并發(fā)系統(tǒng)的并行計算及性能分析.pdf

1、隨著并發(fā)系統(tǒng)在諸多領域的廣泛應用,如何對其性能分析以確保系統(tǒng)的質量,這已成為開發(fā)人員及使用者特別關注的問題。在軟件工程的早期階段,對系統(tǒng)建立模型并做性能分析,可以及時發(fā)現(xiàn)設計錯誤,減少后期修改及測試的費用。
　　 人們提出了許多形式化建模和性能分析方法,主要有:排隊論、隨機Petri網(SPN)、隨機進程代數(shù)(SPA)。這些方法都是基于馬爾可夫過程,因此會遇到狀態(tài)空間爆炸問題。且排隊論無法合理描述并發(fā)系統(tǒng)的同步、資源共享等現(xiàn)象。

2、由于隨機Petri網(SPN)對并發(fā)系統(tǒng)具有很強的描述、分析能力,備受人們的青睞。盡管人們提出了許多減小狀態(tài)空間的技術,然而仍舊存在狀態(tài)空間爆炸問題。
　　 為此,本文借助并行計算,通過并行求解常微分方程組,提出一種大規(guī)模并發(fā)系統(tǒng)建模及性能分析的方法。主要工作如下:
　　 (1)建模。本文引入Petri網描述并發(fā)系統(tǒng),將其連續(xù)化,用常微分方程組對系統(tǒng)建模。這樣不僅避免了狀態(tài)爆炸,而且直接利用MATLAB,通過求解方程組就

3、能定量地分析系統(tǒng)的性能。
　　 (2)并行計算。當實際系統(tǒng)規(guī)模變大時,狀態(tài)個數(shù)將很多,MATLAB顯然不夠用。針對本文這種具有特殊結構的方程組,給出Petri網到超圖的轉換規(guī)則,根據超圖剖分的結果將方程組分塊,進而借助軟件SUNDIALS并行求解,達到了負載平衡最優(yōu)化、通訊最小化,解決了并行計算的瓶頸問題。
　　 (3)性能分析。結合方程組的解,給出系統(tǒng)性能分析方法及優(yōu)化性能的建議,并與隨機Petri網性能分析的方法及復