Analyse von Systemperformanz

Vorlesung im Bereich Technische Informatik: 2 SWS, 3 ECTS

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Veranstalter:	Dr. Manfred Jobmann, LS VIII (Netzarchitekturen und Netzdienste, Prof. Georg Carle)
Bereich:	Informatik II, „Technische Informatik und systemnahe Programmierung ”,  2.4 „Bewertung von Rechensystemen”,
Hörerkreis:	Studiengang Wahl/Pflicht Informatik (Master) wa Wirtschaftsinformatik (Bachelor) wa Informatik (Diplom) wp Informatik (Bachelor) wa
Vorlesung:	2 SWS
Zeit:	Di. 14:15 - 15:45
Raum:	MI HS 3
Erster Termin:	Di., 14.10.2008

Hinweis: Auch im WS08/09 das zugehörige Praktikum Analyse von Systemperformanz

Inhalt:

Performanz ist ein Schlüsselkriterium im Design, der Beschaffung und in der Benutzung von Computersystemen. Dabei gilt es eine Abwägung zwischen Kosten und Leistung zu berücksichtigen. Den Studierenden soll die Bedeutung der Analyse der Performanz komplexer Systeme während ihres ganzen Lebenszyklus' nahe gebracht werden. Sie sollen lernen

• die Schlüsselfaktoren von Applikationen und Systemen zu erkennen, die die Systemperformanz wesentlich beeinflussen, inklusive Engpasserkennung und Systemcharakterisierung;
• Systeme zu vergleichen und deren Feinabstimmung vorzunehmen;
• für die Analyse von Systemperformanz geeignete Modelle auszuwählen, zu bewerten und zu entwickeln;
• Verfahren und Werkzeuge kennen und anwenden zu lernen, um Kapazitätsplanung und Vorhersagen durchführen zu können;

Entsprechend sind als Inhalte der Vorlesung folgende Schwerpunkte vorgesehen:

• Evaluationstechniken, Leistungsmetriken und Workloads
• Angemessenes Vorgehen bei Leistungsmessungen
• Statistische Techniken
• Design von Experimenten
• Simulation und analytische Modellierung
• Beispiele

Geplanter Inhalt im Detail:

1. Übersicht über Performanzanalyse (PA):
   1. PA bzgl. des Lebenszyklus' eines Systems:
      Entwurf, Entwicklung, Beschaffung, Betrieb
   2. Allgemeines Vorgehen, häufige Fehler- und ihre Ursachen
   3. PA als "Werkzeugkasten" verschiedener Techniken
   4. Metriken für die PA
2. Last, Lastbeschaffung, Lastcharakteristiken und -modelle
   1. Lasttypen und ihre -repräsentation
   2. Messmethoden und -techniken, Messmonitore
   3. Kernels, Benchmarks, Traces
   4. Statistiken, Stochastische Modelle: Verteilungen, Prozesse
   5. Instrumentierung von Systemen zur Lastbeschaffung
3. Planung von Experimenten
   1. Faktorial Design
   2. Sensibilitätsanalyse
4. Simulation in der PA
   1. Simulationstechnik, i.b. Simulation diskreter Ereignisse
   2. Simulationswerkzeuge: Simulationssprachen, Simulatoren
   3. Eingabemodellierung: Zufallszahlen, Wahrsch.-Modelle und -verteilungen, Traces
   4. Ausgabe-/Ergebnisanalyse: statistische Verfahren zur Schätzung von Momenten und
   5. Konfidenzintervallen, Verteilungen, Zeitreihenanalyse
   6. Simulationsmodelle: Abbildungstreue, Validierung, Kalibrierung
5. Analytische Modellierung
   1. Basismodelle aus der Warteschlangentheorie
   2. Modellannahmen und -voraussetzungen
   3. Grundlegende operationale Gesetze, i.b. Little's Gesetz
   4. Stochastische Modelle: M/M/1 und Varianten
6. Fallstudien

Voraussetzungen: Stoff des Informatik-Grundstudiums

Empfehlenswert für:

• Rechnerbausteine und Rechnerarchitektur
• Betriebssysteme, Rechnernetze und verteilte Systeme
• Bewertung von Rechensystemen
• Praktikum Analyse von Systemperformanz

Die Vorlesung dient als Voraussetzung und Grundlage für andere Veranstaltungen des LS VIII (Netzarchitekturen und Netzdienste), i.b. für ein begleitendes/darauf aufbauendes Praktikum Analyse von Systemperformanz und für vertiefende Vorlesungen im Bereich „Diskrete Simulation” und/oder „Quantitative Modelle von Rechensystemen”.

Literatur:

• The Art of Computer Systems Performance Analysis
  Raj Jain
  John Wiley & Sons, Inc.
• Weitere Angaben in der Vorlesung

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