Quantitative Modelle für Rechensysteme

Inhalt:

• Daten-Highway, Internet, B-ISDN, ATM, ..., sind die Schlagwörter der jüngsten Vergangenheit. Was leisten Hochgeschwindigkeitsnetze? Wie weiß oder ermittelt man, was sie leisten oder leisten sollen? Was sind die Leistungsmetriken? Was sind die leistungsbeschränkenden Engpässe? Diese Fragen und verwandte Probleme wollen wir in der Vorlesung behandeln und quantitative Modelle (QM) hauptsächlich für Rechnernetze zum Zwecke der Leistungsanalyse und der Überprüfung der Einhaltung von Gütekriterien (sog. QoS) kennen lernen.
  
  Hier werden stochastische Modelle (sog. Warteschlangenmodelle) vorgestellt, die analytsisch oder algebraisch-numerisch auswertbar sind. (Simulative Auswertung von QM werden im einjährigen Zyklus in den SS in der Vorlesung "Diskrete Simulation" behandelt).
  
  Verkehrsmodellierung für Kommunikationsnetze ist nicht neu: Es begann mit der Modellierung von Telefonverkehr. Doch um das mit steigender Popularität des Internet verursachte Verkehrsaufkommen adäquat zu beschreiben, sind neuartige Verkehrsmodelle notwendig und in jüngster Zeit auch entwickelt worden. Nach einer Einführung in stochastische Modelle sollen i.b. auch diese neuen Modelle vorgestellt werden:

• Teil I Einführung
  1.1 Motivation, Beziehung mit anderen Bereichen/Vorlesungen, Übersicht
  1.2 Begriffe und Definitionen
  1.3 Vorstellung verschiedener Modellierungswelten:
       Wartesysteme, stochastische Petrinetze, stochastische Prozessalgebra

• Teil II Stochastische Analyse
  2.1 Kurze Wiederholung: Zva, W-Verteilung, W-Dichte, Momente
  2.2 Stochastischer Prozeß, Markov-Ketten
  2.3 Grundlegendes über Wartesysteme
  2.4 Wartesysteme, die auf (Quasi-) Geburts-und-Todes-Prozesse basieren
  2.5 Lösungsmethoden für Markovketten
  

• Teil III Vekehrs-/Quellenmodelle für das Internet
  3.1 Markov-Modellierte Poisson-Prozesse
  3.2 Verschiedene ON/OFF-Modelle
  

• Teil VI Berechnung von Leistungsmetriken und QoS-Kriterien bei
  4.1 Stationärem Systemverhalten und
  4.2 Transientem Systemverhalten

Hörerkreis:

• Studierende im Hauptstudium, Informatik II
• i.b. Bereich 2.4 Bewertung von Rechensystemen

Voraussetzungen: Stoff des Informatik-Grundstudiums

Empfehlenswert für:

• Rechnerbausteine und Rechnerarchitektur
• Betriebssysteme, Rechnernetze und vert. Systeme
• Bewertung von Rechensystemen

Übungsschein: Auf Wunsch für Nicht-Informatiker

Skript:

Kapitel 1 u. 2

Kapitel 3 bis Abschnitt 3.3

Kapitel 3, Abschnitt 3.4 u. 3.5

Anhang 1 u. 2

Anhang 3 u. 4

Literatur:

• Quantitative System Performance
  Lazowska, Zahorjan, Graham, Sevcik
  Prentice-Hall, Inc.
• Queueing Systems Vol. I + Vol. II
  Kleinrock
  John Wiley & Sons, Inc.
• Introduction to Computer System Performance Evaluation
  Kant
  McGraw-Hill
• Probability + Statistics with Reliability, Queuing and Computer Science Applications
  Trivedi
  Prentice-Hall, Inc.,
• Queueing Networks and Markov Chains
  Bolch, Greiner, de Meer, Trivedi
  John Wiley & Sons, Inc.
• Weitere Angaben in der Vorlesung