ارائه ­دهنده:
علی نقاش اسدی
  استاد راهنما:
دکتر محمد عبداللهی ازگمی
  هیات داوران:

دکتر علی موقر،  دکتر احمد خونساری،  دکتر محسن شریفی،  دکتر زینب موحدی
زمان : شنبه  ۲۴ خرداد ماه ۱۳۹۹

  ساعت ۱۵:۳۰

  نحوه ی برگزاری: به صورت الکترونیک

چکیده پایان نامه :

مدیریت معیارهای توان و کارایی در سیستم‌های رایانشی یکی از مهم‌ترین مسائل دنیای امروز است. از یک سو، کاهش مصرف توان سیستم‌های رایانشی باعث می‌شود که مدیران سیستم‌ها، هزینه کمتری بابت نگهداری آنها پرداخت کنند. از سوی دیگر، کاربران سیستم‌های رایانشی علاقه‌مند هستند که سیستم مورد نظرشان، بالاترین کارایی را داشته باشد. بنابراین، دو معیار توان و کارایی، ارتباط تنگاتنگ و متضادی با یکدیگر دارند. عوامل مختلفی مانند مؤلفه‌های فیزیکی، شبکه‌های ارتباطی، فعالیت‌های سایبری و نرم‌افزاری و شرایط محیطی، می‌توانند بر میزان مصرف توان و کارایی سیستم‌ها تأثیرگذار باشند. از آنجایی که ارزیابی معیارهای توان و کارایی سیستم‌های رایانشی در محیط‌های واقعی، با وجود عوامل مختلف تأثیرگذار بر آنها، از نظر بودجه و زمان مقرون به صرفه نیست، باید از روش‌های مدل‌سازی برای این منظور استفاده شود. بنابراین، داشتن یک مدل صوری یا تحلیلی از سیستم که نه تنها امکان توصیف مصرف توان را فراهم کند، بلکه برای ارزیابی معیارهایی کارایی سیستم نیز قابل استفاده باشد، یکی از موضوعات مهم پژوهشی است.
با استفاده از بسط‌‌های مختلف صورت‌بندی شبکه‌های پتری می‌توان مدل‌های مناسبی برای ارزیابی اتکاپذیری، کارایی، و انجام‌پذیری سیستم‌های رایانشی ارائه کرد. با اینکه بسط‌های مختلف شبکه‌های پتری، تسهیلاتی برای مدل‌سازی منابع تأمین‌کننده توان و ارزیابی مصرف توان ارائه نمی‌کنند، ولی با استفاده از این بسط‌ها می‌توان الگوهای مدل‌سازی ارائه کرد که به وسیله آنها می‌توان، مصرف توان سیستم‌های رایانشی را ارزیابی کرد. در این رساله در گام نخست، عوامل مهمی که بر معیارهای توان و کارایی سیستم‌های رایانشی تأثیرگذار هستند، شناسایی و دسته‌بندی شده­اند. سپس در قالب چندین مطالعه موردی و با استفاده از بسط‌های شبکه‌های پتری تصادفی، الگوهایی برای مدل‌سازی این عوامل و ارزیابی یکپارچه تأثیرات متقابل معیارهای توان و کارایی ارائه شده است. در گام دوم این رساله، یک بسط برای صورت‌بندی شبکه‌های فعالیت تصادفی با نام اختصاری PCSAN پیشنهاد شده است که علاوه بر پشتیبانی از الگوهای ارائه‌شده قبلی، کاستی‌های بسط‌های شبکه‌های پتری تصادفی برای مدل‌سازی و ارزیابی مصرف توان در سیستم‌های رایانشی را نیز رفع می‌کند. برای این منظور در بسط پیشنهادی، مفهوم اولیه­ای برای توصیف منابع تأمین‌کننده توان در نظر گرفته شده است که برای مدل‌سازی منابع توان دائمی و تجدیدپذیر قابل استفاده است. مدل‌های ساخته‌شده با بسط پیشنهادی، قابل تبدیل به مدل‌های پذیرفته‌شده توسط صورت‌بندی‌های موجود بوده و می‌توانند با استفاده از تکنیک‌ها و ابزارهای آنها، راه‌حل‌های تحلیلی یا شبیه‌سازی ارائه کنند. از این بسط پیشنهادی در یک مطالعه موردی استفاده شده است که نشان‌دهنده تسهیل فرآیند مدل‌سازی و ارزیابی یکپارچه توان و کارایی است.
واژه‌های کلیدی: مصرف توان، معیارهای کارایی، مدل‌سازی و ارزیابی یکپارچه، سیستم‌های رایانشی.
 

Abstract:
Today, the power and performance management of computing systems is an important issue. On one hand, the power consumption is one of the most important challenges for the computing system providers. On the other hand, users of computing systems are interested to reach a higher performance when using the computing system. Therefore, these two measures, power and performance, are inversely proportional together. Different factors such as physical components, communication networks, cyber and software activities, and environmental conditions can affect power consumption and performance measures of systems. Since the evaluation of power and performance of computing systems in real environments is not effective in terms of budget and time constraints, the modeling methods should be used for this purpose. Therefore, it is an important research issue to have an analytical and formal model of the system that not only analyzes power consumption but can also be used to evaluate performance measures.
The Petri nets formalism and its generalized versions can provide suitable models for dependability, performance, and performability analysis of computing systems. Although these formalisms do not provide opportunities for modeling power supply sources and evaluating power consumption, they can be used to present patterns for power and performance modeling and evaluation of computing systems. In the first step of this thesis, the important factors that affect power and performance measures of computing systems are identified and categorized and then their modeling and evaluation patterns are presented using generalized versions of stochastic Petri nets in some case studies.
In the second step of this thesis, a new generalized version of stochastic activity networks, called PCSAN, is presented that, in addition to supporting the proposed patterns, also eliminates the shortcomings of previous versions of Petri nets formalism to model and evaluate power consumption of computing systems. For this purpose in the proposed formalism, a new primitive that models permanent and renewable power sources is considered to describe the power supply sources. Models constructed by the proposed formalism can be converted to the models presented by other versions of Petri nets formalism and so they can provide simulation and analytical solutions using techniques and software that support the previous versions of Petri nets formalism. Finally, we present a case study to illustrate the process of power and performance modeling and evaluation of computing systems using the proposed formalism.
Keywords: Power consumption, performance measures, unified modeling and evaluation, computing systems..

  دانشکده مهندسی کامپیوتر مدیریت تحصیلات تکمیلی