Устройство для моделирования систем массового обслуживания

Устройство для моделирования систем массового обслуживания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ, содержащее первый канал обслуживания заявок,состоящий из реверсивного счетчика, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами первого элемента И и первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом запуска блока обслуживания , второй элемент И, блок регистрации , отличающееся тем, что, с цепью .расширения функциональных во:зможностей путем модели.рования ухода заявок из канала обслуживания с заданной вероятностью, оно дополнительно содержит коммутатор импульсов, второй канал обслуживания заявок, состоящий из последовательно соединенных реверсивного счетчика , элемента ИЛИ и блока обслуживания , и блок анализа ситуации, сост ТОЯ1ЦИЙ из генератора импульсов, генератора случайных импульсов, регистра сдвига, элемента И, двух элементов ИЛИ, двух элементов задержки, группы элементов И, выход генератора импульсов соединен с сдвигающим входом регистра сдвига и входом первого элемента задержки, разрядные выходы реверсивного счетчика подключены соответственно к входам первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу генератора случайных импульсов , выход которого соединен с вычитающим выходом реверсивного счетчика и входом второго элемента задержки, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, разрядные выходы регистра сдвига подключены.соответственно к первым входам элементов И группы, второй вход первого элемента И группы подключен к выходу третьего элемента И группы, вто§ рые входы К-го и (K+D-ro элементов, группы объединены и соединены с &} выходом (К+3)-го элемента И группы (, П-1), вторые входы п -го и (П+1)-го элементов И группы соединены с выходом генератора случайных импульсов, второй вход (П+2)го элемента И группы подключен к выходу первого элемента задержки, СО входы второго элемента ИЛИ соедине;о : ны с соответствунмцими выходами элементов И группы, разрядные входы гаS шения сигнала регистра сдвигд соединены с выходами соответствукяцихэлементов И группы, выход элемента И блока анализа ситуации подключен к первому информационному входу коммутатора импульсов и первому вычитающему входу реверсивного счетчи ка, второй вычитающий вход которого соединен с первым выходом блока обслуткивания первого канала обслуживания и первым входом блока регистрации , второй вход которого соединен С выходом последнего элемента И группы блока анализа ситуации, треть

ае Oи

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК цр G 06 F 15/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

% 1 (21) 3563109/18-24 (22) 11.03.83 (46) 23.06.84 Бюл. И 23 (72) Ю,Н,Беленов и А.В.Горностай (53) 681.3 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 311280, кл. G 06 G 7/48, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 521569, кл. G 06 F 15/20, 1974 (прототип). (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ, содержащее первый канал обслуживания заявок, состоящий из реверсивного счетчика, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами первого элемента И и первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом запуска блока обслуживания, второй элемент И, блок регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью .расширения функциональных возможностей путем модели;. рования ухода заявок из канала обслуживания с заданной вероятностью, оно дополнительно содержит коммутатор импульсов, второй канал обслуживания заявок, состоящий из последовательно соединенных реверсивного счетчика, элемента ИЛИ и блока обслуживания, и блок анализа ситуации, сос-. тоящий из генератора импульсов, гене. ратора случайных импульсов, регистра сдвига, элемента И, двух элементов

ИЛИ, двух элементов задержки, груп— пы элементов И, выход генератора импульсов соединен с сдвигающим вХодом регистра сдвига и входом первого элемента задержки, разрядные выходы реверсивного счетчика подключены соответственно к входам первого элемента ИЛИ, выход которого подключен

:к входу генератора случайных импульсов, выход которого соединен с вычитающим выходом реверсивного счетчика и входом второго элемента задержки, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, разрядные выходы регистра сдвига подключены соответственно к первым входам элементов И группы, второй вход первого элемента И группы подключен к выходу третьего элемента И группы, вторые входы К-ro и (К+1)-го элементов Е

O группы объединены и соединены с выходом (К+3)-ro элемента И группы (K=2, 11 -1), вторые входы 11 -го и (0+1)-го элементов И группы соединены с выходом генератора случай- а .й ных импульсов, второй вход (11+2)- .

ro элемента И группы подключен к выходу первого элемента задержки, входы второго элемента ИЛИ соединены с соответствующими выходами элементов И группы, разрядные входы гашения сигнала регистра сдвига соединены с выходами соответствующих. .элементов И группы, выход элемента И блока анализа ситуации подключен к первому информационному входу коммутатора импульсов и первому вычитающему входу реверсивного счетчи )ф» ка, второй вычитающий вход которого соединен с первым выходом блока обслуживания первого канала обслужнвания и первым входом блока регистрации, второй вход которого соединен с выходом последнего элемента И группы блока анализа ситуации, треть1099316 им вычитакицим входом реверсивного счетчика и первым суммирующим входом реверсивного счетчика второго канала обслуживания, второй суммирующий вход которого подключен к выходу второго элемента И устройства, выход блока обслуживания второго канала обслуживания подключен к второму информационному входу коммутатора импульсов,. третий информационный вход которого является входом устройства, первый выход коммутатора импульсов соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика первого канала обслуживания и первым входом блока обслуживания первого канала обслуживания, второй выход которого подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика и входу первого разряда регистра сдвига блока анализа ситуации, второй выход коммутатора импульсов подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с управляющим входом коммутатора импульсов и выходом первого элемента И.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок обслуживания содержит генератор импуль ° сов, генератор случайных импульсов, регистр сдвига, группу элементов И, элемент ИЛИ, элемент И, два элемента задержки, выход генератора им,пульсов соединен с входом первого

Ф с:

Изобретение относится к вычйслительной технике, предназначено для моделирования процессов образования и регулирования очередей и может быть использовано при исследовании сложных систем.

Известно устройство для моделирования очереди, содержащее генератор заявок, блок обслуживания заявок, регистр сдвига и реверсивный счет чик f1) .

Недостатком данного устройства является невозможность моделирования систем с очередью, в которой заявка не покидала бы ее до тех пор, пока не получит обслуживание. элемента задержки и сдвигающим входом регистра сдвига, информацион. ный вход первого разряда регистра сдвига является первым входом блока, вторым входом которого является вход генератора случайных импульсов, выход которого соединен с входом второго элемента задержки, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, выход элемента И является первым выходoм блока, вторым выходом которого является выход последнего эле мента И группы, входы элемента ИЛИ подключены к выходам соответствующих элементов И группы, первые входы ко. торых соединены с разрядными выходами регистра сдвига, входы гашения сигнала каждого разряда регистра сдвига подключены к выходам соответствующего элемента И группы, второй вход первого элемента И группы подключен к выходу третьего элемента И группы, вторые входы К-го и (К+1)-ro элемента И группы объединены и соединены с выходом (K+3)-ro элемента И группы (К=2, fl -1), второй вход последнего элемента И группы подключен к выходу первого элемента задержки, а выход генератора случайных импульсов соединен с вторыми входами И -го и (tl+1)-го элементов цуппы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для моделирования очереди, содержащее реверсивный счетчик, первая груп= па выходов которого соединена с соответствующими входами блока имитации длины очереди, вторая группа выходов — с соответствующими входа10 ми эадатчика ограничения очереди, выход которого соединен с первым входом блока выявления переполнения очереди, выход которого подключен к первому входу второго канала об15 служивзния. Данное устройство позволяет моделировать системы массово1099316

t5

25 за

Э го обслуживания (СМО) с переменной длиной очереди $23 .

Однако при переполнении очереди заявки получают отказ и далее не рассматриваются . В реальных же СМО, например, в больших магазинах, у касс на вокзалах и т.д ., возможны ситуации, когда клиент, получивший отказ в обслуживании, оценивает создавшуюся ситуацию и с вероятностью q остается в прежней СМО или с вероятностью 1-0 уходит в другую

СМ0 с новыми характеристиками. Учесть такие ситуации при аналитическом исследовании сложных CMO черезвычайно трудно. Наиболее удобно моделировать такие ситуации в СМО с помощью предлагаемого устройства.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем моделирования ухода заявок из канала обслуживания с заданной вероятностью. с

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее первый канал обслуживания заявок, состоящий из реверсивного счетчика, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами первого элемента И и первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом зайуска блока обслуживания, второй элемент И, блок регистрации, введены коммутатор импульсов, второй канал обслуживания заявок, состоящий из последовательно соединенных реверсивного счетчика, элемента ИЛИ и блока обслуживания, и блок анализа ситуации, состоящий из генератора импульсов, генератора случайных импульсов, регистра сдвига, элемента И, двух элементов ИЛИ, двух элементов задержки, группы элементов И, выход генератора импульсов соединен с сдвигающим входом регистра сдвига и входом первого элемента задержки, разрядные выходы реверсивного счет- чика подключены соответственно к вхо. дам первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу генератора случайных импульсов, выход которого соединен с вычитающим выходом реверсивного счетчика и входом второго элемента задержки, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемен-. та ИЛИ, разрядные выходы регистра сдвига подключены соответственно к первым входам элементов И группы, второй вход первого элемента И группы подключены к выходу третьего элемента И группы, вторые входы К-го и (К+1) -го элементов группы объединены и соединены с выходом (К+3)-го элемента И группы (К=2, п-1), вторые входы H-"ro и (hi+1)-го элементов

И группы соединены с выходом генератора случайных импульсов второй вход (0+2)-ro элемента И группы подключен к выходу первого элемента задержки, входы второго элемента

ИЛИ соединены с соответствующими выходами элементов И группы, раз рядные входы гашения сигнала регист. ра сдвига соединены с выходами соответствующих элементов И группы, выход элемента И блока анализа ситуации подключен к первому информационному входу коммутатора импуль— сов и первому вычитающему входу реверсивного счетчика, второй вычитающий вход которого соединен с первым выходом блока обслуживания первого канала обслуживания и первым входом блока регистрации, второй вход которого соединен с выходом последнего элемента И группы блока анализа ситуации, третьим вычитающим входом реверсивного счетчика и первым суммирующим входом реверсивного счетчика второго канала обслуживания, второй суммирующий вход которого подключен к выходу второго элемента И устройства, выход блока обслуживания второго канала обслуживания подключен к второму информационному входу коммутатора импульсов, третий информационный вход ,которого является входом устройства, первый вход коммутатора импульсов соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика первого канала обслуживания и первым входом блока обслужи-; вания первого канала обслуживания, второй выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика входом первого разряда регистра сдвига блока анализа ситуации, второй

l выход коммутатора импульсов подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соеди— нен с управляющим входом коммутатора . импульсов и выходом первого элемента И.

1099316

Блок обслуживания содержит генератор импульсов, генератор случайных импульсов, регистр сдвига, группу элементов И, элемент ИЛИ, элемент И, два элемента задержки, выход генератора импульсов соединен с входом первого элемента задержки и сдвига— юп;им входом регистра сдвига, информационный вход первого разряда регист ° ра .сдвига является первым входом блока, вторым входом которого являет. ся вход генератора случайных импульсов, выход которого соединен с входом второго элемента задержки, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, выход элемента И является первым выходом блока, вторым выходом которого является выход последнего элемента И группы, входы элемента ИЛИ подключены к выходам соответствующих элементов И группы, первые входы которых соединены с разрядными выходами. регистра. сдвига, входы гашения сигнала каждого разряда регистра сдвига подключены к выходам соответствующего элемента И группы, второй вход первого элемента И группы подключен к выходу третьего элемента И 30 группы, вторые входы К- ro и (K+1)-ro элементов И группы объединены и сое" динены с выходом (K+3)-ro элемента И группы (К=2, г1-1), второй вход последнего элемента И группы подключен к выходу первого элемента задержки, а выход генератора случайных импульсов соединен с вторыми входами h-го и (г1+1)-го элементов И группы.

На фиг. 1 приведена структурная 40 схема устройства; на фиг. 2 — схема коммутатора импульсов, на фиг. 3— схема блока обслуживания; на фиг.4 схема блока анализа ситуации.

Устройство содержит реверсивный 45 счетчик 1, блок,2 анализа ситуации, элемент ИЛИ 3, коммутатор 4 импульсов, первый элемент И 5, блок 6 обслуживания, второй элемент И 7, блок 8 регистрации, вход 9 устройства.

Коммутатор 4 импульсов содержит элементы ИЛИ 10-12, элементы И 13-16, элементы 17-19 задержки, элемент

20 запрета, входы 21-23, выходы

24 и 25.

Блок 6 обслуживания содержит первый 26 и второй 27 элементы за" держки, элемент И 28, элемент ИЛИ

29, группу элементов И 30, генератор 31 импульсов, генератор 32 случайных импульсов, регистр 33 сдвига, выходы 34 и 35.

Блок 2 анализа ситуации содержит

I выходы 36 и 37, второй элемент ИЛИ .

38,. элемент И 39, первый элемент ИЛИ

40, первый 4 1 и второй 42 элементы задержки,, реверсивный счетчик 43, генератор 44 импульсов, генератор

45 случайных импульсов, регистр 46 сдвига, группу элементов И 47.

Устройство работает следующим образом.

На вход 9 поступают импульсы, имитирующие поток заявок. В случае отсутствия очереди определенной в первом канале обслуживания сигнал о поступлении заявки с выхода 25 поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 1 и на первый вход блока 6 обслуживания, где он по данному входу используется как вспомогательный сигнал. При наличии очереди определенной длины заявки из счетчика 4 поступают с выхода

24 на первый вход второго элементаИ7

Поступающие на входы коммутатора

4 (фиг. 2) заявки (вход 9 — входной поток, вход 21 — из второго канала обслуживания, вход 22 — с выхода бло. ка анализа ситуации) вначале попадают на элемент ИЛИ 11. В блоке предусмотрено устройство, не позволяющее потерять заявки, если они приходят одновременно по двум или трем входам. Если заявки проходят одновременно по двум из трех входов, то наряду с сигналом, зафиксированным через элемент ИЛИ 11, происходит также фиксация сигнала одним из.элементов И 14-16 и через элемент ИЛИ 12 и элемент 19 задержки второй сигнал поступает на один из вьгходов. Таким образом, в реверсивном счетчике 1 фиксируется поступление двух заявок. Если же заявки поступают одновременно по трем входам 9, 21 и 22, то фиксируется поступ ление трех заявок: первой — через элемент ИЛИ 11, второй — через один из элементов И 14-16, элемент ИЛИ

12 и элемент 19 задержки, третьей— через элемент И 13 и элементы 17 и 18 задержки, Заявки уходят из коммутатора 4 или через элемент 20 запрета при отсут1099316 ствии очереди определенной длины, или непосредственно с выхода элемента ИЛИ 10 при наличии очереди.

В последнем случае на управляющий вход элемента 20 запрета подается 5 сигнал с выхода задатчика ограничения очереди (элемента И 5), который фиксирует определенную длину очереди на. реверсивном счетчике 1. При срабатывании элемента И 5 сигнал с его выхода поступает на вход элемента 20 запрета для переключения выходов коммутатора 4 и одновременно подается на первый вход элемента И 7, подготавливая его к открытию. В этом 15 случае заявки с выхода 24 коммутатора 4 поступают на второй вход элемента И 7 и далее с его выхода на первый вход второго канала обслуживания. Во втором канале обслужива- 20 ния, построенном аналогично первому, заявки проходят обслуживание. Необслуженная по каким-либо причинам во втором канале заявка возвращается в первый канал по входу 21 ком- 25 мутатора 4. Если очередь, зафиксированная в реверсивном счетчике 1, меньше установленной предельной величины, элемент И 7 закрыт, а эле. мент 20 открыт и заявки поступают gp на выход 25.

Наличие очереди фиксируется элементом ИЛИ 3 (фиг . 3) . Если в очереди, имеется хотя бы одна заявка, то сигнал оо этом с выхода элемента ИЛИ

3 подается в блок 6 обслуживания, где происходит включение генератора

32, имитирующего случайное время обслуживания заявки. Пока на выходе элемента ИЛИ 3 есть сигнал, генератор 32 включен. Время между случайными импульсами с. генератора 32 принимается за время обслуживания очередной заявки. Кроме генератора 32, имитирующего время обслуживания заявки, основными элементами блока 6 обслуживания являются также генератор 3 1 тактовых импульсов {ГТИ), УРС и элемент ИЛИ 29. ГТИ и УРС служат для запоминания на время ь д

50 заявки, поступившей в блок 6 обслуживания. Это время устанавливается путем продвижения вспомогательного сиг нала по УРС импульсами сдвига от

ГТИ, поступающими на вход Q регистра 33. Вспомогательный сигнал в

УРС блока 6 поступает с выхода 25 коммутатора 4. Если за время доя с генератора 32 поступает сигнал о завершении обслуживания очередной заявки, то она считается обслуженной и сигнал об этом проходит на выходе. 35 блока 6 обслуживания.

Время ьддд определяется разрядностью регистра 33 и частотой тактовых импульсов ГТИ 31;

Для обеспечения прохождения сигнала об обслуживании заявки на выход 35 блока 6 с выхода генератора

32 в УРС поступает импульс, который используется для селективного гаше— ния вспомогательного сигнала, поступившего с выхода 25 коммутатора и продвигаемого по УРС. Гашение вспомогательного сигнала в УРС происходит следующим образом. Если в единичном состоянии находится И -й разряд регистра 33, то на первом входе соответствующего элемента И группы

30 присутствует разрешающий потенциал с выхода этого разряда. Тогда при появлении импульса с генератора

32 при втором входе этого элемента И он проходит на нулевой вход h -го разряда регистра 33 и через элемент

ИЛИ 29 — на первый вход элемента И

28. На второй вход элемента И 28 поступает тот же импульс с генератора 32 через элемент 27 задержки.

Если к моменту появления сигнала с генератора 32 ц -й разряд регистра

33 находится в нулевом состоянии, то разрешающий сигнал имеется на инверсном выходе этого разряда и импульс с генератора 32 проходит на соответствующие два элемента И группы 30 (r}-1)-го разряда. Если (11-1)-й разряд регистра 33 был в единичном состоянии, то он обнуляет ся. В противном случае сигнал с генератора 32 передается на следующий (11-2)-й разряд, т.е. поиск ближайшего разряда регистра 33 с единичным состоянием продолжается.

С выхода 35 блока 6 обслуживания сигнал о конце обслуживания заявки за время, меньшее или равное с дд подается на вычитающий вход реверсивного счетчика 1 для снятия заявки с учета из системы обслуживания и на суммирующий вход реверсивного счетчика блока 8 регистрации. Если за врел мя ьAä< в УРС не поступает импульс с генератора 32, то заявка считается не обслуженной. В этом случае сигнал об отказе в обслуживании поступает с

1099

9 выхода 4" -ro разряда УРС через соответствующий элемент И группы 30 на вход 34 блока 6 и далее на вход блока

2 анализа ситуации.

Необслуженная в блоке 6 заявка 5 в блоке 2 производит "анализ ситуации" (фиг. 4). В результате анализа заявка может с некоторой вероятностью уйти во второй канал обслуживайия — выход 36 блока 2. Вторая возможность заявки состоит в том, что она с вероятностью 1-q возвращается в прежний канал обслуживания через коммутатор 4 по входу 37. В обоих случаях необслуженная заявка, покидая 15 блок 2, снимается с учета данного канала через вычитающие входы реверсивного счетчика 1. Когда заявка покидает данный канал обслуживания, уходя в другой канал, то сигнал об, Ю этом подается на вычитающий вход реверсивного счетчика блока 8, фиксируя тем самым уход данной заявки из системы обслуживания.

Работа блока 2 анализа ситуации 25 аналогична работе блока 6 обслуживания. Поступающая по входу 34 необслуженная заявка производит "оценку ситуации" эа время ь„ од, которое определяется разрядностью регистра 46 3о и частотой генератора 44 блока 2 (фиг. 4). Заявка включает генератор

45 случайных импульсов с помощью реверсивного счетчика 43 и элемента

ИЛИ 40. Генератор 45 включен, пока в блоке 2 находится хотя бы одна заявка. Генератор 45 имитирует случайное время принятия решения заяв- ° кой. Если за < - время продвижения вспомогательного сигнала по УРС 40 блока 2 с генератора 45 поступает сигнал, то заявка проходит через элементы 38 и 39 на вход 37 блока 4.

В этом случае заявка остается в прежнем канале обслуживания. При 45 этом селективное гашение вспомо гательного сигнала в УРС блока 2 происходит точно так же, как и в блоке 6 обслуживания.

Если за время ь <„ дс генератора 45 не поступает сигнал, то считается, 316

10 что заявка "приняла решение" уйти из данного канала во второй канал.

Технически это осуществляется за счет того, что с генератора 45 за времяЙ, д не поступил сигнал селективного гашения. Следовательно, сигнал с и„ -го выхода регистра 46

4 поступает на выход 36 блока 2 и во второй канал обслуживания. Этот же сигнал поступает также на вычитаннщий вход реверсивного счетчика блока 8, где регистрируется как определенные потери для данного канала обслуживания. В итоге в блоке 8 регистрации определяется результат эффективности данного канала. Аналогично определяется эффективность второго канала.

Подключив счетчик импульсов к входу

9, можно определить число заявок И, поступивших в систему обслуживания.

Тогда блок регистрации первого канала дает число заявок N< обслуженных первым каналом, а блок результатов второго канала дает число заявок 17<, обслуженных им. Если обозначить число заявок, не получивших обслуживания к моменту времени и находящихся в очередях каналов обслуживания или в состоянии оценки ситуации через N, то оно будет равно

N = N - N 1.- -М

3 1 2

Тем самым можно вычислить вероят-, ностные характеристики данной системы обслуживания.

Технически второй канал обслуживания выполнен точно также, как и первый. Для придания ему свойств с другими характеристиками достаточ" но изменить разрядность УРС или частоту ГТИ.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает возможность моделирования СМО, близкой к реальной и может найти применение при оптимизации работы сложных дорогостоящих систем, где решение данной задачи аналитическим способом затруднительно или невозможно.

1099316

1099316

1099316

ФигЗ

1099316

Фиг.Ф

ВНВШИ Заказ 4373/40 Тираж 699 . Поутисное

Фиимэл ШШ Патэмт р Г Ужгород, ул. Проектная, 4