Számítógép-rendszerek fontos jellemzői (Hardver és Szoftver):

Átírás

1 B Motiváció B Motiváció Számítógép-rendszerek fontos jellemzői (Hardver és Szoftver): Helyesség Felhasználóbarátság Hatékonyság Modern számítógép-rendszerek: Egyértelmű hatékonyság (például hálózati hatékonyság) Minden felhasználó rendelkezik saját munkaállomással, PC-vel vagy terminállal Nagyon gyakran minimális teljesítmény szükséges, pl. valós idejű rendszerek A számítógép-rendszerek elfogadása szempontjából fontos a hatékonyság A hatékonyság fontos szempont számítógép vásárlásakor is Módszerek a hatékonyság növelésére Mérés, modellezés és hatékonyságkiértékelés Fontos: kivitelezés, fejlesztés,összehangolás, rendszerek összehasonlítása B.5

2 Hatékonyságjellemzők B Motiváció Válaszolási idő, rendszeridő, tartózkodási idő Áteresztőképesség CPU kihasználtság Perifériák és csatornák kihasználtsága Sorhossz Határidők Gyorsítás Hozzáférhetőség, megbízhatóság Hatékonyságjellemzők adott rendszerparaméterek mellett? Optimális hatékonyságjellemzők változtatható rendszerparaméterek esetén? B.6

3 B.1 Áttekintés B.1 Áttekintés Számítógép-rendszerek hatékonyságkiértékelése Mérés Modellezõ eljárások Hardver monitor Szoftver monitor Analitikus modellezés Szimuláció B.7

4 B.1 Áttekintés Valós rendszer (Hardver, szoftver, terhelés) Rendszer hozzáférhető Rendszer nem hozzáférhető: - nem létezik Vizsgálat a rendszerrel Modellezés - túl nehéz vagy túl veszélyes a vizsgálat Modellek: - Hardver - Szoftver - Terhelés Monitorok Teljesítményvizsgálat Szintetikus Jobok A modell vizsgálata Szimuláció, Analitikus módszerek Hatékonyság B.8

5 B.2 Modelltípusok B.2 Modelltípusok Sorbanállási hálózat modell: Rendszer jellemzése sorokkal, kiszolgálókkal és élekkel Stream of new jobs Disk CPU Printer Stream of completed jobs Magnetic Tape B.9

6 Petri háló: B.2 Modelltípusok Rendszer jellemzése: Helyekkel és átmenetekkel Élekkel a helyek és az átmenetek ill. az átmenetek és a helyek között A helyeken lévő tokenekkel Egyszerű példa: B.10

7 B.2 Modelltípusok Egy nagyobb példa: B.11

8 B.2 Modelltípusok Precedencia gráf: Példa: 5 altaszkból álló taszk 1 P 1 1 P 2 P 1 P K K Processzor 2 Processzor 2 Processzor 5 B.12

9 B.2 Modelltípusok Markov modell: Rendszer jellemzése: Állapotokkal Állapotok közötti átmenetekkel Egyszerű példa: B.13

10 B.2 Modelltípusok Egy nagyobb Markov modell: B.14

11 B.3 Modellezés B.3 Modellezés Valós rendszer Mérés Becslések Rendszer modell Konfiguráció modell Terhelés modell Átalakítás Sorbanállási hálózat modell B.15

12 B.4 A modell vizsgálata B.4 A modell vizsgálata Szimuláció A rendszer viselkedésének vizsgálata szoftver segítségével Szimulációs program Szimulációs modell Programozási nyelvek C, C++, JAVA, PASCAL,... Speciális szimulációs nyelvek SIMULA, GPSS,... Szimulaciós eszközök SIMPLEX III, SIMPLE ++,... Előny: nagyon komplex rendszerek esetén is alkalmazható Hátrány: számolási idő, nehéz az optimalizálás B.16

13 B.4 A modell vizsgálata Analitikus módszerek Az F függvény meghatározása: Előny: Hátrány: Hatékonyság = F(Terhelés, szoftver, hardver) = F(Rendszerparaméterek) Analitikus modell A rendszerparaméterek hatása átlátható Könnyű az optimalizálás Rövid számolási idő Komplex rendszerek esetén nehéz vagy lehetetlen pontos analitikus modell megadása Megoldás: Approximáló analitikus modellek B.17

14 B.4 A modell vizsgálata A modell tulajdonságai: A modellezés és a modell módosítása könnyebb, olcsóbb és gyorsabb mint a valós rendszerrel végzett kísérlet A modellnek tartalmaznia kell a valós rendszer minden lényeges tulajdonságát B.18

15 B.4 A modell vizsgálata A hatékonyságkiértékelés lépései A számítógép-rendszer modellezésére Sorbanállási hálózat modellt alkalmazunk (vagy más megfelelő modelltípust) A rendszerparaméterek meghatározása (Mérés, becslés vagy könyvből származó adat) Beérkezések közötti idők Kiszolgálási idők A modellkomponensek közötti átmenetvalószínűségek Általában valószínűségi változók (eloszlás vagy várható érték és szórásnégyzet szükséges) A hatékonyságjellemzők kiszámolása a rendszerparaméterekből formulák és algoritmusok segítségével, amik a jegyzetben bemutatásra és levezetésre is kerülnek. B.19

16 B.5 Példák B.5 Példák Terminálrendszer Szalag m Terminál 1 CPU 3 Lemez 4 Nyomtató B.20

17 B.5 Példák Rendszerparaméterek: CPU: Processzorok száma: 3 Kiszolgálási idő: 0.5 sec Szalag: Kiszolgálási idő: Lemez: Kiszolgálási idő: Nyomtató: Kiszolgálási idő: 5.0 sec 1.0 sec 5.0 sec Terminálok: Gondolkodási idő: 10 sec Száma: 20 B.21

18 B.5 Példák Átmenetvalószínűségek: p 12 = 0.15 p 13 = 0.20 p 14 = 0.15 p 15 = 0.50 p 21 = p 31 = p 41 = p 51 = 1 B.22

19 B.5 Példák A hatékonyságjellemzők meghatározása a PEPSY (Performance Evaluation and Prediction SYstem) sorbanállási hálózat modellező segítségével A komponensek hatékonyságjellemzői (csomópontok): Kiszolgálási Idő Áteresztőképesség Kihasználtság Sorhossz Válaszolási Idő CPU Szalag Lemez Nyomtató Terminálok Az egész hálózat hatékonyságjellemzői: Áter.kép. Vál. Idő Hálózat B.23

20 B.5 Példák Az eredmények grafikusan megjelenítve: Auslastung Knoten C PU B and Platte Drucker Terminals B.24

21 Többprocesszoros rendszer: Konfigurációs modell: B.5 Példák P1 P 2 P 3 P 4 P 5 C 1 C 2 C 3 C 4 C 5 BUS MM 1 MM 2 MM 3 MM 4 P n Processzor n C n Cache n MM n Memória modul n B.25

22 B.5 Példák Rendszerparaméterek: Átlagos bus kiszolgálási idő: A bus foglaltságának átlagos ideje Átlagos memória kiszolgálási idő: A memóriahozzáférés átlagos ideje Átlagos processzor kiszolgálási idő: Két, egymást követő memóriahozzáférés közötti átlagos idő p n az n. memóriamodulhoz való hozzáférés valószínűsége B.26

23 B.5 Példák Sorbanállási hálózat modell: Replies to Memory Requests p_1 1/2 Processors Bus Replies to Memory Requests 1/2 p_n Memory Modules B.27

24 B.5 Példák Egy processzor memóriahozzáférésének átlagos válaszolási ideje : Átlagos vál. idõ Átlagos processzor kiszolgálási idõ Átlagos bus kiszolgálási idõ Átlagos memória kiszolgálási idõ = 1 B.28