по шине 44 поступает сигнал на вход триггера 2 и устанавливает его в нулевое состо ние . При этом единичным потенциалом с инверсного выхода триггера 2 открываютс  элементы И 7, 18, 22, 21 и 27. Если реверсивный счетчик 28 находитс  не в предельном состо нии, т.е. есть свободные места очереди дл  ожидани  первой фазы обслуживани , то элемент И-ИЕ 29 под действием сигналов с пр мых разр дных выходов счетчика 28 формирует на своем выходе единичный сигнал, который также открывает элемент И 27. Допустим, что каналы обслуживани  свободны и счетчики 28 и 36 наход тс  в нулевом состо нии . Очередна  за вка, поступа  по информационному входу 46 устройства, чер,ез элементы И 7, ИЛИ 9 и И 11 поступает на инверсный вход триггера 14 и переводит его в нулевое состо ние, что свидетельствует о начале обслуживани  этой за вки в первой фазе обслуживани . Одновременно с этим импульс , имитирующий поступление данной за вки, через открытый элемент И 27 поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 28 и переводит его в первое состо ние. При этом на выходе элемента И-НЕ 31 формируетс  нулевой потенциал под действием единичных сигналов, поступающих на его входы с первого пр мого и остальных инверсных разр дных выходов счетчика 28. Этот нулевой сигнал поступает на инверсный вход элемента И 34 и открывает его, а также подаетс  на вход элемента И 33 и запирает его. ДопусТИМ , что реверсивный счетчик 25 также находитс  в нулевом состо нии. Поэтому под действием нулевых сигналов с разр дных выходов счетчика 25 элемент ИЛИ-НЕ 26 формирует единичный сигнал, который через элемент ИЛИ 13 открьшает элемент И 12 и элементы И 40 и 41 и закрьгоает элемент 24. Если во врем  обслуживани  за вки в первой фазе обслуживани  на вход устройства поступает очередна  за вка, то она через элемент И 27 поступает на суммирующий вход счетчика 28 и увеличивает число, хран щеес  в нем, на единицу, чем имитируетс  поступление этой за вки в очередь дл  ожидани  обслуживани  первой фазы. При этом открываетс  элемент И 33 под действием единичных сигналов с выходов элемента ИЛИ 30 и элемента И-НЕ 31. Если счетчик 28 находитс  в nep-i BOM состо нии и очередна  за вка не поступила на обслуживание, то в момент окончани  обслуживани  за вки в триггере 14, что определ етс  переходом этого триггера в единичное состо ние , формирователь 16 импульсов вырабатывает короткий по длительности импульс, который через элемент И и 34 и 22, ИЛИ 10 и И 12 поступает на инверсный вход триггера 15 и переводит его в нулевое состо ние. Одновременно этот же импульс поступает на вьтитающий вход реверсивного счетчика 28 и уменьшает число, хран щеес  в нем, на единицу. Этот импульс подаетс  на суммирующий вход реверсивного счетчика 36 и переводит его в первое состо ние. Этим имитируетс  процесс перехода за вки на обслуживание второй фазы. Если же в счетчике 28 хранилось число больше единицы, т.е. бьти за вки, которые ожидали обслу си- вани - первой фазы, то в момент окончани  обслуживани  за вки в триггере 14 формирователь 16 импульсов также вырабатывает короткий по длительности импульс, которьм через элементы И 18 и 33, ИЛИ 9 и И 11 поступает на инверсный вход триггера 14 и оп ть переводит его в нулевое состо ние. Этот же импульс поступает на вычитающий вход счетчика 28 и уменьшает число, хран щеес  в нем, на единицу, а также поступает на суммирующий вход счетчика 36, увсшичива  число, хран щеес  в нем, на единицу, чем имитируетс  переход за вки, ожидаю8

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

щей в очереди первой фазы обслуживани , на обслуживание этой фазы, а за вки, обслуженной в первой фазе - в очередь дл  ожидани  второй фазы обслуживани .

Рассмотрим момент окончани  обслуживани  во второй фазе. Допустим, что в реверсивном счетчике 36 хранитс  число больгае единицы, что означает наличие в очереди за вок, ожидающих обслуживани  второй фазы. При этом нл выходе элемента ИЛИ 37, объедин - ющего пр мые разр дные выходы счетчика 36, будет сформирован единичный сигнал. 1{а выходе элемента И-НЕ 38, объедин юптем первый пр мой и остальные инверсные разр дные выходы счетчика 36, также будет сформирован единичный сигнал, который совместно с сигналом от элемента ИЛИ 37 откроет элемент И 39. В момент окончани  обслуживани  второй фазы триггер 15 переходит в единичное состо ние, а формирователь 7 импульсов сформирует короткий по длительности импульс, который , пройд  через элементы И- 39 и 21, ИЛИ 10 И 12, вновь поступит на инверсный вход триггера 15 и переведет его в нулевое состо ние, что соответствует началу обслуживани  очередной за вки. Этот же импульс через элемент И 41 поступает на вычитающий вход счетчика 36. Этими операци ми : имитируетс  поступление на обслуживание второй фазы за вок, ожидающих этой фазы обслуживани . Если счетчик 36 находитс  В первом состо нии, что соответствует отсутствию за вок в очереди, то на выходе элемента И-НЕ 38 сформируетс  нулевой потенциал, подаваемый на вход элемента И 39, чем закрьшает последний. При этом им-, пульс, выработанный формирователем 17, уже не поступит на вход триггера 15, а только переведет счетчик 36 в нулевое состо ние.

Рассмотрим случай, когда очередна  за вка поступает в устройство во врем  обслуживани  ранее поступившей за вки во второй фазе обслуживани  (триггер 15 находитс  в режиме обслуживани ) . В этом случае очередна  за вка переводит триггер 14 в нулевое состо ние (становитс  на обслуживание первой фазы и переводит реверсивный счетчик 28 в первое состо ние). При этом единичными сигналами с выходов элементов ИЛИ 30 и 37 и инверсно7138

го выхода триггера 15 открываетс  элемент И 23 и через него на суммирующий вход реверсивного счетчика 25 поступают импульсы от генератора 19 импульсов. Состо ни  счетчика 25 станов тс  отличными от нулевого, и на выходе элемента ИЛИ-НЕ 26 формируетс  низкий потенциал, который закрывает элементы И 40 и 41, через эле- мент ИЛИ 13 закрьшает элемент И 12, а предварительно открывает через инверсный вход элемент И 24, В момент окончани  обслуживани  триггер 15 переходит в единичное состо ние и Hyneвой сигнал с его инверсного выхода закрывает элемент И 23, чем прекращает поступление импульсов на суммирующий вход счетчика 25. Таким образом , в счетчике 25 хранитс  информа- ци  о временном интервале, равном времени, которое необходимо затратить на дообслуживайие за вки, обслуживание во второй фазе которой было как бы прервано. При этом импульс, сфор- мированный формирователем 17, не измен ет состо ни  счетчика 36 и не поступает через элемент И 12 на вход триггера 15. В мо мент окончани  об- служивани  всех за вок, ожидающих и обслуженных в первой фазе обслуживани , на выходе элемента ИЛИ 30 формируетс  нулевой сигнал, который через элемент НЕ 32 окончательно открывает элемент И 24, через который импульсы от генератора 19 импульсов поступают уже на вычитающий вход реверсивногоj счетчика 25. На интервал времени, равный времени дообслуживани  за вки обслуживание которой во второй фазе обслуживани  было как бы прервано, счетчик 25 обнул етс  и разблокируютс  элементы И 12, 40 и 41, а заблоки- руетс  элемент И 24. Одновременно с этим на выходе формировател  20 им- пульсов формируетс  короткий по длительности импульс, который через элемент И 40 поступает на вычитающий вход счетчика 36 и уменьшает число, хран щеес  в нем, на единицу, чем имитируетс  дообслуживание за вки, обслуживание которой было прервано.

По достижении вторым реверсивным счетчиком 28 предельного состо ни  на выходе элемента И-НЕ 29 формируетс  нулевой сигнал, котврый блокирует элемент И 27. В этом случае за вки на обслуживание не принимаютс .

j 0 5 о д г

5

0

5

Предлагаемое устройство позвол ет моделировать как стохастическую двух- канальную CMC с отказами, так и одно- канальную двухфазную CMC с приоритетной фазой обслуживани  и ожиданием каждой фазы обслуживани .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  моделировани  систем массового обслуживани , содержащее генератор сигналов обслуживани , выполненный в виде первого и второго генераторов случайных импульсов, два триггера, два элементна ИЛИ, восемь элементов И, два формировател  импульсов , управл ющий триггер, входы которого  вл ютс  входами выбора канала обслуживани  устройства, триггер выбора режима обслуживани , входы которого  вл ютс  входами выбора работы устройства, выходы первого и второго генераторов случайных импульсов генератора сигналов обслуживани  соединены с пр мыми входами соответственно первого и второго триггеров, выход первого элемента И подключен к инверсному входу первого триггера, пр мой выход которого соединен с первым входом первого элемента И и инверсным входом второго элемента И, выход третьего элемента И подключен к инверсному входу второго триггера, пр мой выход которого соединен с первым входом третьего триггера и инверсным входом четвертого элемента И, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, а выход второго элемента И подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, инверсные выходы первого и второго триггеров соединены с входами соответственно первого и второго формирователей импульсов, первые входы п того и шестого элементов И объединены и  вл ютс  информационным входом устройства, выход п того элемента И соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, а выход шестого элемента И соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу третьего элемента И, пр мой выход управл ющего триггера подключен к второму входу п того элемента И, а инверсный выход управл ющего триггера соединен с вто

   913

   рым входом шестого элемента И, отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных БОэможностей за счет моделировани  двухфазных приоритетных систем с дообслу- живанием за вок, оно дополнительно содержит реверсивный счетчик за вок первой фазы, реверсивный счетчик за вок второй фазы, реверсивный счетчик времени дообслуживани , генератор тактовых импульсов, с дев того iio восемнадцатый элементы И, третий, четвертый , п тый и шестой элементы ИЛИ, третий формирователь импульсов, элемент НЕ, три элемента И-НЕ и элемент ИЛИ-НЕ, причем первый пр мой вход второго элемента И и первые входы четвертого, седьмого и восьмого элементов И объединены и подключены к информационному входу устройства, пр мой выход триггера выбора режима обслуживани  соединен с вторым пр мым входом второго элемента И, третьим входом шестого элемента И и пёр- вым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к третьему входу элемента И, инверсный выход триггера выбора режима обслуживани  соединен с вторыми входами седьмого и восьмого элементов И и первыми входами дев того, дес того и одиннадцатого элементов И, выход дес того элемента И подключен к третьему входу второго элемента ИЛИ, четвертый вход которого подключен к выходу одиннадцатого элемента И, выход первого фор- .мировател  импульсов подключен к второму дев того элемента И, выход которого соединен с суммирующими входами реверсивного счетчика за вок первой фазы, реверсивного счетчика за вок второй фазы и с первыми входами тринадцатого и четырнадцатого элементов И, выход четырнадцатого элемента И подключен к третьему входу первого элемента ИЛИ, четвертый вход которого соединен с выходом седьмого элемента И, инверсный выход второго триггера подключен к первому входу п тнадцатого элемента И, второй вход которого и первьй вход шестнадцатого элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, суммирующий

   и вычитающий входы реверсивного счетчика времени дообсл:уживани  подключе- ны соответственно к выходам п тнадцатого и юестна дцатого элементов И, а

   О

   0

   5

   0

   5 0 Q с

   5

   0

   разр дные выходы реверсивного ct eT4H- ка времени дообслуживани  подключены соответственно к входам элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, инверсным входом шестнадцатого элемента И, первыми .входами семнадцатого и восемнадцатого элементов И и входом третьего формировател  импульсов, выход которого подключен к второму входу семнадцатого элемента И, выход которого соединен с первым входом четвертого ИЛИ, выход которого подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика за вок второй фазь, выход второго формировател  импульсов подключен к первому входу двенадцатого элемента И и второму входу восемнадцатого элемента И, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, пр мые разр дные выходы реверсивного счетчика за вок второй фазы подключены соответственно к вхо-г дам п того элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом двенадцатого элемента И и третьим входом п тнадцатого элемента И, четвертый вход которого соединен с выходом шестого элемента ИЛИ, вторым входом четырнадцатого элемента И и входом элемента НЕ, выход которого подключен к второму пр мому входу шестнадцатого элемента И, пр мой выход первого разр да и инверсные разр дные выходы реверсивного счетчика за вок второй фазы подключены соответственно к входам первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с третьим входом двенадцатого элемента И, выход которого подключен к второму входу одиннадцатого элемента И, пр мые разр дные выходы реверсивного счетчика за вок первой фазы соединены соответственно с входами шестого элемента ИЛИ и второго элемента И-НЕ, выход которого подключен к третьему входу восьмого элемента И, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика за вок первой фазы, пр мой выход первого разр да и инверсные разр дные выходы которого подключены соответственно к входам третьего элемента И-НЕ, выход которого соединен с третьим входом четырнадцатого элемента И и инверсным входом тринадцатого элемента И, выход которого соединен с вторым входом дес того элемента И.