Rechensysteme: Grundlagen Der Modellbildung

ISBN-13: 9783540163831 / Niemiecki / Miękka / 1986 / 564 str.

Eike Jessen; Rudiger Valk

Opis

der Steuennann, der ein Schiff ohne Ruder und Kompass besteigt und nie weiss, wohin er fahrt."

Spis treści

0 Einleitung.- 1 Elementare Begriffe und Erscheinungen.- 1.1 Handlung und Auftrag.- Handlung, Netz, Vergröberung, Verfeinerung, Betriebsmittel, Funktionseinheit, Auftrag, Programmiersprache PROG.- 1.2 Präzedenzen.- Auftragssystem, Präzedenzrelation, Kausalnetz, Relationen lo un co, Linien und Schnitte.- 1.3 Zeitliche Ordnung und Prozesse.- S/T-Netz, B/E-Netz, Schaltregel, Ausführungsfolgen, asynchrone und synchrone Prozesse, komplementäre Stellen, Netzprogramme und ihre Prozesse.- 1.4 Aufträge an Funktionseinheiten.- S/T-Netz, B/E-Netz, Schaltregel, Ausführungsfolgen, asynchrone und synchrone Prozesse, komplementäre Stellen, Netzprogramme und ihre Prozesse.- 1.5 Kosten.- Kosten-Durchsatz-Verhältnis, mittlere Kosten je Auftrag, Gemeinkosten-Auftrag.- 1.6 Nutzen.- Nutzenfunktion.- 1.7 Einige Aspekte des Entwurfs von Rechensystemen: Strukturen, Strategien, Dimensionierung.- Bewertung, Dimensionierung, verteilte Systeme, Graph mit Kostenfunktion, Gerüst, Konzentratoren, optimale Verteilung von Funktionseinheiten auf Baueinheiten, Bindungsgraph, Fluß-Probleme.- 2 Nebenläufige Prozesse.- 2.1 Nebenläufigkeit in Rechensystemen.- Bedeutung von Nebenläufigkeit.- 2.2 Das Extensionalitäts-Prinzip.- Synchronisation, Fall/Transitions-System, schlichtes Netz, Extensionalitätsprinzip, kritischer Abschnitt.- 2.3 Unteilbarkeit von Handlungen.- 2.3.1 Einführende Beispiele.- Protokolle, Realisierung von kritischen Abschnitten, Lösung von Dekker/Peterson.- 2.3.2 Unteilbarkeit als programmier-methodologisches Konzept.- Unteilbare Anweisung, Prozeßsemantik von Unteilbarkeit.- 2.3.3 Realisierungen von Unteilbarkeit.- Semaphor, test-and-set-, region- und await-Anweisungen.- 2.3.4 Unteilbarkeit als Konsistenzkriterium.- Schematisches Auftragssystem, Interpretation, nutzlose und relevante Aufträge, Serialisierung, Serialisierbarkeit, virtuell serielles und zweiphasiges Transaktionensystem.- 2.3.5 Funktionalität.- Funktionales und spurfunktionales Auftragssystem, Störungs- und Verlustfreiheit, maximal nebenläufiges Auf tragssystem.- 2.3.6 Syntaktische Kriterien für Unteilbarkeit.- Strukturiertes Auftragssystem, Wohlstrukturiertheit, wohldefinierte Aufträge, Umgebungsunabhängigkeit.- 2.4 Synchronisation.- 2.4.1 Typen von Synchronisation.- Konsistenz- und Betriebsmittel-Synchronisation, Leser/Schreiber-Problem, Prioritäten, Betriebsmittel- Auftragssystem, LJ-Folge, Verklemmungsfreiheit und Sicherheit.- 2.4.2 Nachweis von Synchronisationsbedingungen.- S- und T-Invarianten, Wirkung einer Transition, Inzidenzmatrix.- 2.4.3 Verklemmungsfreiheit.- BM-Bedarfsnetz, Entdeckung, Ausschluß und Umgehung, Residuum, K-gesteuertes S/T-Netz, Bankiers-Problem.- 2.4.4 Lebendigkeit und Fairneß.- Lebendiges und T-fortsetzbares Netz, maximal lebendiges Teilverhalten, faires Verhalten, verschleppungsfreie und faire Schaltregel.- 2.2 Höhere programmsprachliche Synchronisationskonzepte.- 2.5.1 Speicher-Synchronisation.- Monitor, Concurrent PASCAL.- 2.5.2 Rendezvous-Synchronisation.- Rendezvous, CSP, ADA, V-System, Gruppen-Kommunikation.- 2.5.3 Datenflußprogramme und funktionale Programmierung.- Funktionale Sprachen, Datenflußgraphen und Pr/T-Netze.- 2.3 Kommunikation in verteilten Systemen.- Verteiltes System, Synchronisation in verteilten Systemen, Kommunikations-Protokolle, OSI-Schichtenmodell, Datenübermittlungs- und Transportprotokoll.- 3 Sicherheit und Korrektheit von Rechensystemen.- 3.1 Rechte und Schutzmechanismen.- Aktive und passive Rechte, Schutzspezifikationen.- 3.2 Rechtsbereiche.- Zugriffsmatrix, Zugriffsliste, Berechtigung, Schutzmechanismen, Modul, Unsicherheit.- 3.3 Korrektheit von Rechensystemen und Realisierung von 283 Schutzmechanismen.- Zuverlässigkeit, Abgrenzung und Abstraktion, Betriebssystem-Schichtenmodell, Kern, Sicherheits-Kern.- 4 Zuverlässigkeit: Stochastische Modelle.- 4.1 Begriffe und Erscheinungen.- Zuverlässigkeit, Fehler, Ausfall, Störung, Redundanz, Beanspruchung, Werte.- 4.2 Stochastische Modelle für Lebensdauer und für das Auftreten von Störungen und Ausfällen.- Stochastische und operationale Modelle, Ereignisrate, Poisson-Prozeß, Restzeit.- 4.3 Zuverlässigkeit von Strukturen ohne Fehlerbehebung.- ßberlebensfunktion, Serienstruktut, Parallelstruktur, k-aus-n-Struktur.- 4.4 Zuverlässigkeit von Strukturen mit Fehlerbehebung.- Verfügbarkeit, homogener zustandsdiskreter Markovscher Prozeß in kontinuierlicher Zeit, Beispiele.- 5 Auftragsverkehr.- 5.1 Littlesche Formeln.- Einfaches operationales Modell, stochastisches Modell.- 5.2 Elementare Wartesysteme.- Verlustsystem, Wartesystem, Wartepool, Bedienstation, Auftragsankunftsprozeß, Bedienstrategie, Syntax der elementaren Wartesysteme.- 5.3 Auftragsverkehr in allgemeinen Systemen.- 5.3.1 Ermittlung des Auftrags Verkehrs: Motive und Verfahren.- Prim–re und sekundäre Belastung, Overhead, Experiment und Rechnung, Modellierung, Validierung.- 5.3.2 System und Belastung.- Geschlossene und offene Systeme, Belastung.- 5.3.3 Durchsatzgesetze und die Auswirkung von Grenzdurchsätzen.- Allgemeines Durchsatzgesetz, Engpässe, Grenzdurchsatz eines Systems, Wegewahl, Klassen, Beispiel, Umlauf zeit.- 5.3.4 Verweilzeitgesetze.- 5.3.5 Grenzverhalten bei kleiner und großer Füllung.- 5.4 Wartenetze.- 5.4.1 Einführung.- 5.4.2 Das elementare Wartesystem M/M/m/k.- 5.4.3 Jackson-Netze.- 5.4.4 Gordon-Newell-Netze.- Definition, Faltungsverfahren, Vergleich mit offenem Netz.- 5.4.5 BCMP-Netze.- Definition, Knotentypen, Cox-Verteilung, Beispiel.- 5.5 Wechselwirkungen von Auftrags verkehr und Zuverlässigkeit.- Struktur der Wechselwirkungen, Fehlertypen, belastungsabhängige Störungen und störungsabhängige Belastung.- 5.6 Betriebsformen von Rechensystemen.- 5.6.1 Kategorien.- Externes Betriebsziel, innere Organisationsform, zeitliche Organisation.- 5.6.2 Konzentrierte Systeme.- Serieller Betrieb, Spooling, Teilnehmerbetrieb, Stapelbetrieb, Realzeitbetrieb.- 5.6.3 Verteilte Systeme.- Rechnernetz, Kommunikations verbünd, Lastverbund, Sicherheitsverbund, Funktionsverbund, Datenverbund.- 6 Ablaufplanung.- 6.1 Last.- Last, Freiphase, Beschäftigungsphase.- 6.2 Bedienstrategien: allgemeine Eigenschaften.- 6.3 Nichtverdrängende Bedienstrategien im Wartesystem M/G/l.- 6.3.1 FCFS, LCFS und andere Strategien mit bedienzeit unabhängiger Wartezeit.- Mittlere gewichtete Restbedienzeit, Pollaczek-Khinchin- sche Mittelwertformel, Einfluß des Variationskoeffizienten.- 6.3.2 Schranken und Invarianzen.- Untere und obere Wartezeitschranke, mittlere gewichtete Restbedienphase, Kleinrocks Erhaltungssatz.- 6.3.3 Prioritätsstrategien.- 6.3.4 Bedienzeitabhängige Strategien.- 6.3.5 Lastmindernde Strategien.- Trommel- und Festkopfplattenspeicher, Plattenspeicher mit beweglichen Köpfen, Restrotationszeit, SATF, SST, FSCAN, SCAN.- 6.4 Verdrängende Bedienstrategien im Wartesystem M/G/l.- 6.4.1 Würdigung verdrängender Strategien.- 6.4.2 Schranken für die mittlere Wartezeit.- Untere und obere Wartezeitschranke.- 6.4.3 Sonderfall: negativ-exponentiell bzw. entartet negativ exponentiell verteilte Bedienzeit.- LCFS-p, RR, SET, entartet negativ-exponentielle Verteilung, sofortige Bedienung des ankommenden Auftrags.- 6.4.4 Prioritätsstrategien.- 6.4.5 LCFS-p.- 6.4.6 Round Robin.- Grenzfall sehr kleiner Zeitscheiben, effektive Zeitscheiben, technische Zeitscheibengröße.- 6.4.7 SET.- 6.4.8 Bedienzeitabhängige Strategien.- Optimalstrategien bei entartet negativ-exponentiell verteilter Bedienzeit.- 6.5 Vergleich.- 7 Speicherverwaltung.- 7.1 Grundphänomene.- Speicher bei seriellem und simultanem Betrieb, virtuelle Speicherverwaltung.- 7.2 Totale Zuteilung von Hauptspeicher.- 7.2.1 Starre und veränderliche Aufteilung.- Region, Partition von Hauptspeicher, Mehrprogrammbetrieb mit fester und variabler Auftragszahl, interne und externe Speicherzerstückelung, First-Fit/Best-Fit- Strategie, 50% — Regel.- 7.2.2 Verschiebbare Speicherbelegung.- Speicherverdichtung, Verschiebe-Durchsatz.- 7.2.3 Gestreute Anordnung von Speicher.- Segment, Segmenttabelle.- 7.3 Partielle Zuteilung von Hauptspeicher.- 7.3.1 Dynamischer Speicherbedarf, Überlagerung.- Verwaltung als Keller oder Halde, Overlay.- 7.3.2 Seitenersetzung mit fester Kachelzahl.- Seite, Kachel, Referenzwort, Seitenfehler, Seitenwechselalgorithmus, FIFO, LIFO, LRU, Bo, LFU, Kostenfunktion, Speicherhierarchie, Fehlerraten, Lokalität, Anomalien, Stack-Algorithmen.- 7.3.3 Seitenersetzung mit variabler Kachelzahl.- Seitenflattern, Transport/Rechenzeit-Verhältnis, Arbeitsmenge (working set), WS, PFF, schrittweise und zeitliche Speicherkosten, Anomalien, verallgemeinerte Stack-Algorithmen.- 7.4 Dateiverwaltung.- Datei, Zugriffsmechanismen, Dateiverzeichnis.- Stichwortverzeichnis.