SU1667098A1

SU1667098A1 - Device for queueing system simulation

Info

Publication number: SU1667098A1
Application number: SU894738511A
Authority: SU
Inventors: Георгий Федорович Болилый; Ирина Борисовна Козырь; Сергей Анатольевич Куценко; Игорь Всеволодович Мартынов; Галина Петровна Толкаченко
Original assignee: Одесский Политехнический Институт
Priority date: 1989-09-18
Filing date: 1989-09-18
Publication date: 1991-07-30

Abstract

Изобретение относитс к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании систем массового обслуживани с очередью и квантованным обслуживанием. Цель изобретени - расширение функциональных возможностей за счет моделировани адаптации количества каналов обслуживани к длине очереди. Устройство содержит генератор случайных импульсов, счетчик общего числа за вок, счетчик числа потер нных за вок, первый счетчик дополнительных квантов обслуживани , четыре элемента запрета, восемь элементов И, три элемента ИЛИ, два блока случайных временных задержек, два веро тностно-распределительных блока, реверсивный счетчик числа зан тых основных каналов обслуживани , реверсивный счетчик числа за вок в очереди, реверсивный счетчик числа зан тых дополнительных каналов обслуживани , счетчик числа за вок, поступивших в дополнительные каналы обслуживани , второй счетчик дополнительных каналов обслуживани , счетчик общего числа за вок, поступивших в очередь. Устройство позвол ет моделировать процедуру квантованного обслуживани потока за вок с подключением дополнительных каналов обслуживани при достижении очередью предельно допустимой длины. 1 ил.The invention relates to computing and can be used in the study of queuing systems with queuing and quantized services. The purpose of the invention is to expand the functionality by modeling the adaptation of the number of service channels to the queue length. The device contains a random pulse generator, a counter of the total number of requests, a counter of the number of lost requests, the first counter of additional service quanta, four prohibition elements, eight AND elements, three OR elements, two blocks of random time delays, a reversible counter for the number of occupied main service channels; a reversive counter for the number of queued queues; a reversible counter for the number of occupied additional service channels; a counter for the number of requisitions received in addition service channels, a second counter for additional service channels, a counter for the total number of applications received in the queue. The device makes it possible to simulate the procedure of quantized flow servicing with the addition of additional service channels when the queue reaches the maximum allowable length. 1 il.

Description

Изобретение относитс к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании систем массового обслуживани .The invention relates to computing and can be used in the study of queuing systems.

Цель изобретени - расширение функциональных возможностей путем моделировани адаптации количества каналов обслуживани к длине очереди.The purpose of the invention is to expand the functionality by modeling the adaptation of the number of service channels to the queue length.

На чертеже представлена блок-схема устройства.The drawing shows the block diagram of the device.

Устройство содержит генератор 1 случайных импульсов, счетчик 2 общего числа за вок,счетчик 3 числа потер нных за вок, первый счетчик 4 дополнительных квантов обслуживани , первый 5, второй 6, третий 7 элементы запрета, первый 8. второй 9, п тый и шестой 10 и 11 элементы И, первый элемент ИЛИ 12, первый блок 13 случайных временных задержек, первый веро тностно-распределительный блок 14,третий 15 и четвертый 16 элементы И, реверсивный счетчик 17 числа зан тых основных каналов обслуживани , реверсивный счетчик 18 числа за вок в очереди, второй элемент ИЛИ 19, четвертый элемент 20 запрета, седьмой элемент И 21, третий элемент ИЛИ 22, второй блок 23 случайных временных задержек , второй веро тностно-распределительный блок 24, реверсивный счетчик 25 числа зан тых дополнительных каналов обслуживани , восьмой элемент И 26, счетчик 27 числа за вок, поступивших в дополниОThe device contains a generator of 1 random pulses, a counter 2 of the total number of requests, a counter 3 of the number of lost orders, the first counter 4 additional service quanta, the first 5, the second 6, the third 7 prohibition elements, the first 8. the second 9, the fifth and the sixth 10 and 11 elements AND, the first element OR 12, the first block 13 random time delays, the first probability distribution block 14, the third 15 and the fourth 16 elements AND, the reversing counter 17 the number of occupied main service channels, the reversing counter 18 the number of quotations in line, the second element OR 1 9, the fourth prohibition element 20, the seventh element AND 21, the third element OR 22, the second block 23 random time delays, the second probability distribution unit 24, the reversible counter 25, the number of occupied additional service channels, the eighth element And 26, the counter 27 numbers for wok, received in addition

ОABOUT

XJ о оXj o o

0000

тельные каналы обслуживани , второй счетчик 28 дополнительных квантов обслуживани , счетчик 29 общего числа за вок, поступивших в очередь.telny service channels, the second counter 28 additional quanta of service, the counter 29 of the total number of quotes received in the queue.

Вербальной моделью работы устройства вл етс следующа .The verbal model of the device is the following.

Если система свободна, то за вки начинают поступать на обслуживание в основные каналы, Если все основные каналы обслуживани оказываютс зан тыми, то за вки станов тс в очередь. При достижении очередью максимально допустимой длины подключаютс дополнительные каналы обслуживани и новые за вки начинают поступать в эти каналы. Заполнение всех дополнительных каналов приводит к отказу системы в приеме на обслуживание, т.е. к потере вновь поступающих за вок. По мере освобождени основных каналов за вки перевод тс дл обслуживани из очереди в эти каналы. Места, освободившиес в очереди , замещаютс вновь поступающими за- вками. Кажда за вка полностью обслуживаетс за один квант с веро тностью Р, а с веро тностью (1-р) поступает на повторное обслуживание.If the system is free, then applications begin to be served in the main channels. If all the main service channels are busy, then the applications are queued. When the queue reaches the maximum allowable length, additional service channels are connected and new applications begin to flow into these channels. Filling all additional channels leads to system failure in service acceptance, i.e. to the loss of the newly arriving stock. As the main channels become free, applications are transferred from queue to these channels for service. Places vacated in the queue are replaced by new entries. Each application is fully serviced for one quantum with probability P, and with probability (1-p) it is sent for re-maintenance.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

В начале процедуры моделировани реверсивные счетчики 17, 18 и 25 сброшены в ноль и сигналы на выходах многовходовых элементов И 15, 16 и 26, а также на выходе элемента ИЛИ 19 отсутствуют.At the beginning of the simulation procedure, the reversible counters 17, 18, and 25 are reset to zero and the signals at the outputs of the multi-input elements AND 15, 16 and 26, as well as at the output of the element OR 19 are absent.

Импульсы от генератора 1 поступают на вход счетчика 2, через открытые элементы 5 и 6 запрета - на суммирующий вход реверсивного счетчика 17 ичерезэлемент ИЛИ 12 - в блок 13 случайных временных задержек.The pulses from the generator 1 are fed to the input of the counter 2, through the open elements 5 and 6 of the prohibition - to the summing input of the reversible counter 17 and through the element OR 12 - into the block 13 of random time delays.

Поступление импульса на суммирующий вход реверсивного счети 17 увеличивает его код на единицу, что означает зан тие одного из основных каналов обслуживани . В момент, когда все основные каналы обслуживани зан ты, на выходе элемента И 15 по вл етс сигнал, поступающий на управл ющий вход элемента 6 запрета и вход элемента И 9. При этом элемент 6 запрета закрываетс , а элемент И 9 открываетс . За счет отсутстви сигнала на выходе элемента И 16 элемент 20 запрета открыт, а элемент И 21 закрыт. Таким образом, импульсы от генератора 1 получают возможность через открытые элементы 5 запрета, И 9 и элементы запрета 20 поступать на суммирующий вход реверсивного счетчика 18, увеличива его код на единицу и имитиру тем самым постановку очередной за вки в очередь. Одновременно эти же импульсы поступают на вход счетчика 29.The arrival of a pulse to the summing input of the reverse account 17 increases its code by one, which means that one of the main service channels is occupied. At the moment when all the main service channels are occupied, at the output of the element 15 there appears a signal arriving at the control input of the prohibition element 6 and the input of the element 9. At this, the prohibition element 6 closes and element 9 opens. Due to the absence of a signal at the output of the element And 16, the element 20 of the ban is open, and the element And 21 is closed. Thus, the pulses from generator 1 are enabled through the open prohibition elements 5, AND 9 and the prohibition elements 20 to arrive at the summing input of the reversible counter 18, increasing its code by one and thus imitating the formulation of the next application in the queue. At the same time, the same pulses are fed to the input of the counter 29.

В момент, когда очередь достигла своего максимально допустимого значени , т.е. все места в очереди зан ты, на выходе элемента И 16 по вл етс сигнал, поступающий на управл ющий вход элемента 20 запрета и вход элемента И 21. Этот сигнал закрывает элемент 20 запрета и открывает элемент И 21, что означает подключение дополнительных каналов обслуживани . ВAt the moment when the queue has reached its maximum allowable value, i.e. all places in the queue are occupied; at the output of AND 16, a signal arrives at the control input of the inhibit element 20 and the input of AND element 21. This signal closes the ban element 20 and opens AND 21 element, which means that additional service channels are connected. AT

0 этой ситуации импульсы от генератора 1 поступают через открытые элементы запрета 5, И 9 и И 21 на суммирующий вход реверсивного счетчика 25, увеличива его код на единицу, что означает зан тие одного из0 of this situation, the pulses from generator 1 come through the open elements of the prohibition 5, and 9 and 21 to the summing input of the reversible counter 25, increasing its code by one, which means that one of the

5 дополнительных каналов обслуживани . Одновременно эти же импульсы поступают на счетный вход счетчика 27.5 additional service channels. At the same time, the same pulses arrive at the counting input of the counter 27.

В момент, когда все дополнительные каналы обслуживани зан ты, на выходеAt the moment when all the additional service channels are occupied, at the output

0 элемента И 26 по вл етс сигнал, поступающий на управл ющий вход элемента 5 запрета и. вход элемента И 8. При этом элемент 5 запрета закрываетс , а элемент И 8 открываетс . В этом случае импульсы, по5 ступающие от генератора 1, попадают на вход счетчика 2 общего числа за вок и через открытый элемент И 8 - на вход счетчика 3 числа потер нных за вок.0 of the element AND 26 appears the signal arriving at the control input of the element 5 of the prohibition and. the input element And 8. At the same time, the element 5 of the ban is closed, and the element And 8 opens. In this case, the pulses that go from generator 1 are sent to the input of counter 2 of the total number of the quota and through the open element I 8 — to the input of the counter 3 numbers of the lost quotations.

Блок 13 имитирует процесс обслужива0 ни за вок в основных каналах, а блок 23 - в дополнительных каналах.Block 13 simulates the process of servicing a claim in the main channels, and block 23 in additional channels.

Одновременно с поступлением импульса на суммирующий вход реверсивного счетчика 17 этот же импульс поступает че5 рез элемент ИЛИ 12 в блок 13 случайных временных задержек. Импульс, по вившийс на выходе блока 13 случайных временных задержек через врем , равное случайной длительности обслуживани , поступает наSimultaneously with the arrival of a pulse at the summing input of the reversible counter 17, this same pulse is fed through the element OR 12 into a block of 13 random time delays. The impulse that occurred at the output of the block of 13 random time delays, after a time equal to the random duration of service, arrives at

0 вход веро тностно-распределительного блока 14, который с веро тностью Р пропускает этот импульс на (.вой первый выход и с веро тностью (1-р) н,з свой второй выход. Веро тность Р равна Е.еро тности того, что0 input probability distribution block 14, which with probability P passes this impulse to (your first output and with probability (1-p) n, C its second output. The probability P is equal to E.

5 кванта обслуживани блока 13 случайных временных задержек хватило дл полного завершени обслуживани данной за вки. Веро тность (1-р) раина веро тности того, что за вка требует дополнительного квантаThe 5 quanta of the service of the block of 13 random time delays was enough to complete the service of this application. The probability (1-p) of the likelihood that the application requires an additional quantum

0 обслуживани . В этом случае сигнал с второго выхода веро тностно-распределительного блока 14 поступает на вход счетчика 4 и через элемент ИЛИ 12 - на блок 13 случайных временных задержек, имитиру поступ5 ление за вки на продолжение обслуживани очередным квантом.0 service. In this case, the signal from the second output of the probability distribution block 14 is fed to the input of counter 4 and through the element OR 12 to the block 13 random time delays, simulating the application for continuing service with another quantum.

Если кванта обслуживани хватило и очередь отсутствует, т.е. на выходе элемента ИЛ И19 сигнал отсутствует, то импульс с первого выхода веро тностно-распределительного блока 14 через открытый элемент 7 запрета поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 17 и списывает из него единицу, что означает освобождение одного основного канала. Пока в очереди находитс хот бы одна за вка и реверсивный счетчик 18 числа за вок в очереди содержит отличную от нул комбинацию, сигнал с выхода элемента ИЛИ 19 закрывает элемент 7 запрета и открывает элементы И 10 и И 11. В этом случае импульс с первого выхода веро тностно-распределительного блока 14 через открытый элемент И 10 поступает на вычитающий вход счетчика 18 числа за вок в очереди и списывает из него единицу, имитиру сн тие за вки из очереди , и через открытый элемент И 11 и элемент ИЛИ 12 поступает на вход блока 13 случайных временных задержек, что означает начало обслуживани сн той из очереди за вки.If there is enough service quantum and the queue is missing, i.e. there is no signal at the output of the IL-19 element, then the pulse from the first output of the probability distribution block 14 through the open prohibition element 7 goes to the subtractive input of the reversible counter 17 and writes off the unit from it, which means the release of one main channel. As long as at least one application and a reversible counter of the 18th number are in the queue, the queue contains a different combination than zero, the signal from the output of the element OR 19 closes the prohibition element 7 and opens the elements 10 and 11. In this case, the pulse from the first output the probability distribution block 14 through the open element AND 10 enters the subtracting input of the 18th counter for the queuing line and deducts a unit from it, simulating the withdrawal of the application from the queue, and through the open element And 11 and the OR element 12 enters the input of the block 13 random temporary aderzhek, which means the beginning of the service removed from the queue for the application.

При полном заполнении очереди за вки в виде импульсов с выхода элемента И 21 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 25 числа зан тых дополнительных каналов обслуживани и через элемент ИЛИ 22 - на блок 23 случайных временных задержек. Импульс, по вившийс на выходе блока 23 случайных временных задержек через врем , равное случайной длительности обслуживани в дополнительных каналах, поступает на веро тностно- распределительный блок 24, который с веро тностью р пропускает импульс на свой первый выход (данна за вка обслу- жилась полностью), а с этого выхода импульс направл етс на вычитающий вход счетчика 25 числа зан тых дополнительных каналов и списывает из него единицу, имитиру тем самым освобождение одного дополнительного канала. С веро тностью (1-р) импульс по вл етс на втором выходе веро тностно-распределительного блока 24 (данна за вка подлежит дополнительному обслуживанию). Этот импульс поступает на вход счетчика 28, а через элемент ИЛИ 22 вновь поступает на блок 23 случайных временных задержек на переобслуживание.When the queue for filling in the form of pulses from the output of the element And 21 is fully filled, the number of occupied additional service channels is sent to the summing input of the reversible counter 25 and through the element OR 22 to the block 23 random time delays. The impulse that occurred at the output of block 23 of random time delays, after a time equal to the random duration of service in additional channels, arrives at a probability-distribution block 24, which with probability p transmits a pulse to its first output (this application has been fully serviced ), and from this output, the pulse is directed to the subtracting input of the counter 25 of the number of occupied additional channels and deducts one from it, thereby imitating the release of one additional channel. With probability (1-p), a pulse appears at the second output of the probability distribution block 24 (this application is subject to additional maintenance). This pulse arrives at the input of the counter 28, and through the OR element 22 again enters the block 23 random time delays for re-servicing.

Статистические характеристики функционировани системы массового обслуживани , моделируемой данным устройством, вычисл ютс известными методами на основе показаний счетчиков.The statistical performance characteristics of the queuing system modeled by this device are calculated by known methods based on meter readings.

Claims

Invention Formula

A device for simulating queuing systems, comprising a random pulse generator, a counter total count, a count of lost counts, a first counter of additional quanta, three prohibition elements, six AND elements, two OR elements, the first block of random time delays, the first probabilistic distribution block, reversible

the counter of the number of occupied main service channels and the reversible counter of the number of queued queues; the output of the random pulse generator is connected to the counting input of the total number count of the bill, to the information input of the first interdiction element and to the first input of the first And element whose output is connected to the counting the input of the counter of the number of lost orders, the output of the first element of the ban is connected to the first

5 to the input of the second element And to the information input of the second prohibition element, the output of which is connected to the first input of the first element OR and the summing input of the reversible counter, the number of occupied main service channels, the bit outputs of which are connected respectively to the inputs of the third element And, the output of which connected to the control input of the second prohibition element and

5 by the second input of the second element And, the bit outputs of the reversible counter of the number of quotations in the queue are connected respectively to the inputs of the fourth element And and to the inputs of the second element OR, the output of which

0 is connected to the first input of the fifth element I. with the control input of the third prohibition element and with the first input of the sixth element AND whose output is connected to the second input of the first OR element, whose output through the first block of random time delays is connected to the input of the first probabilistic - a distribution unit, the first output of which is connected to the information input of the third prohibition element and with the second inputs of the fifth and sixth elements AND, and the second output of the first probability-distribution unit is connected to the third ode first OR gate and to the counting input of the first

5 counters of the number of additional quanta of service; the output of the third prohibition element is connected to the subtractive input of the reversible counter of the number of occupied main service channels; the output of the fifth element I is connected to the subtractive input of the reversible counter of the number of quotes, in order to expand functionality by simulating the adaptation of the number of service channels to the queue length, it additionally contains the fourth element of the prohibition, the seventh and eighth element AND, the third element LI, the second block of random time delays, the second probability p .-- the distribution unit, the reversible counter of the number of additional service channels occupied, the count of the number of applications received into the additional service channels, the second counter of additional quanta of service and the total number of applications, received in the queue, and the output of the second element And is connected to the first input of the seventh element And and to the information input of the fourth element of the ban, the output of which is connected to the counting input of the counter total for the wok enrolled in the queue and to the summing input of the reversible counter of the number of the wok in the queue, the output of the fourth element I is connected to the control input of the fourth interdiction element and to the second input of the seventh element I, the output of which is connected to the counting input of the number counter for the wok, received in additional service channels, with

the summing input of the reversing counter of the number of occupied additional service channels and with the first input of the third OR element, the output of which through the second

a random time delay unit is connected to the input of the second probability distribution unit, the first output of which is connected to the subtractive input of the reversible counter of the number of occupied additional service channels, the bit outputs of which are connected respectively to the inputs of the eighth element I, the output of which is connected to the second input of the first element And the control input of the first

the prohibition element, the second output of the second probability distribution block is connected to the second input of the third OR element and to the counting input of the second counter of additional quanta.