устройство для моделирования системы массового обслуживания

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ, содержащее первый канал обслуживания заявок, включающий генератор потока заявок, счетчик поступивших заявок, счетчик заявок, получивших отказ в обслуживании, блок случайных временных задержек, реверсивный счетчик занятых каналов, реверсивный счетчик длины очереди, четыре элемента И, три элемента запрета, два элемента ИЛИ, ждущий генератор кодов длины очереди и схему сравнения, причем выход генератора поступивших заявок соединен со счетным входом счетчика поступивших заявок, первым входом первого элемента И и информационным входом первого элемента запрета, выход первого элемента запрета подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого и вычитающий вход реверсивного счетчика длины очереди соединены с выходом второго элемента И, первый вход которого и управляющий вход второго элемента запрета соединены с выходом второго элемента ИЛИ, входы которого подключены соответственно к разрядным выходам реверсивного счетчика длины очереди, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом блока случайных временных задержек, выход которого подключен к второму входу второго элемента И и информационному входу второго элемента запрета, выход первого элемента И соединен с информационным входом третьего элемента запрета и первым входом третьего элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика заявок, получивших отказ в обслуживании, суммирующий вход реверсивного счетчика длины очереди соединен с выходом третьего элемента запрета, выход "Равно" схемы сравнения соединен с управляющим входом третьего элемента запрета и вторым входом третьего элемента И, информационные входы первой группы схемы сравнения подключены соответственно к разрядным выходам реверсивного счетчика очереди, информационные входы второй группы схемы сравнения соединены соответственно с информационными выходами ждущего генератора кодов длины очереди, выход четвертого элемента И подключен к входу запуска ждущего генератора кодов длины очереди, управляющий вход первого элемента запрета и второй вход первого элемента И подключены к выходу четвертого элемента И, входы которого соединены соответственно с разрядными выходами реверсивного счетчика занятых каналов, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования обслуживания неоднородного потока, состоящего из типов заявок с абсолютными приоритетами и различными распределениями времени обслуживания, оно дополнительно содержит в первом канале обслуживания заявок третий, четвертый и пятый элементы ИЛИ, пятый и шестой элементы И, четвертый и пятый элементы запрета и дополнительный элемент И и n - 1 каналов обслуживания заявок, каждый из которых включает генератор потока заявок, счетчик поступивших заявок, счетчик заявок, получивших отказ в обслуживании, блок случайных временных задержек, реверсивный счетчик длины очереди, схему сравнения, ждущий генератор кодов длины очереди, первый, второй и третий элементы И, первый, второй и третий элементы запрета, первый и второй элементы ИЛИ, j-й канал обслуживания заявок (j=) включает дополнительный элемент И и четвертый элемент запрета, причем в каждом (n - 1)-м канале обслуживания заявок выход генератора поступивших заявок соединен со счетным входом счетчика поступивших заявок, первым входом первого элемента И и информационным входом первого элемента запрета, выход первого элемента запрета подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, первый вход второго элемента И и управляющий вход второго элемента запрета соединены с выходом второго элемента ИЛИ, входы которого подключены соответственно к разрядным выходам реверсивного счетчика длины очереди, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом блока случайных временных задержек, выход которого подключен к второму входу второго элемента И и информационному входу второго элемента запрета, выход первого элемента И соединен с информационным входом третьего элемента запрета и первым входом третьего элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика заявок, получивших отказ в обслуживании, суммирующий вход реверсивного счетчика длины очереди соединен с выходом третьего элемента И, информационные входы первой группы схемы сравнения подключены соответственно к разрядным выходам реверсивного счетчика длины очереди, информационные входы второй группы схемы сравнения соединены соответственно с информационными выходами ждущего генератора кодов длины очереди, вход запуска ждущего генератора кодов длины очереди, второй вход первого элемента И и управляющий вход первого элемента запрета каждого (n - 1)-го канала обслуживания заявок подключены к выходу четвертого элемента И первого канала обслуживания заявок, выходы вторых элементов И n - 1 каналов обслуживания заявок соединены с группой входов третьего элемента ИЛИ первого канала обслуживания заявок, выход которого подключен к управляющему входу четвертого элемента запрета и первому входу дополнительного элемента И своего канала, в первом канале обслуживания заявок выход второго элемента ИЛИ соединен с информационным входом четвертого элемента запрета и вторым входом дополнительного элемента И, выход которого подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика длины очереди, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с суммирующим входом счетчика занятых каналов, вычитающий вход которого подключен к выходу пятого элемента И, первый вход которого соединен с выходом пятого элемента ИЛИ и информационным входом пятого элемента запрета, выход которого подключен к входу третьего элемента ИЛИ, выход шестого элемента И соединен с управляющим входом пятого элемента запрета и вторым входом пятого элемента И, выходы первых элементов запрета всех каналов обслуживания заявок подключены к входам четвертого элемента ИЛИ первого канала обслуживания заявок, выходы вторых элементов запрета всех каналов обслуживания заявок соединены с входами пятого элемента ИЛИ первого канала обслуживания заявок, выходы вторых элементов ИЛИ всех каналов обслуживания заявок подключены к инверсным входам шестого элемента И первого канала обслуживания заявок, выход четвертого элемента запрета первого канала обслуживания заявок соединен с информационным входом четвертого элемента запрета второго канала обслуживания заявок, выход четвертого элемента запрета j-го канала обслуживания заявок подключен к информационному входу четвертого элемента запрета и второму входу дополнительного элемента И (j + 1)-го канала обслуживания заявок, выход четвертого элемента запрета (n - 1)-го канала обслуживания заявок соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и вычитающим входом реверсивного счетчика длины очереди n-го канала обслуживания заявок, в j-м канале обслуживания заявок выход дополнительного элемента И подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика длины очереди и второму входу первого элемента ИЛИ.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения специализированных средств электронного моделирования.

Известно устройство для моделирования системы массового обслуживания, содержащее генератор потока заявок, счетчик поступающих заявок, счетчик заявок, получивших отказ в обслуживании, блок случайных временных задержек, реверсивный счетчик занятых каналов, реверсивный счетчик длины очереди, четыре элемента И, три элемента запрета, два элемента ИЛИ [1].

Недостатком известного устройства является ограниченность применения в электронном моделировании для исследования реальных систем массового обслуживания при обслуживании неоднородного входящего потока задач.

Наиболее близким к изобретению является устройство для моделирования системы массового обслуживания [2], содержащее генератор потоков заявок, счетчик поступивших заявок, счетчик заявок, получивших отказ в обслуживании, блок случайных временных задержек, реверсивный счетчик занятых каналов, реверсивный счетчик длины очереди, четыре элемента И, три элемента запрета, два элемента ИЛИ, ждущий генератор кодов длины очереди и схему сравнения.

Недостатком известного устройства является ограниченность применения в электронном моделировании для исследования систем массового обслуживания при реализации n типов заявок с абсолютными приоритетами.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет моделирования обслуживания неоднородного потока, состоящего из типов заявок с абсолютным приоритетом и различными распределениями времени обслуживания.

На чертеже представлена структурная схема устройства для моделирования системы массового обслуживания.

Устройство содержит n каналов обслуживания заявок I₁-I_n, каждый из которых включает генератор 1 потока заявок, третий элемент И 2, первый элемент И 3, второй элемент И 4, счетчик 5 заявок, получивших отказ в обслуживании, второй элемент ИЛИ 6, первый элемент ИЛИ 7, третий элемент 8 запрета, первый элемент 9 запрета, второй элемент 10 запрета, счетчик 11 поступивших заявок, блок 12 случайных временных задержек, реверсивный счетчик 13 длины очереди, схему 14 сравнения, ждущий генератор 15 кодов длины очереди. Кроме того, первый канал 1 обслуживания заявок включает реверсивный счетчик 16 занятости каналов, четвертый элемент И 17, шестой элемент И 18, четвертый и пятый элементы ИЛИ 19, 20, пятый элемент И 21, пятый элемент 22 запрета, третий элемент ИЛИ 23, каналы обслуживания заявок с первого по n-1 также включают четвертый элемент 24 запрета и дополнительный элемент И 25.

Устройство работает следующим образом.

Импульс, поступивший с любого из генераторов 1 потока заявок (различного приоритета) через соответствующий элемент 9 запрета, элемент ИЛИ 19 на суммирующий вход реверсивного счетчика 16 занятых каналов, увеличивает его код на 1, что означает занятие одного канала. Импульс на выходе блока 12 случайной временной задержки появляется через время, равное случайной длительности обслуживания, затем поступает через соответствующий элемент 10 запрета, элемент ИЛИ 20, элемент И 21 на вычитающий вход реверсивного счетчика 16 занятых каналов и уменьшает его код на 1, имитируя тем самым освобождение одного канала.

В момент времени, когда все каналы заняты, на выходе элемента И 17 появляется сигнал, который закрывает элементы 9 запрета всех каналов и открывает элементы И 3. Импульс с любого из генераторов 1 через соответствующий открытый элемент И 3 и соответствующий элемент 8 запрета поступает на суммирующий вход соответствующего реверсивного счетчика 13 счетчиков длины очереди, увеличивает его код на 1, что означает появление в очереди еще одной заявки данного приоритета.

На выходе соответствующего элемента ИЛИ 6 появляется сигнал, который открывает соответствующий элемент И 4 и закрывает соответствующий элемент 10 запрета.

Если импульс поступает с блока 12 случайных временных задержек группы первого канала и имеется сигнал на выходе элемента ИЛИ 6 первого канала, то через открытый элемент И 4 первого канала он поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 13 первого канала и одновременно с этим через элемент ИЛИ 7 первого канала на вход блока 12, имитируя тем самым принятие на обслуживание одной из заявок наивысшего приоритета, стоящих в очереди.

Если импульс поступает с любого блока 12 случайного времени задержки и нет сигнала с элемента ИЛИ 6 соответствующего канала, но имеется хотя бы один сигнал с какого-либо элемента ИЛИ 6 других каналов, то он поступает через соответствующий элемент 10 запрета, элемент ИЛИ 20, элемент 22 запрета, который открыт сигналом с элемента И 18, через элемент ИЛИ 23, элемент И 25 первого канала, элемент ИЛИ 7 на вход блока 12 случайных временных задержек и на вычитающий вход реверсивного счетчика 13 длины очереди, тем самым имитируется принятие на обслуживание заявки наивысшего приоритета, стоящей в очереди. В случае, если нет сигнала на выходе элемента ИЛИ 6, и есть сигнал на выходе элемента ИЛИ 6, то этот импульс с элемента ИЛИ 23 поступает через элемент 18 запрета, элемент И 25, элемент ИЛИ 7 на вход блока 12 случайных временных задержек группы и на вычитающий вход реверсивного счетчика 13 длины очереди группы, тем самым имитируется принятие на обслуживание заявки приоритета второго уровня, стоящей в очереди.

Если нет сигнала на выходе элемента ИЛИ 6, то этот импульс поступает через открытый элемент 24 запрета на следующий канал устройства, который работает аналогично. Если отсутствуют сигналы на всех от первого до n-1 элементах ИЛИ 6, то этот импульс поступает через элемент ИЛИ 7 последнего канала на блок 12 случайных временных задержек последнего канала и на вычитающий вход реверсивного счетчика 13 длины очереди группы, тем самым имитируется принятие на обслуживание заявки приоритета наиболее низшего уровня, стоящей в очереди.

Если импульс поступает с любого, кроме блока 17 случайных временных задержек первого канала, и есть сигнал на выходе соответствующего элемента ИЛИ 6, то этот сигнал поступает через элемент ИЛИ 23 на первый канал устройства и оно работает аналогично, тем самым имитируется конец обслуживания заявки и приоритетный выбор на обслуживание очередной, находящейся в очереди. Ждущие генераторы 15 кодов длины очереди группы запускаются передним фронтом сигнала, который появляется на выходе элемента И 5, когда число освободившихся каналов исчерпано. На выходе генераторов 15 устанавливаются случайные коды длины очереди, которые поступают на входы соответствующих схем 14 сравнения группы. В случае совпадения кодов на выходах схем 14 сравнения появляются сигналы, означающие, что свободных мест в очереди заявок соответствующего приоритета нет, которые закрывают соответствующие элементы И 2. В этом случае импульсы от генераторов 1 группы через соответствующие элементы И 3 и 2 поступают на соответствующие счетчики 5.