| Summary: | Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της θεωρίας της Near Complete Decomposability (NCD) και η εφαρμογή της στην ανάλυση της απόδοσης ενός υπολογιστικού συστήματος, του οποίου η μοντελοποίηση με παραδοσιακές τεχνικές οδηγεί σε απαγορευτικά μεγάλο χώρο κατάστασης.
Αρχικά, παραθέτουμε τα βασικά σημεία της θεωρίας όπως αυτή θεμελιώνεται μαθηματικά από τον Courtois στην κλασική του μονογραφία (Courtois, 1977), ενώ στη συνέχεια προβαίνουμε στη μοντελοποίηση ενός υποθετικού σταθμού εργασίας κάποιου πολυεπεξεργαστικού συστήματος, στο οποίο εκτελούνται ανά πάσα στιγμή το πολύ Κ έργα. Ο σταθμός εργασίας που μελετάμε διαθέτει buffer πεπερασμένου μεγέθους και είναι επιφορτισμένος με τη συγκέντρωση και το συνδυασμό των επιμέρους υποέργων κάθε έργου και την αποθήκευση του στη μνήμη.
Οι κλασικές τεχνικές μοντελοποίησης του buffer οδηγούν σε ένα μοντέλο με πολύ μεγάλο χώρο κατάστασης. Ωστόσο εμείς μοντελοποιούμε μία συναθροιστική εκδοχή του αρχικού μοντέλου, η οποία υπό αρκετά ρεαλιστικές συνθήκες χαίρει της NCD ιδιότητας. Την ιδιότητα αυτή του μοντέλου μας τη δικαιολογούμε τόσο διαισθητικά, όσο και μαθηματικά.
Επίσης, επιβεβαιώνουμε πως το NCD μοντέλο πετυχαίνει υψηλής ποιότητας εκτίμηση των πιθανοτήτων μόνιμης κατάστασης και μίας σειράς άλλων χρήσιμων μετρικών, με σημαντικά μικρότερο υπολογιστικό κόστος σε σχέση με το αρχικό μοντέλο, εκτελώντας μία σειρά μετρήσεων στο περιβάλλον Matlab. Παράλληλα, η αξιοποίηση του NCD μοντέλου αυξάνει σημαντικά την ικανότητά μας να ερμηνεύσουμε τη δυναμική συμπεριφορά του συστήματος καθώς αυτό οδεύει προς μια κατάσταση στατιστικής ισορροπίας.
Τέλος, επιχειρούμε μία σειρά από “educated guesses” για πιθανές κλάσεις συστημάτων τα οποία θα μπορούσαν να αναλυθούν με μεθοδολογία αντίστοιχη με αυτήν που ακολουθήσαμε εμείς στο παρόν κείμενο. === The purpose of this diploma dissertation is, on one hand the brief study of the theory of Near
Complete Decomposability (NCD), and on the other hand the application of NCD in the analysis of
a system, the modeling of which leads to a prohibitively large state space.
First, we point out the fundamental mathematical principles of NCD as established by Courtois in
his classic monograph (Courtois, 1977). Then, we proceed to the modeling of a hypothetical service
station (R) of a multiprocessing computer system, which executes at most K jobs simultaneously. R
has a finite buffer and its duty is to combine the arriving tasks into a single job and store it to
memory.
The usual modeling techniques applied to this “task buffer”, lead to a model with extremely large
state space. So, we construct a lumped model instead, which enjoys the property of NCD. We prove
this, using intuitive arguments as well as mathematical ones.
Then, we confirm that the NCD model achieves a reliable estimation of the steady state probability
vector and other important metrics, with significantly reduced computational complexity in
comparison with the initial model. Furthermore, the exploitation of the NCD model increases
significantly our ability to understand the dynamics of our system and to interpret aspects of its
transient behavior towards statistical equilibrium.
Finally, we make a number of “educated guesses” about possible classes of systems that could be
analyzed using the same kind of techniques we used in this dissertation.
|
|---|
