ГЕНЕРАТОР МОДЕЛИРОВАНИЯ ПОТОКОВ ЗАЯВОК В СИСТЕМАХ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ
GENERATOR TO MODEL FLOWS OF APPLICATIONS IN MASS SERVICE SYSTEMS

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для статистического моделирования потоков заявок в системах массового обслуживания.
Известен генератор пуассоновского потока импульсов, содержащий последовательно соединенные генератор равномерно распределенных случайных чисел, цифроаналоговый преобразователь, блоки сравнения, прерыватель, формирователь импульсов, генератор экспоненциального напряжения, блок усреднения и сумматор [1].
Недостатками известного устройства являются низкие функциональные возможности, не позволяющие моделировать потоки заявок, описываемые потоками Эрланга n-го порядка (n>1).
Известно устройство [2], содержащее задающий генератор, генератор линейного напряжения, сумматор, делитель, логарифмический усилитель, первый блок умножения, первый элемент запрета, первый элемент ИЛИ, блок сравнения, формирователь импульсов, генератор равномерно распределенных случайных чисел, первый цифроаналоговой преобразователь, второй блок умножения, второй элемент ИЛИ, триггер, второй генератор равномерно распределенных случайных чисел, второй цифроаналоговый преобразователь, второй элемент запрета, третий элемент ИЛИ, генератор экспоненциального напряжения, третий элемент запрета и блок задания постоянных коэффициентов.
Недостатками устройства являются низкие функциональные возможности, не позволяющие моделировать потоки заявок, описываемые потоками Эрланга n-го порядка (n>2).
Наиболее близким к заявленному является «Генератор моделирования потока заявок в системах массового обслуживания» [3], выбранный в качестве прототипа и являющийся основным техническим решением.
Генератор [3] моделирования потока заявок в системах массового обслуживания содержит задающий генератор, генератор экспоненциального напряжения, генератор равномерно распределенных случайных чисел, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), первый, второй элементы ИЛИ, блок сравнения, вход и выход устройства.
Прямой выход триггера подключен к управляющему входу элемента запрета. Выход задающего генератора соединен с соответствующим входом первого элемента ИЛИ, ко второму входу которого и счетному входу триггера подключен выход формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом блока сравнения. Выход первого элемента ИЛИ подключен через генератор равномерно распределенных чисел к входу ЦАП, выход задающего генератора также соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, ко второму входу которого подключен выход формирователя импульсов, а выход второго элемента ИЛИ соединен с входом запуска генератора экспоненциального напряжения, выход которого подключен к первому входу блока сравнения. Выход ЦАП соединен со вторым входом блока сравнения, выход формирования импульсов подключен также к информационному входу элемента запрета, выход которого является выходом генератора. Вход генератора соединен с входом блока умножения, выход которого подключен к управляющему входу генератора экспоненциального напряжения.
Недостатком данного устройства является ограниченность функциональных возможностей, заключающаяся в том, что оно не обеспечивает моделирование потоков заявок Эрланга n-го порядка для n>2.
Целью данного изобретения является расширение функциональных возможностей генератора для моделирования подтока заявок в системах массового обслуживания, заключающихся в осуществлении моделирования множества потоков заявок Эрланга n-го порядка, где n>2.
Указанная цель достигается тем, что в устройство дополнительно вводятся блок из n-1 элементов ИЛИ, группа из n-1 блоков умножения на 2, 3, 4, …, n-1, блок из n-1 генераторов экспоненциального напряжения, блок из n-1 элементов сравнения, блок из n-1 формирователей импульсов, блок из n-1 элементов запрета, блок из n-1 триггеров при соответствующей схеме соединения их между собой и остальными элементами устройства (n>2).
Сравнительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием дополнительных элементов при соответствующем схемном решении.
Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения «новизна».
Сравнение заявляемого устройства с другими аналогичными техническими решениями показывает, что благодаря дополнительному введению в состав устройства блока из n-1 элементов ИЛИ, группы из n-1 блоков умножения на 2, 3, 4, …, n-1, блока из n-1 генераторов экспоненциального напряжения, блока из n-1 элементов сравнения, блока из n-1 формирователей импульсов, блока из n-1 элементов запрета, блока из n-1 триггеров для n>2 при соответствующей схеме соединения их между собой и остальными элементами устройства появляются новые свойства заявляемого устройства, проявляющиеся в расширении его функциональных возможностей, а именно в осуществлении моделирования множества потоков заявок Эрланга n-го порядка, где n>2. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «существенные отличия»
На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
Генератор для моделирования потоков заявок в системах массового обслуживания содержит задающий генератор 1, блок из n-1 генераторов экспоненциального напряжения 2, 2, …, 2, n>2, генератор 3 равномерно распределенных случайных чисел, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 4, блок из n-1 элементов ИЛИ 5, 5, …, 5, n>2, элемент ИЛИ 6, блок из n-1 элементов сравнения 7, 7, …, 7, n>2, блок из n-1 формирователей импульсов 8, 8, …, 8, n>2, блок из n-1 элементов запрета 9, 9, …, 9, n>2, блок из n-1 триггеров 10, 10, …, 10, n>2, группу из n-1 блоков умножения на 2, 3, 4, …, n-1, n>2, вход 12 и выходы 13, 13, …, 13 устройства, n>2.
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
Прямые выходы триггеров 10, 10, …, 10, из блока подключены к управляющим входам соответствующих элементов запрета 9, 9, …, 9, n>2, блока. Выход генератора 1 соединен с первым входом элемента ИЛИ 6, к последующим входам которого и счетным входам триггеров 10, 10, …, 10 блока подключены выходы соответствующих формирователей импульсов 8, 8, …, 8 блока, входы которых соединены с выходами соответствующих элементов сравнения 7, 7, …, 7 блока. Выход элемента 6 подключен через генератор 3 равномерно распределенных случайных чисел к входу ЦАП 4, выход генератора 1 также соединен с первыми входами элементов ИЛИ 5, 5, …, 5 блока, ко вторым входам которых подключены выходы соответствующих формирователей импульсов 8, 8, …,8 блока, а выходы элементов ИЛИ 5 блока соединены с входами запуска соответствующих генераторов экспоненциального напряжения 2, 2, …, 2 блока, выходы которых подключены к первым входам соответствующих элементов сравнения 7, 7, …, 7 блока. Выход ЦАП 4 соединен со вторыми входами элементов сравнения 7, 7, …, 7 блока, выходы формирователей импульсов 8, 8, …, 8 блока подключены также к информационным входам соответствующих элементов запрета 9, 9, …, 9 блока, выходы которых являются выходами 13, 13, …, 13 генератора. Вход 12 генератора соединен с входами блоков умножения 11, 11, …, 11 группы, выходы которых подключены к управляющим входам соответствующих генераторов экспоненциального напряжения 2, 2, …, 2 блока.
Генератор для моделирования потоков заявок работает следующим образом.
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
i
Триггеры 10, 10, …, 10 находятся в единичном состоянии. На входе 12 генератором устанавливается значение параметра моделируемого потока. В блоке 11 умножения происходит удвоение параметра потока, в блоке 11 умножения происходит утроение параметра потока и так далее, в блоке 11 происходит умножение параметра потока на n(n>2). Задающий генератор 1 вырабатывает импульс, запускающий устройство в работу. С приходом импульса на выходах генераторов 2, 2, …, 2 экспоненциального напряжения блока в соответствии с кодами, поступающими с выходов блоков умножения 11, 11, …, 11 группы, вырабатываются соответствующие возрастающие по экспоненте напряжения. Одновременно импульс от задающего генератора 1 через элемент ИЛИ 6 поступает на вход генератора 3 равномерно распределенных случайных чисел. По приходу импульса генератор 3 равномерно распределенных случайных чисел вырабатывает код, в соответствии с которым находится величина напряжения на выходе ЦАП 4. Элементы сравнения 7, 7, …, 7 блока вырабатывают сигналы при установлении на выходах генераторов 2, 2, …, 2 блока и ЦАП 4 равных значений напряжений. Таким образом, в каждом элементе сравнения 7, 7, …, 7 блока сравниваются текущие значения сигналов  и P, где k=1, …, n-1 - номер элемента сравнения в блоке.
1
1
2
2
В момент выполнения соотношения  сигнал с выхода элемента сравнения 7 формируется в виде импульса в формирователе 8. В момент выполнения соотношения  сигнал с выхода элемента сравнения 7 формируется в виде импульса в формирователе 8 и так далее.
n-1
n-1
В момент выполнения соотношения  сигнал с выхода элемента сравнения 7 формируется в виде импульса в формирователе 8, n>2.
i
1
i
Так как в момент времени t при i=1, 3, 5, 7, … элемент 9 закрыт, то моменты поступления заявок t будут определяться моментами выполнения соотношения
1
Следовательно, поток заявок на выходе устройства 13 формируется из простейшего потока путем исключения одной заявки с сохранением каждой второй заявки, т.е. поток заявок описывается распределением Эрланга второго порядка.
i
2
i
Так как в момент времени t при i=1, 4, 7, 10, … элемент 9 закрыт, то моменты поступления заявок t будут определяться моментами выполнения соотношения
2
Следовательно, поток заявок на выходе устройства 13 формируется из простейшего потока путем исключения двух заявок с сохранением каждой третьей заявки, т.е. поток заявок описывается распределением Эрланга третьего порядка и так далее.
i
n-1
i
Так как в момент времени t при i=1,n+1,2n+1,3n+1,… элемент 9 закрыт, то моменты поступления заявок t будут определяться моментами выполнения соотношения
n-1
Следовательно, поток заявок на выходе устройства 13 формируется из простейшего путем исключения n-1 заявки, n>2, т.е. поток заявок описывается распределением Эрланга n-го порядка.
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
1
2
n-1
Формирователи импульсов 8, 8, …, 8 блока вырабатывают импульсы, которые поступают на счетные входы соответствующих триггеров 10, 10, …, 10 блока, на информационные входы соответствующих элементов запрета 9, 9, …, 9 блока и на первые входы соответствующих элементов ИЛИ 5, 5, …, 5 блока и на соответствующие входы элемента ИЛИ 6, по обратному фронту импульсов соответствующие триггеры 10, 10, …, 10 блока изменяют свое состояние и открывают соответствующие элементы запрета 9, 9, …, 9 блока для прохождения соответствующего следующего импульса. Импульсы с выходов соответствующих формирователей 8, 8, …, 8 блока через соответствующий элемент ИЛИ 5, 5, …, 5 блока запускают соответствующий генератор экспоненциального напряжения 2, 2, …, 2 блока и через элементы ИЛИ 6 генератор 3 равномерно распределенных случайных чисел.
1
2
n-1
Таким образом, на выходах 13, 13, …, 13 генератора для моделирования потоков заявок в системах массового обслуживания через временные интервалы, распределенные соответственно по закону Эрланга второго, третьего и так далее до n-го порядка, вырабатываются импульсы, моделирующие поступление заявок.
Положительный результат от внедрения изобретения выражается в том, что предлагаемое устройство позволяет моделировать множество потоков заявок Эрланга 2, 3, …, n-го порядка (n>2) параллельно.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №842766, 1979, МКИ G06F 15/20.
2. Авторские свидетельство СССР №1117646, 1984, МКИ G06F 15/20.
3. Патент РФ, RU 2271564 C1, 10.03.2006 г., МПК G06F 7/58 (2006.01) (прототип).