Τ.Ε.Ι Θεσσαλονίκης – Τμήμα Πληροφορικής

1Α. Βαφειάδης

Τ.Ε.Ι Θεσσαλονίκης – Τμήμα Πληροφορικής

Μάθημα Προηγμένες Αρχιτεκτονικές Υπολογιστών

Εργαστηριακό Μέρος

Μέρος: Δεύτερο

Εξάμηνο: ΈβδομοΚαθηγητής: Α. Βαφειάδης

2009


Μεταβλητές συστήματος

Για την μελέτη ενός συστήματος απαιτείται η γνώση των τιμών των παρακάτω μεταβλητών:

Μεταβλητές που αφορούν τα φυσικά χαρακτηριστικά του υλικού και του λογισμικού (π.χ CPU clock, Disk access time, memory size, page size κ.λ.π)

Μεταβλητές που αφορούν το workload που χρησιμοποιούμε κατά την περίοδο της μέτρησης (π.χ μέση τιμή χρόνου επεξεργασίας, κατανομή του χρόνου άφιξης των απαιτήσεων των χρηστών κ.λ.π) .

Μεταβλητές που αφορούν την απόδοσης του συστήματος (δείκτες απόδοσης)


Διάταξη μεταβλητών συστήματος

Πραγματικό Σύστημα

Ή

Μοντέλο Συστήματος

Μεταβλητές Συστήματος

Μεταβλητές Workload

Μεταβλητές Απόδοσης


Δείκτες Απόδοσης

Με τους δείκτες απόδοσης ποσοτικοποιούμε την απόδοση ενός υπολογιστή

Αυτοί που ενδιαφέρονται για τους δείκτες απόδοσης είναι:

1. Οι σχεδιαστές Συστημάτων2. Οι διαχειριστές 3. Οι Αναλυτές και προγραμματιστές4. Οι απλοί χρήστες

Οι δείκτες διακρίνονται σε:Εξωτερικούς (αφορούν τους 3 και 4)Εσωτερικούς (αφορούν τους 1 και 2)


Χρόνοι (γενικά)

Response timeO χρόνος απόκρισης ενός συστήματος

Ο χρόνος από την στιγμή που πατήσαμε το return σε μια

διαλογική επικοινωνία μέχρι την στιγμή που λάβαμε απάντηση από το

σύστημα

CPU execution timeΟ χρόνος απασχόλησης της CPU από ένα πρόγραμμα χρήστη

user CPU execution timeSystem CPU execution time (windows XP task monitor , εντολή time στο UNIX )

Elapsed time ή turnaround time Ο χρόνος από την στιγμή έναρξης μέχρι την στιγμή λήξης μιας

διαδικασίας


Mean Elapse time

Elapse (turnaround) time : Ορίζεται σαν το χρονικό διάστημα

μεταξύ του χρόνου έναρξης ενός προγράμματος και της λήξης του.

(ενδιαφερόμενος o χρήστης)

Mean elapse time: (ο διαχειριστής)

)RP(n

1Tm i

n

1i i

Όπου n o αριθμός των προγραμμάτων που τελείωσαν

Pi ο χρόνος λήξης του i προγράμματος και

Ri ο χρόνος έναρξης του i προγράμματος


Turnaround (elapse) & Processing time

CPU Wait CPU or I/O Wait CPU Wait CPU or I/O

Read

Αναμονήστην ουράεισόδου

Αναμονήστην ουρά

εξόδου

Print

time

Processing time

Turnaround Time

Εντολές batch σε Unix -> at και batch

Αρχείο διαχείρισης ουρών /user/lib/cron/queuedefs


Response time

Γενικά ορίζεται σαν το χρονικό διάστημα ανάμεσα στην στιγμή αποστολής μιας αίτησης για εξυπηρέτηση προς ένα σταθμό εξυπηρέτησης(computer system, network, database) μέχρι την στιγμή ικανοποίησης του αιτήματος

O χρόνος ανταπόκρισης σε ένα διαλογικό σύστημα (response time) ορίζεται σαν το χρονικό διάστημα ανάμεσα στη στιγμή που στέλνουμε μια εντολή μέσω μιας τερματικής συσκευής ή terminal client, μέχρι την στιγμή που θα εμφανιστούν στην οθόνη το αποτέλεσμα.

Ο χρόνος ανταπόκρισης σε ένα δίκτυο ορίζεται σαν τον χρόνο πού απαιτείται ανάμεσα στη στιγμή που ξεκινήσει μια αίτηση (request) από ένα workstation προς ένα server(HTTP,FTP) μέχρι την στιγμή που θα επιστρέψει και επιστρέψει η απάντηση. Ο χρόνος ανταπόκρισης σε ένα δίκτυό είναι αντιστρόφως ανάλογος της ταχύτητας μετάδοσης(transmit ion speed)


Response & Interaction time

CPU Wait CPU or I/O Wait CPU Wait CPU

Response time

Interaction time

Waitwait

Thinktime

Output

Waitin

outputqueue

Transmisiontime

Waitin

outputqueue

Transmisiontime

Typing Processing time

Send a commandStart Output


Μέση τιμή και τυπική απόκλιση

Στο χρόνο ανταπόκρισης μεγαλύτερο ενδιαφέρουν παρουσιάζουν τα στατιστικά μεγέθη των τιμών και όχι αυτές καθαυτές οι μεμονωμένες τιμές.

Αν R1 , R2 …. Rn είναι μετρήσεις του χρόνου ανταπόκρισης τότε αυτές έχουν μέση τιμή Rm και τυπική απόκλιση Rσ

)(

1

1

221

1

1

n

imin

n

im

nRRR

Rin

R


Response time VS client workstations


Internet Help Desks Response time


Response time του server 205.181.179.58 από το monitor SolarWinds.net


Response time in Europe


Throughput (Παραγωγικότητα)

Η παραγωγικότητα ορίζεται σαν η ποσότητα του έργου που παράγεται από ένα σταθμό εξυπηρέτησης(computer system, computer device, network, database) στη μονάδα του χρόνου.

Ορίζεται ανάλογα με το είδος του σταθμού και είναι:

Ο αριθμός των προγραμμάτων που παράγονται στη μονάδα του χρόνου(Jobs/sec)

Ο αριθμός των αιτήσεων που ικανοποιούνται ένα HTTP server (HHTP Req/sec)

Ο αριθμός των συναλλαγών μιας βάσης δεδομένων (Transaction/sec)

O αριθμός των Ι/Ο αιτήσεων που ικανοποιούνται από ένα δίσκο(I/O’s/sec)


Σχέση Throughput και Response time σε ένα interactive σύστημα

Response Time

Throughput

Χωρητικότητα Συστήματος


Thrashing είναι το φαινόμενο το οποίο παρουσιάζεται όταν η μνήμη cache δεν είναι αρκετά μεγάλη ώστε ο περισσότερος χρόνος να χάνεται στην ανταλλαγή των block μεταξύ των ιεραρχιών της μνήμης. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα στην μείωση της παραγωγικότητας του συστήματος


Παράδειγμα throughput

Ο δίσκος ενός συστήματος έχει average access time 10 msec.

Ερώτηση 1η

Ποια είναι η μέγιστή (θεωρητική) παραγωγικότητα του ?

10 msec -> 1 request/10msec -> 0.1 req/msec -> 100 req/sec

Ερώτηση 2η

Ποια είναι η παραγωγικότητα του όταν δέχεται Ι/Ο requests με συχνότητα (rate) 80 req/sec ?

Επειδή ο δίσκος έχει μεγίστη παραγωγικότητα 100 req/sec αυτό σημαίνει ότι μπορεί να εξυπηρετήσει όλα τα ζητούμενα requests, άρα η παραγωγικότητα του θα είναι 80 req/sec


Διαθεσιμότητα (availability) και αξιοπιστία (reliability)

H αξιοπιστία (reliability) ορίζεται σαν την πιθανότητα να συμβεί ένα λάθος ή από το μέσο όρο μεταξύ των λαθών

Σαν διαθεσιμότητα (availability) ορίζεται το ποσοστό του συνολικού χρόνου, κατά την διάρκεια του οποίου το σύστημα διατίθεται στους χρήστες

Η διαθεσιμότητα μπορεί να εκφραστεί και από άλλα μεγέθη όπως:

Mean time to Failure (MTTF)

Mean time to Repair (MTTR) ή από το λόγο

MTTF/(MTTF+MTTR)


Χωρητικότητα (capacity) – Αποδοτικότητα(efficiency)

Σαν χωρητικότητα ορίζουμε τη μέγιστη θεωρητική τιμή της παραγωγικότητας με ιδανικό workload (πχ bandwidth 2Mbps)

.

Στη πράξη και για δεδομένο workload, η τιμή της χωρητικότητας αντιστοιχεί στο μέγιστο δυνατό έργο, το οποίο το σύστημα παράγει στη μονάδα του χρόνου. (Σήμερα πετύχαμε ταχύτητες μέχρι 1.8 Μbps)

Αποδοτικότητα ονομάζουμε το λόγο της χωρητικότητας που επιτυγχάνουμε στη πράξη προς την θεωρητική χωρητικότητα

( efficiency = 1.8 Μbps /2 Μbps = 0.9).

Η χωρητικότητα μπορεί να επεκταθεί και σε πολλά άλλα μεγέθη που αφορούν κυρίως χώρο.


Ένα παράδειγμα χωρητικότητας


Εσωτερικοί δείκτες απόδοσηςΧρησιμοποίηση (utilization)

Χρησιμοποίηση (utilization) μιας μονάδας (π.χ CPU) ορίζουμε σαν το ποσοστό του συνολικού χρόνου, κατά τη διάρκεια του οποίου ήταν απασχολημένη.

Αν κατά το διάστημα της μέτρηση που είχε μήκος Τtot ή μονάδα Κ δέχθηκε N αιτήσεις για εξυπηρέτηση με χρόνους Τi (i=1…..N) η κάθε μία, τότε

tot

N

1ii

T

T

)i(U


Βαθμός πολυπρογραμματισμού (Multiprogramming Level)

Είναι το πλήθος των προγραμμάτων τα οποία ανταγωνίζονται μεταξύ τους, την ίδια χρονική στιγμή για την απόκτηση των μονάδων ενός υπολογιστικού

Paging rate

Ορίζουμε έτσι την συχνότητα με την οποία τα προγράμματα αναφέρονται σε πληροφορίες οι οποίες δεν είναι παρούσες στη κύρια μνήμη. Αυτές οι αναφορές ονομάζονται page faults και γίνονται αιτία να μεταφερθούν πληροφορίες από ένα μαγνητικό δίσκο στη κύρια μνήμη και πολλές φορές το αντίθετο


Επικάλυψη (overlap)

Επικάλυψη ονομάζουμε το ποσοστό του συνολικού χρόνου, κατά τη διάρκεια του οποίου δύο ή περισσότερες μονάδες απασχολούνται ταυτόχρονα.

(Άθροισμα χρόνων CPU και Ι/Ο μονάδων)-(Χρόνος μέτρησης)

Χρόνος μέτρησηςOverlap =

1 2 3 4 5 6 7 8 9

CPU

I / O

Χρόνος μέτρησης

= 44,4%


Σύνοψη δεικτών απόδοσης

Εξωτερικοί δείκτες

Elapse Time Response Time Throughput Capacity Availability Reliability Efficiency

Εσωτερικοί δείκτες

Utilization Overlap Multiprogramming Level Paging Rate

Τ.Ε.Ι Θεσσαλονίκης – Τμήμα Πληροφορικής

Documents

Transcript of Τ.Ε.Ι Θεσσαλονίκης – Τμήμα Πληροφορικής