SU926663A1 - Устройство дл моделировани систем массового обслуживани - Google Patents

Description

(54) УСТГОЙСТВО ДЛЯ МОДЕШ1ГОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО

I

ИэоС те1д1е относитс  к вы гас1в{тел1 ной технике, а именно к устройствам дл  моделировани  болышх систем, и может быть использовано дл  оптимального выбора количества приборов обслуживани  в звень х сложных шстем по интегральному веро тносгаому критерию времени пребьгаани  Q них за вок.

Известта модель графа систем массового обслуживани , содержаща  блоки моделей ветвей И вершин, выполненные на элементах И, ИЛИ и триггерах, соединенных на наборном поле в соответствии с топологией графа. Это устройство позвол ет исследовать только одаоканальные системы массового обслуживани  11.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство дл  моделировани  систем массового обслужива ,ни , содержащее m блоков моделировани  фазы систем массового обслуживани , блок генераторов случайных потоков импульсов, входы и выходы которых соединены на наборном поле в соответствии с топологией фаз системы массового обслуживани , причем каждый блок моделировани  фазы системы маеОБСЛУЖИВАНИЯ

сового обслуживани  содержит первый, второй и третий элементы ИЛИ, п элементов И, п триггеров п генераторов случашых временных интервалов , п элементов НЕ, п дифференцирующих 31лементов,. первый дещифратор, и реверсивный счетчик, суммирующий вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, входал которого  вл ютс  входами блока , разр даые выходы реверсивного счетчика срединеИы с входами второго элемента ИЛИ,

10 выход которого соединен с первыми входами элементов И, вторые входы которых соединены с выходами триггеров соответственно, BXOjUd которых соединены с выходами первого дешифратора соответственно, входы котоIS рото соедансны с разр дными выходами счетчика соотв« тственно, а вычитающий вход реверсивного счетчика соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, входы koToporo соединены с входами генераторов случайных

временных интервалов и подключены к выходам элементов И соответственно, третьи выходы которых соединены с выходами элементов НЕ соответственно, вхопы которых подключены к выходам генераторов случайных временных Интервалов и к входам элементов дифференцированн  соответственно, выходы к торых  вл ютс  выходами блока, четвертый вход каждого i-ro элемента И соединен с вы ходом каждого (i-l)-ro генератора случайных временных интервалов соответственно. Данное устройство позвол ет моделировать многоканальные массового обслуживани  с расчетом числа каналов обслуживани  в каждом звене, исход  из заданной дли ны очереди в нем. При зтом не учитываетс  врем  пребывани  за вок в системе 2. Вместе с тем, имеетс  достаточно большое чнсло сложных систем, в которых врем  пре бьгеани  за вок не должно превышать допустимого , т.е. P(t Tc|on)P9on, )- веро тность того, что . врем  пребьшани  за вки в системе меньше до пустимого; допустима  веро тность времени пребьшани  за вки в системе. Цель изобретени  - расширение функциона ных возможностей за счет оптимального выбора количества каналов обслуживани  в фазах . Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  моделировани , содержашее m блоков моделировани  фазы систем массового обслуживани  и блок генераторов потока за вок, входы и выходы которых соединены на наборном поле согласно топологии фаз системы массового обслуживани , пр чем блок генераторов потока за вок включает генератор тактовых импульсов и датчики случайных импульсов, а каждый блок моделировани  фазы системы массового обслужи вани  содержит элементы ИЛИ, элементы И, триггеры, генераторы случайных временных интервалов / элементы НЕ, дифференцирующие элементы, первый дешифратор, счетчик и реверсивный счетчик, суммирующий вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, входы которого  вл ютс  группой входов блока моделировани  фазы системы массового обслуживани , разр дные выходь, реверсивного счетчика соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первым входам первого, второго и третьего элементов И, вторые входы которых соединены с выходами триггеров соответ ственно, входы которых подключены к выхо дам первого дешифратора соответственно. 34 входы которого соединены с разр дными выходами счетчика соответственно, вычитающий вход реверсивного счетчика подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, входы которого соединены соответственно с выходами первого , второго и третьего элементов И и подключены к входам первого, второго и третьего генераторов случайных временных интервалов соответственно, выход каждого из которых через одноименный элемент НЕ соединен с третьим входом одноименного элемента И, выход первого генератора случайных временных интервалов подключен к четвертому входу второго элемента И, выходы генераторов случайных временных интервалов соединены с входами: дифференцирующих элементов соответственно , выходы которых  вл ютс  группой выходов блока моделировани  фазы системы массового обслуживани , каждый блок моделировани  фазы системы массового обслуживани  Дополнительно содержит коммутатор, выход которого соединен с входом счетчика, разр дные выходы реверсивного счетчика через второй дешифратор подключены к группе коммутатора, вход которого  вл етс  входом блока моделировани  фазы системы массового обслуживани , в блок генераторов потока за вок дополнительно введен элемент запрета, выход которого соединен с входами датчиков случайных импульсов, а выход генератора тактовых импульсов подключен к первому входу элемента запрета, а также в устройство введен блок оптимизации, содержащий элементы ИЛИ, элементы запрета, дифференцирующие элементы, элементы задержки, триггеры, дешифратор, регистр, счетчики, сумматоры , причем вьисод первого элемента ИЛИ в блоке оптимизации подключен к первому входу первого элемента запрета, выход которого соединен с первым входом первого счетчика, разр дные выходы которого соединены с входами дешифратора, один выход которого подключен к входу первого дифференцирующего элемента, другие выходы дешифратора соединены с входами второго элемента ЛЛИ, выход которого подключен к входу второго дифференцир)тощего элемента, выход которого соединен со счетным входом первого триггера и с единичным входом второго триггера, нулевой выход которого подключен к входу второго элемента запрета, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены к первым входам второго и третьего счетчиков соответственно, выходы которых соединены с первым и вторым входами первого сумматора, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, выход которого соединен с первым входом третьего

сумматора, выход которого подключен к входу третьего дифференцирующего элемента, выход которого  вл етс  выходом блока оптими зации и через первый элемент задержки соединен с нулевым входом третьего триггера, еди- s ничный выход которого подключен к второму входу первого элемента запрета, выход первого дифференцирующего элемента соединен с единичным входом третьего триггера, нулевым входом второго триггера, с первыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ и с входом второго элемента задержки, выход которого подключен к второму входу первого счетчика, к третьему входу первого сумматор и к входу третьего элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора и через регистр подключен к второ му входу третьего сумматора, выход первого счетчика соединен с третьим входом второго сумматора, нулевой выход первого триггера подключен к второму входу первого элемента И и через четвертый дифференцирующий элемент соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу третьего счетчика, единичный выход первого триггера соединен с втврым входом второго элемента И и через п тый дифференцирующий элемент подключен к второму входу четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу второго счетчика, выход элемента запрета блока генераторов потока за вок соединен с вторым входом второго элемента запрета блока оптимизации, единичный выход третьего триггера блока оптимизации подключен к второму входу первого элемента запрета блока оптимизации и к второму входу элемента запрета блока генераторов потока за вок, группа входов i-ro блока моделировани  фазы систем массового обслуживани  (где i 1-п) соединена соответственно с группой выходов (i-l)-ro блока моделировани  фазы систем массового обслуживани , группа вы ходов п-го блока моделировани  фазы систем массового обслуживани  подключена к группе входов блока оптимизации, выходы которого соединены с входами всех коммутаторов блоков моделировани  фазы систем массового обслуживани . На чертеже показана функциональна  схема предлагаемого устройства. Устройство содержит блок 1 генераторов потоков за вок, блок 2 моделировани  фазы cHCTeivibi массового обслуживани  и блок 3 оптимизации. Блок 1 генераторов потоков за вок состоит из генератора 4 тактовых импульсов, элемента 5 запрета, датчиков 6i, 62,..., 6 случайных импульсов.

9266636

Claims (2)

1. Блок 2 моделировани  фазы системы массового обслуживани  состоит из реверсивного счетчика (длины очереди) 7, счетчика (числа приборов обслуживани ) 8, дешифраторов 9 и 10, генераторов 11, 12 и 13 случайных временных интервалов (генераторов обслуживани ), триггеров 14, 15 и 16 включени  приборов обслуживани  элементов И 17, 18 и 19, коммутатора 20, элементов ИЛИ 21, 22 и 23, элементов НЕ 24. 25 и 26, дифферейдирующих элементов 27, 28 и 29. Блок 3 оптимизации состоит из третьего дифференцирующего элемента 30, счетчиков 31 и 32 временных имтгульсов, счетчика 33 числа испытаний, дещифратора 34, триггеров 35, 36 и 37, сумматоров 38, 39 и 40, регистра 41, элементов ИЛИ 42-45, элементов И 46 и 47, элементов 48 и 49 запрета, элементов задержки. 50, 51 и 52 второго, четвертого , п того и третьего дифференцирующих элементов 53, 54, 55 и 56. Модель исследуемой системы массового обслуживани  набираетс  путем коммутации выходов YO, Y,, ..., YJ и входов Хо, Xi, -, Xj блоков 1 и 2 в соответствии с топологией графа, выходы YQ, Yj, .... YJ последнего блока системы коммутируютс  с входами ZQ, Zi, ..., Zp блока 3 оптимизации,выходы So, Si, ..., Sr блока 3 оптилшзации соедин ютс  с входами Qn всех коммутаторов системы. Дл  достаточно больщого числа систем вход щий поток за вок подчин емс  - закону Пуассона, а врем  пребывани  в них - экспоненциальному . Тогда , P(t-T)-m ЛИ-екр(-ЯГ4) 0) Интенсивность потока за вок на выходе системы определ етс  THKJ - t пО-Р) Та Устройство работает следующим образом. Блок 1 генераторов потоков за вок вырабатьшает импульсные потоки. Импульсы от источников за вок или от любого промежуточного звена системы массового обслуживани  (СМО) поступают на вход элемента ИЛИ 23. Реверсивный счетчик 7 подсчитьгеает количество за вок, поступающих на обслуживание. В исходном состо нии выход коммутатора 20 скоммутирован через дешифратор 10 с реверсивным счетчиком 7, устанавливающим максимально допустимую очередь за вок в рассматриваемом звене. Счетчик 8 находитс  в нулевом состо нии, триггер 16 в единичном. На выходе генератора 11 обслуживани  сигнал отсутствует. Сигнал о наличии за вок поступает со счетчика 7 через элемент ИЛИ 22 на 7 элемент И 19, на другие входы которого поступают сигналы с элементы НЕ 26 и триггера 16. Сигнал с элемента И 19 запускает генератор 11 обслуживани , моделирующего процесс обслуживани  за вки и через элемент ИЛИ 21 вычитает из счётчика 7 единиц Выходной сигнал с генератора 11 обслуживани  через элемент НЕ 26 закрьтает элемент И 19, запреща  тем самьп поступление новой за вки на обслуживание по данному каналу. После окончани  обслуживани  сигнал , продифференцированный дафференцирующим элементом 29, поступает на выходную клемму YO данного звена. Как только очередь достигнет максимально допустимого значени , определ емого разр дом реверсивного счетчика 7, подключенного к выходу коммутатора, на выходе коммутатора 20 по витс  сигнал, записывающий в счетчик 8 единицу. Дешифратор 9 переводит триггер 15 в единичное cocтo  шe, с выхода которого поступает сигнал на элемент И 17. На другие входы элемента И 17 поступают сигналь с элемента НЕ 25, а также с элемента ИЛИ 22 и генератора 11 обслуживани . Первый сигнал поступает только в том случае, когда второй канал обслуживани  (генератор 12 обслуживани ) свободен, а второй и третий в -случае наличи  за вок и зан тости гюрвого канала обслзокивани  (генератор 11 обслуживани ). Сигнал с элемента И 17 запускает генератор 12 обслуживани  и через элемент ИЛИ 21 уменьшает число за вок в очереди, т.е. уменьшает показание реверсивного счетчика 7 на единицу. При очередном заполнении реверсивного счетчика 7 коммутатор 20 вновь пропустит один импульс на счетчик 8, откуда после дешифрации импульс устанавливает соответствующий триггер в единичное состо ние , подключа  очередной канал обслуживани Блок 3 оптимизации предназначен дл  определени  интенсивности потока обслуженных за вок ( Л ), сравнени  ее с заданной и управлени  величиной максимально допустимой очереди за вок на звень х систем В начальный момент времени триггеры 35 и 36, счетчики 31, 32 и 33, сумматоры 38, 39 и 40 блока оптимизации наход тс  в нулевом состо нии. Поток импульсов обслуженных за вок с выходов YO, Yj,..., YJ послед него звена моделируемой системы через входы Zo, Zi, ..., Zp и элемент ИЛИ 42 и открытый элемент 49 запрета поступает из счет чик 33 числа испытаний. С (п-1) выходов дешифратора 34 через элемент ИЛИ 43 и дифференцирующий элемент 53 сигналы счета последовательно поступают на счегаый вход триггера 37, пертбрасьта  его в нулевое или 3 единичное состо ние, открывают поочередно элементы И 46, И 47. Допустим, триггер 37 находилс  в нулевом состо нии. Сигнал с первого выхода дешифратора 34 через элемент ИЛИ 43 и дифференцирующий элемент 53 устанавливает триггер 36в единичное состо ние и снимает сигнал запрета с элемента 48 запрета. Импульсы от тактового генератора 4 поступают на элементы И 46 и И 47. Одновременно импульс с выхода дифференцирующего элемента 53 устанавливает триггер 37в единичное состо ние. Сигнал с единичного выхода триггера 37 открывает элемент И 46 и тактовые импульсы проход т на счетчик 31. Счетчик 31 будет подсчитывать тактовые импульсы до тех пор, пока на триггер 37 не придет следующий импульс. Таким образом, триггер 37 подсчитывает врем  tj между первым и вторым импульсами потока обслуженных за вок. Через дифференцирующий элемент 54, элемент ИЛИ 44 поступает сигнал на вход чтение счетчика 32. Так как в данный момент времени в счетчике 32 информации нет,  с- но, что в сумматоре 38 информации не поступает . Следзтощий импульс обслуженного потока проходит через элемент ИЛИ 42, элемент запрета 49, счетчик 33 и по вл етс  на втором выходе дешифратора 34. Через элемент ИЛИ 43 и. дифференцирующий элемент 53 триггер 37 устанавливаетс  вновь в нулевое состо ние. Элемент И 47 открываетс  и счетчик 32 подсчитьшает врем  (ta) между вторым и третьим импульсами обслуженного потока за вок. При этом триггер 35 по единичному входу подтверждает свое состо ние, а сигнал с нулевого выхода триггера 37 через дифференцирующий элемент 55, элемент ИЛИ 45 поступает на вход чтение счетчика 31, считыва  информацию э сумматор 38. Таким образом, после счета (п-1) импульсов в сумматоре 38 накопитс  суммарное врем  между импульсами (tj + tj + ... + + tti-() обслуженного потока за вок. С приходом п-го имцульса сигнал по витс  на п-ом выходе дешифратора 34 и через дифференцирующий элемент 56, элементы ИЛИ 44 и 45 поступит на входы чтение счетчиков 31 и 32. Так как содержимое одного из них уже было считано n-1-ым импульсов и в нем нет информации, то чтение происходит лишь из того , который подсчитал врем  (tn) между 1-1 и п-ым импульсами. Кроме того, импульс с выхода дифференцирующего элемента 56 устанавливает триггер 35 в единичное состо ние, обеспечива  запрет на элементах запрета 5 и 49, а триггер .в нулевое состо ние, подава  сигнал запрета на элемент запрета-48. При этом на первое звено модели не буду подаватьс  импульсы потока за вок, в течение времени анализа интенсивности обслуженного потока. Так как модель- будет продолжать обслуживать накопившуюс  очередь за вок, то необходимо счетчик 33 закрыть. Это достигаетс  подачей запрещающего сигнала на элемент 49 запрета. Элемент 48 запрета открыт и раз решает прохождение тактовых импульсов на счетчики 31 и 32 только во врем  работы счетчика 33. Таким образом, с приходом п-го импульса заканчиваетс  врем  накоплени  суммы Х tj, и начинаетс  врем  анализа интенсивности обслуженного потока. Импульс с выхода дифференцирующего элемен та 56, задержанный элементом задержки 50 на вре м  суммировани  сумматором 38 двух после них чисел, поступает на входы чтение счетчика 33 и сумматора 38. Сумматор 39 совместно с сумматорами 38 и 40 производит операцию делени  двух чисел. Число обслуженных; за вок (п) запи сываетс  из счетчика 33 в сумматор 39. Сум матор 38 хранит делитель ( .. ti, ) и передает его в сумматор 39. Результат делени  UH 1 -т накапливаетс  в сумматоре 40 . -5. . Схема управлени  делением на чертеже, не показана . После задержки элементом 51 импульс чтение поступает на вход регистра 41, считыва  записанную в нем информацию в сумм тор 40. В регистре 41 заранее записша константа Л , рассчитанна  по формуле (2). В сумматоре 40 происходит сравнение полученной величины интенсивности обслуженного потока за вок ( ) с заданной интенсивностью С Л. ). При на выходе знакового разр да сумматора 40 по вл етс  сигнал , который после дифференцировани  элементом 30 подаетс  через выходы So, Sj, ..., Sr блока оптимизации и вход Qn звеньев модели на коммутатор 20. При этом коммутатор 20 подключает к входу счетчика 8 следующий в сторону уменьшени  разр д дешифратора 10, отключа  старший разр д де шифратора, уменьша  тем самым допустимую длину очереди на единицу. Этот же импульс через элемент 52 задержки устанавливает, триг гер 35 в нулевое состо ние и снимает сигналы запрета с элементов запрета 5 и 49. Модель возобновл ет работу. При Я Я J, сигнала с выхода сумматора 40 не будет. Элементы 5 и 49 запрета оста9 10 нутс  закрытыми. Процесс моделировани  заканчиваетс . Количество каналов обслуживани  в каждом звене системы равно dj. +1. где d-L - показани  счетчика в i-м звене. Экономический эффект от использовани  предлагаемого устройства достигаетс  за счет оптимального выбора числа каналов обслуживани  в звень х сложных систем по интегральному веро тностному критерию при ограничении длин очередей. Предлагаемое устройство может быть использовано при совершенствовании систем управлени  или проектировании новых исследований разных структур в различных услови х функционировани . Его применение позволит избежать трудоемкого процесса разработки алгоритмов и программ моделировани  СМО на ЭВМ. Формула изобретени.  Устройство дл  моделировани  систем маесового обслуживани , содержащее m блоков моделировани  фазы систем массового обслуживани  и блок генераторов потока за вок, входы и выходы которых соединены на наборном поле согласно топологии фаз системы массового обслуживани , причем блок, генераторов потока за вок включает генератор тактовых импульсов и датчики случайных импульсов, а каждый блок моделирова1т  фазы системы массового обслуживани  содержит элементы ИЛИ, элементь И, триггеры, генераторы случайных временных интервалов, элементы НЕ, дифференцирующие элементы, первый дешифратор, счетчик и реверсивный счетчик, суммирующий вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, входы которого  вл ютс  группой входов блока моделировани  фазы системы массового обслуживани , разр дные выходы реверсивного счетчика соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первым входам первого, второго и третьего элементов И, вторые входы которых соединены с выходами триггеров соответственно, входы которых подключены к выходам первого дешифратора соответственно, входы которого соединены с разр дными выходами счетчика соответственно, вычитающий вход реверсивиого счетчика подключен к выходу третьего элемента ИЛИ. входы которого соединены соответственно с выходами первого, второго и третьего элементов И и «подключены к входам первого, второго и третьего генераторов случайных временных интервалов соответственно , выход каждого из которых через одноименный элемент НЕ соединен с третьим входом одноименного элемента И, выход первого генератора случайных временных интер1192 валов подключен к четвертому входу второго элемента И, выходы генераторов случакных временных интервалов соединены с входами дифференцирующих элементов соответственно, выходы которых  вл ютс  группой выходов блока моделировани  фазы системы массового обслуживани , отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет оптимального выбора количества каналов обслуживани  в фазах, каждый блок моделировани  фазы системы массового обслуживани  дополнительно содержит коммутатор, выход которого соединен с входом счетчика, разр дные выходы реверсивного счетчика через второй дешифратор подключены к группе входов коммутатора, вход которого  вл етс  входом блока моделировани  фазы системы массового обслуживани , в блок генераторов потока за вок дополнительно введен элемент запрета, выход которого соединен с входами датчиков случайных импульсов, и выход генератора тактовых импульсов , подключен к первому входу элемента запрета, а также в устройство введен блок оптимизации, содержащий элементы ИЛИ, элементы запрета, дифференцирующие элементы, элементы задержки, триггеры, дешифратор, регистр, счетчики, сумматоры, причем выход первого элемента ИЛИ в блоке оптимизации подключен к первому входу первого элемента запрета, выход которого соединен с первым входом первого счетчика, разр дные вХоды которого соединены с входами дешифратора , один выход которого подключен к входу первого дифференцирующего элемента другие выходы дешифратора соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу второго дифференцирующего элемента, выход которого соединен со счетным входом первого триггера и с единичным входом второго триггера, нулевой вы ход которого подключен к входу второго эле мента запрета, выход которого соединен с пер выми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены к первым входам второго и третьего счетчиков соответственно , выходы которых соединены с первым и вторым входами первого сумматора, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, выход которого подключен к входу третьего дифференцирующего элемента, выход которого 12  вл етс  выходом блока оптимизации и через первый элемент задержки соединен с нулевым входом третьего триггера, единичный выход которого подключен к второму входу первого элемента запрета, выход первого дифференцирующего элемента соединен с единичным входом третьего триггера, нулевым входом второго триггера, с перЬыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ и с входом второго элемента задержки, выход которого подключен к второму входу первого счетчика, к третьему входу первого сумматора и к входу третьего элемента задержки, выход которого соединен с вторым вхоДом второго суммахора и через регистр подключен к второму входу третьего сумматора, выход первого счетчика соединен с третьим входом второго сумматора, нулевой выход первого триггера подключен к второму входу первого элемента И и через четвертый дифференцирующий элемент соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу третьего счетчика, единичный выход первого триггера соединен с вторым входом второго элемента И и через п тый дифференцирующий элемент подключен к второму входу четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу второго счетчика, выход элемента запрета блока генераторов потока за вок соединен с вторым входом второго элемента запрета блока оптимизации , единичный выход третьего триггера блока оптимизации подключен к второму входу первого элемента запрета блока оптимизаидии и к второму входу элемента запрета блока генераторов потока за вок, группа входов i-ro блока моделировани  фазы системы массового обслуживани  (где i 1-п) соединена соответственно с группой выходов (i-1)-ro блока моделировани  фазы систем массового обслуживани , группа выходов п-го блока моделировани  фазы систем массового обслуживани  подключена к группе входов блока оптимизации, выходы которого соединены с входами всех коммутаторов блоков моделиройани  фазы систем массового обслуживани . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. ABtopCKoe свидетельство СССР № 347763, кл. G 06 G 7/48, 1970.
2. 2. Авторское свидетельство СССР № 723S80, кл. G 06 F 15/20, 1977 (прототип).

   . Г

   Si

   i

   .

   i

   а

   «

   .4

   :f

   s%,

   T

   1.

   - t

   .«4j

   «V

   c

   b-.

   :

   4т

   T-V5

   ЗЩ

   , V

   га

   t-

   на I

   |

   ,.JI

   - I

   -TN ii

   5

   I

   1

   M45

   rar

   t- cD

   IS-J

   Hi

   n

   5Г l

   if - tif-Z

   M

   l

   Г I