Устройство для моделирования систем массового обслуживания

Устройство для моделирования систем массового обслуживания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Соаетскик

Социапистическик

Республик

ОП ИСАНИЕ изов етения

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ нц898455

Ф

1 с

Ф (6 I ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 14. 05. 80 (21) 2924396/18-24 с присоединение««т заявки М " (23)ПриоритетОпубликовано 15 01 82. Ьк«ллетень . пе2

Дата опубликования описания 15 .01 .82 (51)М. Кл.

С 06 С 7/48

Всудврстввннмй камитет

СССР (53) УДК 681.3 (088. 8) па делам изааретений и открытий (72) Автор изобретения

И.B.ÈàðòûíîB

1 !

1r

1«,, „.

Одесский ордена Трудового Красного 3 мени«:- -Е- -«- от":." А, политехнический институт (7I ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ

МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

Изобретение относится к устройст-! вам вычислительной техники, предназначенным для моделирования систем массового обслуживания (CMO) с потерями.

Известны устройства для моделирования систем массового обслуживания, содержащие модель обслуживающего аппарата.

Эти устройства моделируют следую«0 щую задачу теории массового обслуживания: на некоторый обслуживающий аппарат поступает случайный поток требований. Требуется определить параметры выходного потока, если известны законы распределения временных интервалов между заявками и интервалов времени обслуживания.

Известны устройства, работа которых основана на электронно-импульсном. принципе, интервалы времени между заявками моделируются интервалами между короткими импульсами, а время обслуживания - временем пребывания

2 элемента, имеющего два устойчивых состояния, в состоянии "Занят". В таких устройствах процесс моделирования Ct10 с потерями сводится к сопоставлению временных интервалов между заявками и соответствующих им интервалов времени обслуживания. Если временной интервал между заявками больше интервала обслуживания - требование обслужится, в противном случае оно покидает систему. Формирование временных floTQKc в первоначально осуществляется эа счет получения величин невременного характера (случайных кодов)с последующим преобразованием их в пропорциональные временные интервалы. Работа таких генераторов основана на совпадении двух кодов - случайного и пропорционального времени, истекшему с момента возникновения случайного кода !11

Однако приборная реализация таких устройств приводит к громоздким и сложным схемам, содержащим больное

89845 количество логических элементов, счетчики, генераторы и т.п.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для моделиревания обслуживающего аппарата, содержащее генератор случайного, непрерывно изменяющегося напряжения и элементы И, отличающееся от ранее известных тем, что в него дополнительно введены ключ, квантователь, интегратор, or- 1p раничитель, инвертор, линия задержки и суммирующий усилитель. Устройст во предназначено для моделирования обслуживающего аппарата в СИО с no òeðíìí а его принцип действия осно» )5 ван на представлении временных интервалов между заявками и интервалов времени обслуживания амплитудными выборками из случайных, непрерывно изменяющихся напряжений и сведения © процесса обслувиввния к ик сопоставлению. Заявка считается обслувенной, .если амплитудная выборка, моделирующая временной интервал между заявками, больше амплитудной выборки, моде- 1 лирующей время обслуживания. В противном случае заявка считается потеряной. Представление временных интервалов амплитудными выборками позволило значительно упростить схемотех- © нические решения и представить результаты моделирования в виде, удобном для последующей обработки g 21.

Однако устройство имеет узкие функциональные возможности, так как с его

35 помощью можно моделировать только одноканальные СМО с потерями. В тоже . Cl время на практике остро стоит необходимость в моделировании многоканальных систем.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования многоканальных систем массового обслуживания с потерями.

Поставленная цель достигается

43 тем, что в устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор сигнала заявок, последовательно соединенные . генератор тактовых импульсов и элемент задержки, регистрирующий блок и модель обслуживающего аппарата, включающую,два элемента И, инвертор и последовательно соединенние гене" ратор сигнала обслуживания, ключ, М суммирующий усилитель и квантователь, другой вход суммирующего усилителя, соединен с выходом генератора сигнала заявок, управляющий вход квантователя подключен к выходу элемента задержки, первый вход первого элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, дополнительно введены группы моделей обслуживающего аппарата, а в каждой модели обслуживающего аппарата группы - интегратор и компаратор, причем информационный вход интегратора соединен с выходом квантователя, а выходсо входом компаратора, выход которого подключен ко второму входу первого элемента И, входу инвертора и первому входу второго элемента И, выход которого подключен к управляющему входу ключа, выход первого элемента И соединен с установочным входом интегратора. Первые входы первых элементов И, управляющие входы квантователей и вторые входы суммирующих усилителей группы моделей обслуживающего аппарата соединены соответственно, выходы интеграторов и первых эле ментов И группы моделей обслуживающего аппарата подключены к соответствующим выходам регистрирующего блока, второй вход второго элемента И первой модели обслуживающего аппарата соединен с шиной постоянного напряжения, а второй вход второго элеменk та И каждой последующей модели обслуживающего аппарата группы соединен с выходом инвертора предыдущей модели обслуживающего аппарата.

Предложенное устройство позволяет моделировать задачу определения параметров реальной СИО с упорядоченными приборами. В таких системах случайный поток заявок поступает на

N каналов. Если обслуживающий аппарат первого канала будет занят заявка поступает во второй канал, при его занятости - в третий и т.д. При занятости всех N каналов требование покидает систему.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит группу моделей l, -1» обслуживающих аппаратов (OA>, в состав которых входят генератор 2 сигнала обслуживания, вырабатывающий случайное, непрерывное отрицательное напряжение, амплитуды которого распределены в соответствии с законом распределения интервалов обс . луживания данного канала; ключ 3, 898455

11

2S

3S

SS

5 суммирующий усилитель 4, квантователь 5, работающий в режиме выборки - хранения, интегратор 6, компаратор 7, характеристика которого выбирается таким образом, чтобы на его выходе был разрешающий потенциал при нулевом или положительном напряжении на входе, элементы И 8 и 9 и инвертор 10, генератор 11 сигнала заявок, генератор 12 тактовых импульсов, элемент 13 задержки, регистрирующий блок 14, Принцип действия каждого ОА осно ван на представлении интервалов времени между завками и интервалов времени обслуживания амплитудными выборками и последующего их сопоставления.

Причем, если амплитудная выборка, моделирующая интервал времени между заявками, больше амплитудной выбор ки, моделирующей время обслуживания, считается, что заявка обслужена. В противном случае считается, что она .покидает систему.

Работа устройства синхронизируется двумя последовательностями импульсов. Импульсы последовательности Sl устанавливают нулевые напряжения на выходах интеграторов. Формирование импульсов последовательности S2 осуществляется по заднему фронту импульсов Sl с помощью элемента задержки 13.

flo импульсам последовательности S2 квантователи формируют выборку, эна чения которых сохраняются в течение всего периода. В исходном состоянии на выходах интеграторов всех ОА установлены нулевые напряжения,. гене- .. раторы заявок и обслуживания формируют непрерывные, случайно изменяющиеся напряжения, ключ 3 ОА1„ замкнут, так как на входы элемента И 9 поданы разрешающие напряжения, клю- чи последующих ОА разомкнуты, так как на первые входы элементов И 8 подается запрещающее напряжение с выходов инверторов предыдущей модели обслуживающего annapata. После пуска устройства, в момент времени t„ по импульсу последовательности Sg квантователи всех ОА сформируют амплитудные выборки из входных напряже" ний. Так как ключ 3 замкнут, процесс обслуживания будет моделироваться только s OA1 . Пусть в момент времени амплитуда генератора 1 больше, no абсолютной величине, амплитуды

Ь генератора обслуживания 2. Сформиро ванная на выходе квантователя 5 раз ность этих амплидут сохраняется до следующего момента квантователя и подается на вход интегратора 6. Выходное линейно возрастающее напряже". ние интегратора 6 к моменту t g (к моменту следующего квантования) достигает величины входного напряжейия (считается, что постоянная интегрирования у всех ОА равна единице).

Так-как ключи последующих OA разомкнуты, их квантователи в момент вре" мени й.! сформируют амплитудные выборки только иэ напряжения генератора, поэтому к моменту времени выходные напряжения интеграторов этих ОА будут положительными, что приведет к тому, что выходные напряжения компараторов будут разрешающими и им- пульс последовательности S предшествующий второму квантованию, через элементы И 8 установит на выходах интеграторов нулевые напряжения, переведя устройство в исходное положение. Пусть в момент времени tg амплитуда напряжения генератора меньше амплитуды напряжения генератора 2 (по абсолютной величине). Разность амплитуд, полученная на выходе квантователя 5, будет интегрироваться интегратором 6. Линейно возрастающее отрицательное напряжение интегратора 6 приведет к раэмыканию ключа 3 и замыкаюнию ключа ОА1 . B свою оче- редь квантователи 0А1, ОЛ1>,...ОА1 в момент времени t сформйруют амплитудные выборки только из напряжения генератора заявок 11. Тогда к моменту времени С5 на выходах интеграторов этих ОА появятся положительные напряжения. Так как выходные напряжения компараторов ОА1, ОА1 >..., ОА1ц после второго квантования разрешающие, импульс последовательности S „, пред-: шествующий моменту времени с5, установит на выходах их интеграторов нулевые напряжения.

Таким образом, при первом квантоев-, нии был смоделирован случай поступления заявки в систему, ее обслужи вания первым ОА и освобождения всех каналов до прихода следующей заяв" ки. При втором квантовании моделировался случай, когда А01 занятый обслуживанием заявки не освободился до привода следующей заявки.

Это должно привести к поступлению следующей (третьей заявки на последующий OA). Работа ОА1 при третьем квантовании моделирует этот случай и аналогична работа ОА1 в моменты времени t M tj в зависимости от соотношения амплитуд на выходе интегратора ОА1 к моменту времени t4 может быть получено как положительное, так и отрицательное напряжение. При этом квантователи формируют амплитудные выборки только из положительного напряжения генератора 11. Сформированная квантователем 5 ОА1 в момент времени е3амплитудная выборка из положительного напряжения генератора 11 суммируется с отрицательным напряжением интегратора. В зависимости от соотношения

ЗО этих величин к моменту времени t4 на выходе интегратора 6 может быть получено как отрицательное, так и положительное напряжение. Пусть на выходах интеграторов ОА1 и ОА1 к моменту времени t сформированы отрицательные напряжения. Это приведет к размыканию ключа ОА1 и замыка-! нию ключа ОА1>. После установки на выходах интеграторов ОА1, ОА14, 30

ОА1 g импульсом последоват ел ь ности S нулевых напряжений моделируется случай поступления заявки на ОА1,работа которого при квантовании в момент,,времени с4аналогична работе ОА1 в моменты времени й„и t . После квантования, в момент времени t возможно освобождение обслуживающих аппаратов или переход системы в другое. более сложное состояние и так далее.

Выходные сигналы интеграторов и элементов И 8 поступают на регистрирующий блок 14, Вся информация, определяющая показатели эффективности Модели СМО, заложена в выходном сигнале интегратора. Положительное значение напряжения, полученное на его выходе перед моментами квантований, определяет простои ОА при обслуживании заявки, а их сумма -общее время простоя. Наоборот, отрицательное напряжение интегратора свидетельствует о его перегрузке.

При необходимости, закон обслуживания легко регулируется в каждом канале путем изменения параметров ге-.5$ нератора сигнала обслуживания. Это позволяет моделировать многоканальные системы с различными производи5 8 тельностЯми ОА Общая настроика моде ли включает подбор нужных коэффициентов усиления всех генераторов и определения постоянных интегрирования.

Формула изобретения

Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор сигнала заявок, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и элемент задержки, регистрирующий блок и модель обслуживающего аппарата, включающую два элемента И, инвертор и последовательно соединенные генератор сигнала обслуживания, ключ, суммирующий усилитель и квантователь, другой вход суммирующего усилителя, соединен с выходом генератора сигнала заявок, управляющий вход квантователя подключен к выходу элемента задержки, первый вход первого элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет моделирования многоканапьных систем массового обслуживания с отказами, устройство содержит группу моделей обслуживающего аппарата, а в каждую модель обслуживающего аппарата группы введены интегратор и компаратор, причем информационный вход интегратора соединен,с выходом; квантователя, а выход - со входом компаратора, выход которого подключен ко второму входу первого элемента И, входу инвертора и первому входу второго. элемента И, выход которого подключен к управляющему входу ключа, выход первого элемента И соединен с установочным входом интегратора, первые входы первых элементов И, управляющие входы квантователей и вторые входы суммирующих усилителей группы моделей обслуживающего аппарата соединены соответственно, выходы интеграторов и первых элементов И группы моделей обслуживающего аппарата подключены к соответствующим выходам регистрирующего блока, второй вход второго элемента И первой модели обслуживающего аппарата соединен с шиной постоянного напряжения, а второй вход второго элемента И каждой последующей модели обслуживающего аппарата группы соединен с вы898455 ходом инвертора предыдущей модели обслуживающего аппарата.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

) . Авторское свидетельство СССР

11 190060, кл.С 06 С, 7/48, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 1 2755053 у кл. G 06 G 7/48, 1979 (прототип).