Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Ответы на вопросы по СА и ИО1.doc
Скачиваний:
14
Добавлен:
01.03.2025
Размер:
6.8 Mб
Скачать

5. Классификация и характеристики смо. Понятие системы массового обслуживания

С истемы массового обслуживания (СМО) - системы специального вида, реализующие многократное выполнение однотипных задач. В СМО можно выделить:

1) входящий поток;

2) очередь;

3) каналы обслуживания;

4) выход. поток обслуженных заявок.

Пропускная сп-ть (ПС) СМО зависит от: характера потока заявок, числа каналов обслуживания и их производительности, от правил организации.

Характеристики эффективности СМО:

1. Показатели эффективности использования СМО

• Абсолютная ПС— среднее число заявок, кот. м обслужить СМО в 1 времени.

• Относительная ПС — отношение среднего числа заявок, обслуживаемых СМО в единицу времени, к среднему числу поступивших заявок за это же время.

• Средняя продолжительность периода занятости СМО.

• Коэффициент использования СМО — средняя доля времени, в течение которого СМО занята обслуживанием заявок, и т.п.

2. Показатели качества обслуживания заявок

• Среднее время ожидания заявки в очереди.

• Среднее время пребывания заявки в СМО.

• Вероятность отказа заявке в обслуживании без ожидания.

• Вероятность, что поступ. заявка немедленно будет принята к обслуживанию.

• Закон распределения времени ожидания заявки в очереди.

• Закон распределения времени пребывания заявки в СМО.

• Среднее число заявок, находящихся в очереди.

• Среднее число заявок, находящихся в СМО, и т.п.

  1. Показатели эффективности функционирования пары «СМО — потребитель» (вся совокупность заявок/ их источник). Используется, если доход от обслуживания заявок, и затраты на обслуживание измеряются в одних и тех же единицах.

Поток событий и его свойства

Поток событий – последовательность однородных событий, следующих друг за другом в общем случае в случайные моменты времени. 3 свойства:

  • Стационарный или нестационарный; Стационарный – в разные интервалы времени в среднем получаем одни и те же характеристики.

  • С последействием и без последействия; Если вероятность появления события не зависит на определенном интервале от предыдущих, интервалов, то без последействия.

  • Ординарный и неординарный. Если вероятность, что на элементарном интервале времени произойдет больше 1 события равно 0, то ординарный.

Если поток обладает стационарностью, без последействия и ординарностью, то он простейший (стационарный пуассоновский). Пуассоновский закон:

- функция распределения; - плотность вероятности

λ –интенсивность потока (λ=const – стационарный поток); m-число событий.

Потоки Пальма –потоки, в которых интервал времени является независимым и с одинаковым распределением. Их подмножество– потоки Эрланга. Его получают, просеивая простейший поток. Если после просеивания остается каждое k-е событие, то получаем поток Эрланга k-го порядка.

Математическое изучение СМО упрощается, если протекающий в ней СП - марковский. СП марковский (процесс без последействия), если вероятность любого состояния СМО в будущем зависит только от ее состояния в настоящем и не зависит от ее состояний в прошлом. Работа СМО описывается с помощью линейных дифференциальных уравнений первого порядка, а в предельном  режиме — с помощью линейных алгебраических уравнений; Все потоки событий, под воздействием которых происходят переходы системы из состояния в состояние, - пуассоновские.

Уравнения Холмогорова

Условие наступления предельного стационарного режима: если система имеет конечное число состояний, из каждого можно попасть в другое за конечное число шагов – предельные вероятности не зависят от начального состояния. При предельных вероятностях их производные равны 0.

Процессы гибели и размножения

6. Графы и показатели СМО с простейшими потоками.

Одноканальная система с отказами

Известны λ и μ одного канала.

λ – интенсивность входного потока заявок (среднее число заявок в единицу времени)

μ – интенсивность обслуживания (1/ среднее время обслуживания заявки)

2 состояния: канал занят или свободен.

; ; ;

- относительная ПС; - абсолютная ПС

Многоканальная система с отказами

Все каналы идентичны. Поток ординарный. S0 – все каналы свободны. S1 – 1 занят, остальные свободны. S2 – 2 канала заняты, остальные свободны. … Sn – все n каналов заняты. - приведенная интенсивность

;

; ; ; ; … ; ; ; ; ; ; - среднее число занятых каналов.

Одноканальная система с ожиданием

m – число мест в очереди. S0 – канал свободен, очереди нет.

S1 – канал занят, очереди нет. S2 –канал занят, одна заявка в очереди.

S3 –канал занят, 2 заявки в очереди. … Sm+1 – канал занят, все места в очереди заняты.

; ; ; ;… ;

; ;

; ; ;

; ; ;

Если ,то:

  • Если , то в системе наступает установившийся режим.

  • Если , то система не придет никогда в установившееся состояние, будет неограниченно расти очередь.

n-канальная система с ожиданием

; ; …; ; ; ; …;

; ; ; ; ;

Если ,то при в системе наступает установившийся режим.

Многоканальная система с ограниченным временем ожидания

λу(у нас в лекциях ν -ню) – интенсивность ухода.

; ; ;

;

Замкнутые СМО

Входящий поток зависит от состояния системы. Пример: офис, где n комп-в. 1 человек отвечает за их ремонт. λ – интенсивность выхода из строя 1 компа. S0 – все компы исправны. S1 – 1 компьютер не исправен, остальные исправны.

; ; … ; ; ; ;

- среднее число заявок в системе; - исправны в среднем

; ; ; ;

7. Примеры задач ЛП: игра 2 лиц как з. ЛП, транспортная задача.

Игра двух лиц с нулевой суммой как задача линейного программирования

Рассмотрим платежную матрицу игры двух лиц, не имеющую седловых точек,

B1

B2

Bn

A1

U11

U12

U1n

A2

U21

U22

U2n

Am

Um1

Um2

Umn

где платежи Uij - выигрыши игрока A.

Р ешение в области смешанных стратегий. Пусть X=(x1,x2,…,xm) – распределение вероятностей на стратегиях игрока A. По принципу гарантированного результата будет выбрано такое распределение X *, которое макс-ет наименьший ожидаемый выигрыш Обозначим через минимальный ожидаемый выигрыш; не больше каждого ожидаемого выигрыша, цель – максимальный выигрыш, то приходим к следующей эквивалентной задаче

L=max при ограничениях , хi0. ...

Это обычная линейная задача, оптимальное значение критерия которой L*=* есть цена игры. Ее решение определяет оптимальное поведение игрока А.

Для игрока B линейная модель строится аналогично, но тот же критерий минимизируется, так как уже имеет смысл максимального проигрыша, а ограничения на вероятности yj соответствуют строкам платежной матрицы и записываются как неравенства “меньше или равно”.