シミュレーション論/工学

6. 応用例
離散系シミュレーションの応用
〇オペレーティングの基礎（新入社員 Reading assignment ）
〇 OSのスケジューリング
〇コンピュータシステムの性能評価
〇制御用計算機の性能評価
連続系シミュレーションの応用
〇 Driving simulator (Direct analog)
既説明のシミュレーションの応用
Flight simulator (Direct analog) 第1章
マス＋ばね＋ダンパ（アナコン，連続系）第1章，第3章
海草と貝，WD（SD) 第3章
中断を含む習熟過程のNNによる予測（別ppt）
上水道システム（別ppt）
031220
061204
1
オペレーティングの基礎
土居範久訳
培風館
2
本書の構成
3
スケジューリングの目的
4
FCFS (First come first serve)方式
5
RR (Round robin) 方式
6
RR (Round robin) 方式の問題点
7
SRR (Selfish round robin) 方式
8
3方式の適合対象の比較
9
得たこと・今後の課題
10
OS スケジューリング方式の基礎1
Source
・・・
Service facility
Server
(1) FIFO (First In First Out 先入れ先出し）または
FCFS (First Come First Serve 到着順処理）
(LIFO (Last In First Out) は特別の場合に利用）
(2) 単位時間当りにスケジュールに加えられるジョブ数(到着率)：λ
単位時間当りに処理されるジョブ数の平均(サービス率)：
μ
ポアソン分布に従えば，
x個のジョブの到着確率
x個のジョブのサービス確率
11
OS スケジューリング方式の基礎2
(3) （平均）応答時間 response time
T = 待ち時間 + サービス時間 (1/μ）
(4) 応答時間/サービス時間の比率の感じをつかむには，
あるジョブが到着したときにシステム内にあるジョブ数 n
を見積もる必要がある。１つのジョブの応答時間 T の間
に，λT個のジョブが新しく到着することが期待できる。
Little’s result (リトルの公式）
n = λT
別の説明：1/λ単位時間
に1個出て行く｡入って出る
までに n個出なければなら
ないので， T = n /λ
（平均）応答時間 T
λ
平均 n 個
12
コンピュータの性能評価シミュレータ1
[1] システム性能とその要因
応答時間, Throughput，資源利用率
システム性能規定要因
システム要因
各資源の処理能力
資源管理の処理能力
システム構成
ジョブ要因
ジョブの到着率
ジョブの資源使用量
13
コンピュータシステムの性能
応答時間
T = 平均多重度（n）/到着率 (λ)
(response time)
(リトルの公式）
Throughput
= 完了ジョブ数/観測時間
資源利用率
= 資源のビジー時間/観測時間
14
コンピュータの性能評価シミュレータ2
[2] 性能実測技術と予測技術
性能実測技術
Hardware monitor, firmware monitor,
software monitor, program tracer
性能予測技術
解析的手法（概括的）：待ち行列でモデル化
待ち行列網でモデル化：Central server model
シミュレーション手法（部分詳細）： GPSS
15
Central server model
16
目標性能グラフ
17
オンラインシステムの平均応答時間
18
制御用計算機の性能設計
19
性能設計と性能評価
20
テーブル配置(格納メモリ種別)の決定
21
タスク応答時間の求め方
22
タスク配置（主メモリ共用）の決定
23
タスク実行スケジュールの決定
24
タスク応答時間の出力例
25
システム応答感度特性の出力例
26
SPEEDの構成(1)
ハードウェア構成
ソフトウェア構成
装置の数や容量など
タスクやテーブル
およびそれらの関係
目標性能
設計プログラム
メモリ上のタスク配置決定
プログラム
メモリ上のテーブル配置
決定プログラム
メモリ上のテーブル配置
a b
主メモリ
c d
ドラム
e
タスクの起動タイミング
決定プログラム
タスクの起動タイミング
時刻
1
2
3
4
5 6
0
メモリ上のタスク配置
f
ディスク
A
C
E
B
D
F
G
A
B
C
D
評価プログラム
030910 oldppt
27
SPEEDの構成(2)
評価プログラム
計算機負荷シミュレータ
S PE E D- C LS
応答性評価プログラム
S PE E D- R SA
稼働率
タスクの応答時間
C P U ：3 5 %
ドラム：4 0 %
ディスク：2 0 %
図 10.3
030910 oldppt
B
応答時間
A
応答性感度曲線
C
現在
余裕
計算機負荷
計算機制御システムの性能設計プログラムS P E E D の構成
28
Driving simulatorの構成
29
Driving simulator
30
回転運動による加速度の模擬
シミュレータでは，高周波成分だけを用いる。長時間継続するG（加
速度）をシミュレートするのに，wash out（当初与えた加速移動分を
知らない間に原位置に戻す）操作を用いる。
31

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