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
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
B.1 Áttekintés B.1 Áttekintés Számítógép-rendszerek hatékonyságkiértékelése Mérés Modellezõ eljárások Hardver monitor Szoftver monitor Analitikus modellezés Szimuláció B.7
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
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
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
B.2 Modelltípusok Egy nagyobb példa: B.11
B.2 Modelltípusok Precedencia gráf: Példa: 5 altaszkból álló taszk 1 P 1 1 P 2 P 1 P 1 2 2 2 K 2 3 4 4 4 3 3 K 5 5 3 Processzor 2 Processzor 2 Processzor 5 B.12
B.2 Modelltípusok Markov modell: Rendszer jellemzése: Állapotokkal Állapotok közötti átmenetekkel Egyszerű példa: 0 1 2 3 B.13
B.2 Modelltípusok Egy nagyobb Markov modell: 11 8 15 14 9 5 3 10 12 2 1 7 B.14
B.3 Modellezés B.3 Modellezés Valós rendszer Mérés Becslések Rendszer modell Konfiguráció modell Terhelés modell Átalakítás Sorbanállási hálózat modell B.15
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
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
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
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
B.5 Példák B.5 Példák Terminálrendszer 5 1 2 Szalag m Terminál 1 CPU 3 Lemez 4 Nyomtató B.20
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
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
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 0.500 1.147 0.191 0.005 0.504 Szalag 5.000 0.172 0.860 2.969 22.262 Lemez 1.000 0.229 0.229 0.066 1.287 Nyomtató 5.000 0.172 0.860 2.969 22.262 Terminálok 20.000 0.573 -- 0.000 20.000 Az egész hálózat hatékonyságjellemzői: Áter.kép. Vál. Idő Hálózat 0.573 34.880 B.23
B.5 Példák Az eredmények grafikusan megjelenítve: Auslastung 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 11 00 111 000 111 01000 11 00 1 2 3 4 5 Knoten C PU B and Platte Drucker Terminals B.24
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
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
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
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