Разработка моделей и методов анализа производительности программного обеспечения на основе строго иерархических стохастических сетей Петри
Диссертация
Для представления моделей предполагается использовать модели на основе СИССП, расширенные возможностями использования ингибиторных дуг, глобальных переменных, заданием нагрузки в виде функции. Существует необходимость в увеличении объема информации, получаемой по графу достижимых состояний, что позволит проводить более глубокое исследование качественных свойств модели и ее поведения в тех или… Читать ещё >
Содержание
- 1. Обзор моделей и методов анализа производительности программного обеспечения
- 1. 1. Жизненный цикл программного продукта
- 1. 2. Типовые модели процессов разработки программных продуктов
- 1. 2. 1. Каскадная модель
- 1. 2. 2. Итеративная модель
- 1. 2. 3. Инкрементальная модель
- 1. 2. 4. Эволюция модели
- 1. 3. Возможность и актуальность анализа производительности
- 1. 4. Методы анализа производительности
- 1. 4. 1. Измерительный метод
- 1. 4. 2. Аналитический метод
- 1. 4. 3. Имитационный метод
- 1. 4. 4. Гибридные методы
- 1. 5. Краткая характеристика моделей описания программ
- 1. 5. 1. Сети Петри
- 1. 5. 2. Конечные автоматы
- 1. 5. 3. Маркированные графы
- 1. 5. 4. P/V системы
- 1. 5. 5. Системы с сообщениями
- 1. 5. 6. Графы UCLA
- 1. 5. 7. Марковские модели
- 1. 5. 8. Модели взаимодействующих последовательных процессов
- 1. 6. Понятие стохастической сети Петри
- 1. 6. 1. Методы образования подклассов сетей Петри
- 1. 6. 2. Стохастические сети Петри
- 1. 6. 3. Основные расширения стохастических сетей Петри
- 1. 7. Обзор основных работ по моделированию на основе сетей Петри
- 1. 7. 1. Зарубежные авторы
- 1. 7. 2. Российские авторы
- 1. 7. 3. Источники информации о сетях Петри
- 1. 8. Выводы по главе 1
- 2. Методы анализа программ с использованием сетей петри
- 2. 1. Анализ программ на основе сетей Петри
- 2. 1. 1. Структурный анализ
- 2. 1. 2. Имитационное (событийное) моделирование
- 2. 1. 3. Анализ по пространству достижимых состояний
- 2. 2. Операционные модели программ на основе стохастических сетей Петри
- 2. 2. 1. Задание нагрузки в ССП-модели
- 2. 2. 2. Моделирование программных конструкций с помощью ССП
- 2. 3. Методика количественного анализа ССП на основе аппарата Марковских цепей
- 2. 3. 1. Переход от ССП модели к ЭМЦ модели
- 2. 3. 2. Переход от ЭМЦ модели к ПМЦ модели
- 2. 4. Выводы по главе 2
- 2. 1. Анализ программ на основе сетей Петри
- 3. Иерархическая система моделей на основе ССП
- 3. 1. Требования к модели на основе ССП
- 3. 2. Формальное описание строго иерархической стохастической сети петри
- 3. 3. Преимущества строго иерархической модели
- 3. 4. Недостатки строго иерархической модели
- 3. 5. Обоснование корректности
- 3. 6. Иерархическое моделирование
- 3. 7. Методика проведения анализа
- 3. 8. Проверка адекватности модели объекту анализа
- 3. 9. Интеграция анализа производительности ПО в типовые процессы разработки
- 3. 9. 1. Каскадная модель
- 3. 9. 2. Итеративная модель
- 3. 9. 3. Инкрементальная модель
- 3. 10. Выводы по главе 3
- 4. Программное обеспечение автоматизации анализа производительности
- 4. 1. Описание пакета автоматизации анализа производительности программ CSA
- 4. 1. 1. Моделирование последовательных и параллельных процессов
- 4. 1. 2. Представление входных моделей
- 4. 1. 3. Описание программных компонент пакета анализа
- 4. 1. 4. Технические особенности пакета анализа
- 4. 1. 5. Недостатки пакета анализа
- 4. 1. 6. Пример использования пакета анализа
- 4. 2. Требования к развитию средств автоматизации анализа моделей программ на основе СИССП
- 4. 2. 1. Область применения и ограничения
- 4. 2. 2. Поддержка описания модели
- 4. 2. 3. Интерпретация результатов
- 4. 3. Проектирование средств автоматизации анализа моделей сиссп
- 4. 3. 1. Особенности проекта
- 4. 3. 2. Язык описания моделей
- 4. 3. 3. Общая концепция и технология разработки
- 4. 3. 4. Структурная схема проекта
- 4. 4. Выводы по главе 4
- 4. 1. Описание пакета автоматизации анализа производительности программ CSA
- 5. Экспериментальное подтверждение моделей и методов
- 5. 1. Модель информационного сервера системы биржевых новостей
- 5. 1. 1. Постановка задачи моделирования
- 5. 1. 2. Использование стохастической сети Петри
- 5. 1. 3. Использование строго иерархической стохастической сети Петри
- 5. 1. 4. Выводы, рекомендации и результаты
- 5. 1. 5. Модернизация программного обеспечения по результатам анализа
- 5. 2. Модель неблокирующей системы управления свободной памятью
- 5. 2. 1. Постановка задачи моделирования
- 5. 2. 3. Описание и анализ модели
- 5. 3. Выводы по главе 5
- 5. 1. Модель информационного сервера системы биржевых новостей
Список литературы
- Фредерик Брукс, Мифический человеко-месяц или как создаются программные системы, издательство «Символ», Санкт-Петербург, 2000.
- Tom DeMarco, Controlling Software Projects, Yourdon Press, Prentice Hall Building Englewood Cliffs, NJ07632, 1982.
- Boehm B.W., Software Engineering Economics, Englewood Cliffs, N.J.: Prentice-Hall, 1981.
- Mark Collins-Cope, Interview with Robert C. Martin: eXtreme Programming, Objective View № 4 2000
- Robert C. Martin, Iterative and Incremental Development, С++ Report, Feb, April and June 1999
- Б. Байцер, Микроанализ производительности вычислительных систем, Москва, «Радио и связь», 1983.
- Neil J. Gunther, The practical performance analyst: performance-by-design techniques for distributed systems, McGraw-Hill, 1998.
- Glenford J. Myers, The Art of Software Testing, John Wiley and Sons, 1979.
- Ibe O.C., Sathaye A., Howe R.C., Trivedi K.S., Stochastic Petri net modeling of VAXcluster system availability, Petri Nets and Performance Models, 1989 PNPM89, Proceedings of the Third International Workshop, 1990, pp. 112−121.
- Trivedi K.S., Sathaye A.S., Ibe O.C., Howe R.C., Should I add a processor? (performance evaluation), System Sciences, 1990, Proceedings of the Twenty-Third Annual Hawaii International Conference, Volume: i, 1990, pp. 214−221 vol.1
- Raj Jain, The art of computer system performance analysis, John Wiley and Sons, 1991.
- Axo, Хопкрофт, Ульман «Построение и анализ вычислительных алгоритмов», М.: Мир, 1981.
- Л.Б. Богуславский, Оценка производительности распределенных информационно-вычислительных систем архитектуры «клиент-сервер», Автоматика и телемеханика № 9 за 1995, с. 160−175.
- Fricks R.M., Pulialito A., Trivedi K.S., Performance analysis of distributed real-time databases, Computer Performance and Dependability Symposium, 1998, IPDS '98. Proceedings IEEE International, 1998, pp. 184−194.
- Geist R., Trivedi K., An analytic treatment of the reliability and performance of mirrored disk subsystems, Fault-Tolerant Computing, 1993. FTCS-23. Digest of Papers, The Twenty-Third International Symposium, Aug. 1993, pp. 442−450.
- Д. Феррари, Оценка производительности вычислительных систем, издательство «Мир», Москва, 1981.
- В.И. Кузовлев, П. Н. Шкатов, Математические методы анализа производительности и надежности САПР, Москва, Высшая школа, 1990.
- Дж. Питерсон, Теория сетей Петри и моделирования систем, Москва, «Мир», 1984.
- Patil S., Limitations and Capabilities of Dijkstra’s Semaphore Primitives for Coordination Among Processes, Computation Structures Group Memo 57, Project MAC, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, February 1971, pp. 18.
- Robin A. Sahner, Kishor S. Trivedi, Antonio Puliafito Performance and reliability analysis of computer systems: an example-based approach using the SHARPE software package, Kluwer Academic Publishers, Third Printing 1999.
- Xoap Ч., Взаимодействующие последовательные процессы: Пер с англ. Москва: «Мир», 1989.
- М.К. Molloy, Performance Analysis Using Stochastic Petri Nets, IEEE Transactions on Computers v. C-31 № 9 page 913, September 1982.
- Д.В. Медянцев, Д. В. Фатхи, Моделирование многопроцессорных ВС на основе раскрашенных стохастико-временных сетей Петри с нагруженными переходами, «Электронное моделирование» № 2 за 1995, с. 37.
- Giovanni Chiola, Claude Dutheillet, Giuliana Franceschinis, and Serge Haddad, Stochastic Well-Formed Colored Nets and Symmetric Modeling Applications, IEEE Transactions on Computers, Volume 42 № 11, November 1993 pp.1343−1359.
- Milan Ceska, Vladimir Janousek, A Formal Model for Object Oriented Petri Nets Modeling, Springer-Verlag, Advances in Systems Science and Applications, Special Issue 1−6, 1997.
- Ciardo G., Nicol D.M., Trivedi K.S., Discrete-event simulation of fluid stochastic Petri nets Software Engineering, IEEE Transactions, Volume: 25 2, March-April 1999, pp. 207−217
- Falko Bause, On the analysis of Petri nets with static priorities, Springer-Verlag, Acta Informatica № 33, pp. 669−685, 1996.
- A.H. Балухто, Модифицированные временные сети Петри и автоматизация моделирования дискретных потоковых систем, Автоматика и телемеханика № 8 за 1996, с. 132−141.
- Greiner S., Puliafito A., Bolch G., Trivedi K.S., Performance evaluation of dynamic priority operating systems, Petri Nets and Performance Models, 1995, Proceedings of the Sixth International Workshop, 1995, pp. 241−250.
- В.П. Ильин, М. И. Смирнов, Моделирование систем на основе ингибиторных временных сетей Петри, Электронное моделирование № 2 за 1990.
- А.А. Лескин, П. А. Мальцев, A.M. Спиридонов, Сети Петри в моделировании и управлении, Ленинград, «Наука», 1989.
- И.Б. Вирбицкайте, E.A. Подкозий, Метод параметрической верификации поведения временных сетей Петри, Программирование № 4 июль-август 1999.
- И.Б. Вирбицкайте, Е. А. Подкозий, Использование техники частичных порядков для верификации временных сетей Петри, Программирование № 1 январь-февраль 1999.
- Н.Н. Иванов, Неэкспоненциальные временные стохастические сети Петри с ограниченной предысторией, Автоматика и телемеханика № 4 1995 с. 145−156.
- М. Ajmone Marsan, G. Balbo, G. Conte, S. Donatelli and G. Franceschinis, Modeling with Generalized Stochastic Petri Nets, John Wiley and Sons, 1996.
- Giovanni Chiola, Marco Ajmone Marsan, Gianfranco Balbo, Gianni Conte, Generalized Stochastic Petri Nets: A Definition at the Net Level and Its Implications, IEEE Transactions on Software Engineering, Volume 19 № 2, February 1993 pp.89−107.
- Gianfranco Balbo, Performance Issues in Parallel Programming, Proceedings 13th International Conference Applications and Theory of Petri Nets 1992, Edited by K. Jensen, Sheffield, UK, June 1992, Springer-Verlag.
- Susanna Donatelli and Matteo Sereno, On the Product Form Solution for Stochastic Petri Nets, Proceedings 13th International Conference Applications and Theory of Petri Nets 1992, Edited by K. Jensen, Sheffield, UK, June 1992, Springer-Verlag.
- H.H. Иванов, Обобщенные временные стохастические сети Петри, Автоматика и телемеханика № 10 1996 с. 156−167.
- Н. J. Genrich, К. Lautenbach, P. S. Thiagarajan, Elements of general Net Theory, LNCS vol. 84, Springer Verlag, 1980.
- M. Jantzen, R. Valk, Formal properties of Place/Transition Nets, LNCS vol. 84, Springer Verlag, 1981
- H. J. Genrich, K. Lautenbach, System Modelling with High-Level Petri Nets, Theoretical Computer Science, vol. 13, 1981.
- F. De Cindio, G. De Michelis, L. Pomello, C. Simone, Superposed Automata Nets, in: «Application and Theory of Petri Nets», IFB 52, Springer Verlag, 1982
- K. Jensen, Coloured Petri Nets and the Invariant Method, Theoretical Computer Science vol. 14, 1981
- F. J. W. Symons, Introduction to Numerical Petri Nets, A General Graphical Model of concurrent Processing Systems, Australian Telecommunications Research, vol. 14, January 1980
- M. Menasche, В. Berthomieu, Time Petri Nets for Analysing and Verifying Time Dependent Protocols, Proceedings of the Third International Workshop on Protocol Specification, Testing and Verification, Zurich, June 1983.
- Sergio C. Bandinelli, Alfonso Fuggetta, Carlo Ghezzi, Software Process Model Evolution in the SPADE Environment, IEEE Transactions on Software Engineering vol. 19 № 12 December 1993 p. 1128.
- Erling Vagn Sorensen, Jens Nordahl and Niels Hermal Hansen, From CSP Models to Markov Models, IEEE Transactions on Software Engineering vol. 19 № 6 December 1993 pp. 354−571.
- Choi H., Trivedi K.S., Approximate performance models of polling systems using stochastic Petri nets, INFOCOM '92 Eleventh Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies, IEEE, 1992, pp. 2306−2314 vol.3
- Ciardo G., Trivedi K.S., A decomposition approach for stochastic Petri net models, Petri Nets and Performance Models, 1991 PNPM91, Proceedings of the Fourth International Workshop, 1991, pp. 74−83
- Lopez-Benitez N., Trivedi K.S., Multiprocessor performability analysis, Reliability, IEEE Transactions on, Volume: 42 4, Dec. 1993, pp. 579−587
- Ibe O.C., Trivedi K.S., Stochastic Petri net models of polling systems, Selected Areas in Communications, IEEE Journal, Volume: 8 9, Dec. 1990, pp. 1649−1657.
- Ibe O.C., Choi H., Trivedi K.S., Performance evaluation of client-server systems, Parallel and Distributed Systems, IEEE Transactions, Volume: 4 11, Nov. 1993, pp. 1217−1229.
- Muppala J.K., Woolet S.P., Trivedi K.S., Real-time systems performance in the presence of failures, Computer, Volume: 24 5, May 1991, pp. 37−47
- Розенблюм Л.Я., Сети Петри, Известия АН СССР, Техническая кибернетика, 1983, № 5, с. 12−40.
- В.Е. Котов, Сети Петри, Москва, «Наука», 1984.
- С.В. Емельянов и др., Технология системного моделирования, Москва, «Машиностроение», 1988 год.
- А.М. Ларионов, С. А. Майоров, Г. И. Новиков, Вычислительные комплексы, системы и сети, «Энергоатомиздат», Ленинградское отделение, 1987.
- Васильев В.В., Кузьмук В. В., под ред. Хорошевского В. Г., Сети Петри, параллельные алгоритмы и модели мультипроцессорных систем, АН УССР, Институт проблем моделирования в энергетике, Киев, издательство «Наукова думка», 1990.
- Б.Я. Советов, О. И. Кутузов, Ю. А. Головин, Ю. В. Аветов, Применение микропроцессорных средств в системах передачи информации, учебное пособие для вузов по специальности АСУ, Москва, «Высшая школа», 1987.
- Игнатьев М.Б. и др., Активные методы обеспечения надежности алгоритмов и программ, Санкт-Петербург, Политехника, 1992.
- А.Б. Долгий, Д. В. Кузьмицкий, С. А. Поттосина, Сети Петри и их использование при моделировании дискретных систем и процессов, методическое пособие, Минский Радиотехнический институт, Минск, 1991.
- Г. А. Доррер, Методы анализа вычислительных систем, учебное пособие, Красноярск, СибГТУ, 1999 г.
- Robert H. Sloan, Ugo Buy, Reduction rules for time Petri nets, Springer-Verlag, Acta Informatica № 33, pp. 687−706, 1996.
- Пратт Т. Языки программирования. Разработка и реализация. Перевод с английского под редакцией Ю. М. Баяковского, Москва, Мир, 1979.
- Бьерн Страуструп, Язык программирования С++, третье издание, Москва, издательство «Бином», 1999.
- Tru64 UNIX Version 5.1 Manual: NUMA Overview. Part number AA-NUMAG-DE. Compaq Computer Corporation Houston, Texas, January 2001.
- Tong Luo, Confrey Т., Trivedi K.S., A reliable CORBA-based network management system, Communications, 1999, ICC '99, 1999 IEEE International Conference, 1999, pp. 1374−1387.
- Jon Siegel, CORBA fundamentals and programming. Wiley Computer Publishing. ISBN 0−471−12 148−7. © 1996 by Object Management Group.
- Robert Orfali, Dan Harkey, Client/Server Programming with Java and CORBA, Second Edition. © 1998 by Wiley Computer Publishing. ISBN 0−471−24 578-X.
- Michi Henning, Steve Vinoski, Advanced CORBA® Programming with С++. © 1999 by Addison Wesley Longman, Inc. ISBN 201 379 279
- Александр Цимбал, Технология CORBA. Издательство ПИТЕР, Санкт-Петербург, 2001. :.
- Жуковский В.Ф., В.А. Кирьянчиков, А.В. Экало «Программный комплекс автоматизации анализа вариантов построения систем обработки информации», «Автоматизация проектирования в радиоэлектронике и приборостроении» Ленинград: «Известия ЛЭТИ», вып.ЗЮ.
- Жуковский В.Ф., В.А. Кирьянчиков, А.В. Экало «Анализ эффективности реализации алгоритмов обработки оптических измерений», сборник материалов региональной конференции, Новосибирск, 1981.
- В.Ю. Кириллов, В. В. Нижник, Пакет программ работы с сетями Петри для персональных ЭВМ, Управляющие системы и машины № 4 1989.
- Дж. Денннис и Р. Шнабель, Численные методы безусловной оптимизации и решения нелинейных уравнений, Москва, «Мир», 1988.
- Blake J.T., Trivedi K.S., Reliability analysis of interconnection networks using hierarchical composition, Reliability, IEEE Transactions on, Volume: 38 1, April 1989, pp. 111−120
- Malhotra M., Trivedi K.S., A methodology for formal expression of hierarchy in model solution, Petri Nets and Performance Models, 1993, Proceedings 5th International Workshop, 1993, pp. 258−267.
- К. Дж. Дейт, Введение в системы баз данных, шестое издание, СПб, Издательский дом «Вильяме», 2000 год.
- Салли Шлеер, Стефан Меллор, Объектно-ориентированный анализ: моделирование мира в состояниях, Киев, «Диалектика», 1993.
- Michael Barnes, Introduction to Component Based Development, Objective View № 3 1999
- Мойсейчук Л.Д., Задание нагрузочных параметров при анализе производительности программного обеспечения на основе стохастических сетей Петри // «Человек и Вселенная», Санкт-Петербург, № 10, 2001 с. 82−89.