ابزار کاربر

ابزار سایت


درس:۴۰۸۲۴

ارزیابی کارایی کامپیوترها

Computer Performance Evaluation

شماره درس: ۴۰۸۲۴ تعداد واحد: ۳
مقطع: کارشناسی ارشد نوع درس: نظری
پیش‌نیاز: – هم‌نیاز: –

اهداف درس

هدف این درس معرفی مفاهیم و روش‌های مطرح به کار گرفته شده در ارزیابی کارایی و اتکا پذیری (performance and dependability evaluation) سیستم‌های کامپیوتری و ارتباطی (computer and communication systems) ‎ است. این مفاهیم و روش‌ها شامل تبیین اندازه‌ها و معیارها (measures) ‎و روش‌های مختلف ارزیابی اعم از روش‌های اندازه‌گیری ‎ (measurement) ‎، مدل‌سازی تحلیلی ‎ (analytic modeling) ‎، شبیه‌سازی کامپیوتری ‎ (computer simulation) ‎، و روش‌های ترکیبی تحلیلی-شبیه‌سازی ‎ (analytic-simulative) ‎ می‌باشد. کاربردهای ارزیابی کارایی و اتکا پذیری بسیارند، از قبیل: اعتبارسنجی سیستم ‎ (system validation) ‎، مقایسه انواع مختلف طراحی‌های یک سیستم، مقایسه دو و یا چند سیستم مرتبط، تعیین مقادیر بهینه پارامترهای یک سیستم ‎ (system tuning) ‎، تعیین گلوگاه‌های یک سیستم ‎ (bottleneck identification) ‎، تبیین بار کاری اعمال شده در روی یک سیستم ‎ (workload characterization) ‎، تعیین تعداد و بزرگی مؤلفه‌های موجود در یک سیستم ‎ (capacity planning) ‎، پیش‌بینی کارایی و بار کاری در آینده (forecasting) ‎، و غیره.

ریز مواد

  1. اندازه‌ها ‎ (measures) ‎ و روش‌های ارزیابی ‎ (evaluation techniques) ‎ (۱ جلسه)
    • معیارهای ارزیابی، روش‌های ارزیابی شامل روش‌های اندازه‌گیری، شبیه‌سازی کامپیوتری، روش‌های تحلیلی و ترکیبی، کاربردهای ارزیابی، تبیین بار کاری، محک‌زنی سیستم‌های کامپیوتری ‎ (benchmarking).
  2. روش‌های اندازه‌گیری ‎ (measurement techniques) (۱ جلسه)
    • رده‌بندی روش‌های اندازه‌گیری، بازرسی ‎ (monitoring) ‎ سخت‌افزاری، بازرسی نرم‌افزاری، بازرسی ترکیبی.
  3. طراحی تجربی و تحلیل داده‌ها (۴ جلسه)
    • روش‌های شبیه‌سازی، اصول تحلیل داده‌ها، تحلیل آماری، تحلیل بازگشتی ‎ (regression analysis) ‎.
  4. مبانی مدل‌های صف (۴ جلسه)
    • ساختار و پارامترهای کارایی، مدل‌های باز و بسته، تحلیل رفتاری مدل‌های صف، تعاریف رفتاری اندازه‌های کارایی، جریان‌های اجباری و نسبت‌های ملاقات، خواص توزیع طول صف، قضیه لیتل، مقایسه تحلیل رفتاری و تصادفی، رده‌ها و زنجیره‌ها، ایستگاه‌های وابسته به بار، تحلیل شبکه‌های صف چند رده، تعیین رده‌ها و زنجیره‌ها، ‎تحلیل رفتاری شبکه‌های صف چند زنجیره.
  5. تحلیل تصادفی مقدماتی (۹ جلسه)
    • فرایندهای تصادفی، رده‌بندی فرایندهای تصادفی، فرایندهای مارکوف، فرایندهای مستقل، زنجیره‌های مارکوف، رفتار دراز مدت زنجیره‌های مارکوف، توزیع حدّی و ایستا، رده‌بندی حالات و مفهوم اِرگودیک بودن ‎ (ergodicity) ‎، تحلیل زنجیره‌های کاهش ناپذیر ‎ (irreducible) ‎، مفهوم اِرگودیک بودن فرایندهای تصادفی عام، فرایندهای تولد و مرگ، تحلیل حالت پایداری مدل‌های ‎M/M/‎، صف ساده M/M/1/SI/∞/∞‎، صف ‎M/M/c/SI/∞/∞‎، صف ساده ‎M/G/∞/SI/∞/∞‎، صف ساده ‎M/M/c/SI/K/∞ ‎، سیستم‌های با جمعیت محدود، فرایند خروج در صف‌های ‎M/M/c‎، توزیعات زمان پاسخ، سیستم‌های گروهی ‎ (batch) ‎ و روش مراحل ‎ (method of stages) ‎، تحلیل سیستم‌های گروهی، سرویس مرحله‌ای با زمان‌بندی ‎FCFS‎، سرویس مرحله‌ای با زمان‌بندی ‎PS‎.
  1. مدل‌سازی کارایی مبتنی بر شبکه‌های پتری ‎ (Petri nets) (۱ جلسه)
    • شبکه‌های پتری کلاسیک، شبکه‌های پتری زمانی، شبکه‌های پتری تصادفی ‎ (stochastic Petri nets) ‎، شبکه‌های پتری تصادفی تعمیم‌یافته، شبکه‌های فعالیت تصادفی ‎ (stochastic activity networks) ‎.
  2. مدل‌های شبکه‌های صف ضرب‌پذیر ‎ (product-form queueing networks) ‎ (۴ جلسه)
    • تبیین راه حل ضرب‌پذیر، توازن محلی و راه حل ضرب‌پذیر، فرایندهای مارکوف برگشت‌پذیر ‎ (reversible) ‎، سیستم‌های صف شبه برگشت‌پذیر ‎ (quasi-reversible) ‎، مدل‌های شبکه صف باز، شرایط پایداری، شبکه‌های ضرب‌پذیر تک زنجیره‌ای، شبکه‌های ضرب‌پذیر چند زنجیره‌ای، مدل‌های شبکه صف بسته، شبکه‌های تک زنجیره‌ای، الگوریتم‌های ‎brute-force‎، شبکه‌های چند زنجیره‌ای، شبکه‌های صف چند رده‌ای ‎ (multiclass) ‎، الگوریتم‌های مختلف برای شبکه‌های بسته، الگوریتم‌های دقیق، الگوریتم‌های تقریبی، کران‌های کارایی، شرایط حل ضرب‌پذیر.

ارزیابی

  • آزمون: آزمون‌های میان‌نیمسال و پایان‌نیمسال (۶۵ درصد نمره)
  • تمرین: انجام دو یا سه برنامه شبیه‌سازی کامپیوتری (۲۰ درصد نمره)
  • ارائه: گردآوری یک یا دو مقاله تحقیقی و ارائه شفاهی آن‌ها (۱۵ درصد نمره)

مراجع

  1. K. Kant‎. ‎Introduction to Computer System Performance Evaluation‎. ‎McGraw-Hill‎, ‎1992‎.
  2. M. Harchol-Batler. Performance Modeling and Design of Computer Systems. Cambridge University Press, 2013.
  3. B.R. Haverkort‎. Performance of Computer Communication Systems‎. ‎Wiley‎, ‎‎1998‎.
  4. E.D. Lazowska‎, J. ‎Zahorjan‎, G.S. ‎Graham‎, and K.S. Sevcik‎. ‎Quantitative System Performance. ‎Prentice-Hall, 1984‎.
  5. F. Nain‎. Basic Elements of Queueing Theory. Lecture Notes‎, ‎1998‎.
  6. R. Jain‎, The Art of Computer System Performance Analysis. ‎Wiley‎, ‎‎1991‎.
  7. J. Banks‎, J.S. Carson, B.L. Nelson‎,‎ and D.M. Nicol. Discrete-Event Simulation. 4th edition, ‎Prentice-Hall‎, ‎2004‎.
  8. G. Bolch‎, ‎S. ‎Greiner‎, ‎H. ‎de Meer‎, and K. Trivedi‎. Queueing Networks and Markov Chains. 2nd edition, ‎Wiley‎, ‎2006‎.
  9. D.W. Stroock. An Introduction to Markov Processes. Springer-Verlag, 2005.
درس/۴۰۸۲۴.txt · آخرین ویرایش: 2019/12/26 01:59 (ویرایش خارجی)