Τεχνικές Εκτίμησης Υπολογιστικών Συστημάτων

Ιωάννης Γαροφαλάκης

Περιγραφή
Το μάθημα  "Τεχνικές εκτίμησης Υπολογιστικών Συστημάτων"  διδάσκεται ως Βασικό Μάθημα
Επιλογής Χειμερινού Εξαμήνου στο Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής του Πανεπιστημίου Πατρών.
 

Η ύλη του μαθήματος περιλαμβάνει:

  • Εισαγωγή
  • Μεθοδολογία μελέτης της απόδοσης πληροφοριακών συστημάτων
  • Επιλογή τεχνικής μελέτης
  • Επιλογή μετρικών απόδοσης
  • Συνήθεις μετρικές απόδοσης
  • Φορτίο εργασίας
  • Προγράμματα Αναφοράς (Benchmarks) και Ελεγκτές (Monitors)
  • Σχεδιασμός και διαχείριση απόδοσης πληροφοριακών συστημάτων
  • Σχεδιασμός Πειραμάτων μελέτης
  • Αναλυτικές τεχνικές μελέτης απόδοσης
  • Απλά μοντέλα της Θεωρίας Αναμονής
  • Μοντέλα δικτύων συστημάτων αναμονής
  • Αποδοτικοί αλγόριθμοι επίλυσης δικτύων συστημάτων αναμονής
  • Προσομοίωση πληροφοριακών συστημάτων
  • Εφαρμογές σε συστήματα υπολογιστών και δικτύων
CC - Αναφορά - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή
Διδάσκων

Γιάννης Γαροφαλάκης, Καθηγητής, garofala@ceid.upatras.gr

 

Μαθησιακοί στόχοι

Με την ολοκλήρωση της διδασκαλίας του μαθήματος, οι φοιτητές θα είναι ικανοί να:

  1. Κατανοούν τη σημασία της ανάλυσης και εκτίμησης της απόδοσης των σύγχρονων πληροφοριακών συστημάτων.
  2. Επιλέγουν τις κατάλληλες τεχνικές μελέτης, τις κατάλληλες μετρικές απόδοσης και τα κατάλληλα φορτία εργασίας στις μελέτες απόδοσης πληροφοριακών συστημάτων.
  3. Μπορούν να διαμορφώνουν και να εφαρμόζουν αποτελεσματικά τα υπάρχοντα εργαλεία εκτίμησης της απόδοσης πληροφοριακών συστημάτων, όπως τα Προγράμματα Αναφοράς (Benchmarks) και οι Ελεγκτές (Monitors).
  4. Σχεδιάζουν και ρυθμίζουν τα πληροφοριακά συστήματα ώστε να ικανοποιούν προκαθορισμένες απαιτήσεις απόδοσης.
  5. Καθορίζουν το βέλτιστο αριθμό πειραμάτων και παραμέτρων που απαιτούνται για την αποδοτική πειραματική μελέτη υλοποιημένων συστημάτων ή προσομοιώσεών τους.
  6. Γνωρίζουν τη χρησιμότητα, τους περιορισμούς και το εύρος εφαρμογής της Θεωρίας Αναμονής, βασικής αναλυτικής μεθοδολογίας μελέτης της απόδοσης πληροφοριακών συστημάτων.
  7. Μπορούν να παράγουν μοντέλα της Θεωρίας Αναμονής που αντιστοιχούν στα πληροφοριακά συστήματα που μελετούν.
  8. Επιλύουν βασικά μοντέλα της Θεωρίας Αναμονής, όπως τα Μ/Μ/1, Μ/Μ/m και M/M/1/K.
  9. Επιλύουν μοντέλα Δικτύων Συστημάτων Αναμονής, ανοικτά και κλειστά.
  10. Γνωρίζουν τη χρησιμότητα, τους περιορισμούς και το εύρος εφαρμογής στη μελέτη απόδοσης πληροφοριακών συστημάτων, των μοντέλων Προσομοίωσης της λειτουργίας τους.
  11. Δημιουργούν λογισμικό που θα υλοποιεί Προσομοιωτές.
  12. Επιλέγουν από υπάρχουσες και να δημιουργούν δικές τους εμπειρικές πιθανοτικές κατανομές και γεννήτριες τυχαίων αριθμών για τους Προσομοιωτές τους.
  13. Μπορούν να αναλύουν τα αποτελέσματα από την εκτέλεση πειραμάτων Προσομοίωσης.

Με την ολοκλήρωση της διδασκαλίας του μαθήματος, οι φοιτητές θα έχουν αναπτύξει τις ακόλουθες δεξιότητες:

  1. Θα έχουν αποκτήσει μια ευρύτερη οπτική Μηχανικού στα πληροφοριακά συστήματα.
  2. Θα έχουν τη δυνατότητα εφαρμογής μεθόδων και εργαλείων του κλάδου της Επιχειρησιακής Έρευνας, τόσο σε πληροφοριακά, όσο και σε άλλα συστήματα.
  3. Θα μπορούν να σχεδιάζουν και ρυθμίζουν τα πληροφοριακά συστήματα ώστε να ικανοποιούν προκαθορισμένες απαιτήσεις απόδοσης.
  4. Θα μπορούν να σχεδιάζουν, να επιλύουν και να υλοποιούν μοντέλα μελέτης της απόδοσης πληροφοριακών συστημάτων, είτε με πειραματικές διατάξεις, είτε με αναλυτικές τεχνικές, είτε με προσομοίωση.
  5. Θα έχουν τη δυνατότητα ανάλυσης και παρουσίασης των αποτελεσμάτων της μελέτης τους.
Περιεχόμενο μαθήματος
    1. Εισαγωγή
    2. Μεθοδολογία μελέτης της απόδοσης πληροφοριακών συστημάτων
    3. Επιλογή τεχνικής μελέτης
    4. Επιλογή μετρικών απόδοσης
    5. Συνήθεις μετρικές απόδοσης
    6. Φορτίο εργασίας
    7. Προγράμματα Αναφοράς (Benchmarks) και Ελεγκτές (Monitors)
    8. Σχεδιασμός και διαχείριση απόδοσης πληροφοριακών συστημάτων
    9. Σχεδιασμός Πειραμάτων μελέτης
    10. Αναλυτικές τεχνικές μελέτης απόδοσης
    11. Απλά μοντέλα της Θεωρίας Αναμονής
    12. Μοντέλα δικτύων συστημάτων αναμονής
    13. Αποδοτικοί αλγόριθμοι επίλυσης δικτύων συστημάτων αναμονής
    14. Προσομοίωση πληροφοριακών συστημάτων
    15. Εφαρμογές σε συστήματα υπολογιστών και δικτύων
Μέθοδοι αξιολόγησης

Η αξιολόγηση του μαθήματος γίνεται με γραπτή εξέταση με κλειστές σημειώσεις, ενώ υπάρχει και η δυνατότητα προαιρετικής εργασίας η οποία μετράει μόνο θετικά στην τελική βαθμολογία.

Προτεινόμενα συγγράμματα

Γιάννης Γαροφαλάκης

  "Τεχνικές Εκτίμησης Υπολογιστικών Συστημάτων"

   Διδακτικές Σημειώσεις, 2010, Πανεπιστήμιο Πατρών

Βιβλιογραφία
  1. Raj Jain
    "The Art of Computer Systems Performance Analysis: Techniques for Experimental Design, Measurement, Simulation and Modeling"
    1991, J. Wiley & Sons

  2. Hishashi Kobayashi - Brian L. Mark
    "System Modeling and Analysis: Foundations of System Performance Evaluation"
    2009, Pearson/ Prentice Hall

  3. K. Kant
    "Introduction to Computer System Performance Evaluation"
    1992, McGraw - Hill

  4. Leonard Kleinrock
    "Queueing Systems. Volume 1: Theory"
    1975, J. Wiley & Sons

  5. Averill M. Law, W. David Kelton
    "Simulation Modeling and Analysis"
    3rd edition, 2000, Mc Graw - Hill, Inc. ISBN: 0070592926
    web site: www.mhhe.com/engcs/industrial/lawkelton/

  6. Kevin Watkins
    "Discrete Event Simulation in C"
    1993, Mc Graw-Hill, Inc. ISBN: 0077077334
    περισσότερες πληροφορίες

  7. James A. Payne
    "Introduction to Simulation. Programming Techniques and Methods of Analysis"
    1982, Mc Graw-Hill, Inc. ISBN: 0070489459
    περισσότερες πληροφορίες

  8. Jerry Banks, John S. Carson, Barry L. Nelson, David M. Nicol
    "Discrete-Event System Simulation"
    3rd edition, 2000, Prentice Hall ISBN: 0130887021
    web site: http://www.bcnn.org/
Συνιστώμενη προαπαιτούμενη γνώση από τα μαθήματα:
  • «Πιθανότητες και Αρχές Στατιστικής» (ΝΥ204)
  • «Τεχνολογία και Προγραμματισμός Υπολογιστών» (ΝΥ131)
  • «Γραμμική Άλγεβρα» (ΝΥ110)

Ενότητες

  • Ορισμός πληροφοριακού συστήματος
  • Κύρια κριτήρια πληροφοριακών συστημάτων
  • Αναγκαίες Επιλογές στη Μελέτη
  • Βήματα μελέτης απόδοσης πληροφοριακών συστημάτων
  • Η επιλογή τεχνικής μελέτης
  • Επιλογή μετρικών απόδοσης
  • Ορισμός φορτίου εργασίας
  • Ιεραρχία κατηγοριών φορτίου εργασίας
  • Πλεονεκτήματα συνθετικών φορτίων εργασίας
  • Μείξεις εντολών
  • Προγράμματα πυρήνα
  • Συνθετικά προγράμματα
  • Προγράμματα σύγκρισης
  • TPC benchmarks
  • SPEC
  • Επιλογή φορτίου εργασίας
  • Χαρακτηρισμός φορτίου εργασίας
  • Ελεγκτές (Monitors)
  • Σχεδιασμός και διαχείριση χωρητικότητας
  • Σχεδιασμός πειραμάτων
  • Ορισμός συστημάτων αναμονής
  • Φορτίο εργασίας συστημάτων αναμονής (Μη-εκτελέσιμο)
  • Μετρικές απόδοσης
  • Συμβολισμός συστημάτων αναμονής
  • Αναπαράσταση συστήματος αναμονής
  • Συμβολισμοί βασικών μεγεθών
  • Χρονικό Διάγραμμα Συστήματος Αναμονής (1 εξυπηρετητής ? FCFS)
  • Νόμος του Little
  • Συντελεστής απασχόλησης
  • Σταθερό σύστημα αναμονής
  • Στοχαστικές διαδικασίες
  • Στατιστική σχέση μεταξύ των ΤΜ
  • Σχέσεις των κλάσεων Στοχαστικών Διαδικασιών
  • Αλυσίδες Markov διακριτού χρόνου
  • Ομογενείς αλυσίδες Markov
  • Υπολογισμός πιθανοτήτων μόνιμης κατάστασης
  • Ανάλυση μεταβατικής συμπεριφοράς συστήματος
  • Χρόνος παραμονής σε μια κατάσταση
  • Αλυσίδες Markov συνεχούς χρόνου
  • Αλυσίδες Markov Γεννήσεων ? Θανάτων
  • Διαδικασίες Poisson
  • Poisson αφίξεις ? Εκθετικοί χρόνοι μεταξύ αφίξεων
  • Ιδιότητα Αμνησίας της Εκθετικής Κατανομής
  • Το κλασικό Σύστημα Αναμονής Μ/Μ/1
  • Λύση συστήματος Μ/Μ/1
  • Μετρικές απόδοσης στο Μ/Μ/1
  • Το σύστημα αναμονής Μ/Μ/1/Κ

 

  • Δίκτυο συστημάτων αναμονής
  • Ανοικτό Δίκτυο
  • Κλειστό Δίκτυο
  • Περιγραφή δικτύων συστημάτων αναμονής
  • Δίκτυα Jackson
  • Αλγόριθμος του Buzen
  • Προσομοίωση
  • Συστήματα και Μοντέλα
  • Τρόποι μελέτης συστήματος
  • Είδη μοντέλων προσομοίωσης
  • Ο Μηχανισμός εξέλιξης του χρόνου
  • Συστατικά και οργάνωση ενός μοντέλου προσομοίωσης διακριτών χρόνων
  • Διατύπωση του προβλήματος
  • Η εκτέλεση του προσομοιωτή
  • Οργάνωση και λογική του προγράμματος
  • Καθορισμός των γεγονότων και των μεταβλητών  
  • Εισαγωγή
  • Συλλογή δεδομένων
  • Χαρακτηριστικά κατανομών
  • Χρήσιμες πιθανοτικές κατανομές
  • Εμπειρικές κατανομές ? Αυθεντικά δεδομένα
  • Προσαρμογή θεωρητικής κατανομής

Ανοικτό Ακαδ. Μάθημα

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα
Επίπεδο: A-

Αρ. Επισκέψεων :  6725
Αρ. Προβολών :  63753

Ημερολόγιο