数据交换和网络性能分析理论

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1、PerformanceAnalysisOfQueuingAndComputerNetworks数据交换和网络性能分析理论作业：第一章姓名：于洋Introduction1.1队列系统研究背景（Background）1.2队列在计算机及计算机网络中的应用（QueuesinComputersandComputerNetworks）1.3队列模型举例（QueuingModels）Introduction1.1背景介绍：基本概念：排队论又称随机服务系统，主要解决与随机到来、排队服务现象有关的应用问题。排队

2、论主要研究三个方面内容：（1）形态问题，即研究各种排队系统的规律性，这包括队长分布、等待时间分布、忙闲期分布等，同时又分稳态和瞬态两种情形。（2）最优化问题，又分静态最优和稳态最优；前者指最优设计，后者指现在排队系统的最优运用。（3）排队系统的统计推断，即判断一个给定的排队系统符合那种类型，以便根据排队理论进行分析研究。目标：顾客提供满意服务;提高资源利用率任何一个顾客通过排队服务系统总要经过如下过程:顾客到达、排队等待、接受服务、离开系统.于是，任何排队服务系统可以描述为以下三个方面，这就是:

3、（1）顾客到达规律;(2)顾客排队与接受服务的规则;(3)服务机构的结构形式、服务台的个数与服务速率等.排队规则主要描述服务机构是否允许顾客排队，顾客对排队长度、时间的容忍程度及在排队队列中等待服务的顺序.常见的排队规则有如下几种情形：①损失制排队系统.这种排队系统的排队空间为零，即不允许排队.②等待制排队系统.当顾客到达时，若所有服务台都被占用且又允许排队，则该顾客将进入队列等待.服务台对顾客进行服务所遵循的规则通常有:a)先来先服务(FCFO):按顾客到达的先后对顾客进行服务.b)后来先服务

4、(LCFO):在许多库存系统中会出现这种情形.如钢板存入仓库后，需要时总是从最上而的取出;如在情报系统中，后来到达的信息往往更加重要，应首先加以分析和利用.c)带优先服务权((PS):服务设施优先对重要性级别高的顾客服务，在级别相同的顾客中按到达先后次序排队.如加急的电报电话应优先处理等.d)随机服务(SIRO):到达服务系统的顾客不形成队伍，当服务设施有空时，随机选取名顾客服务，每名等待顾客被选取的概率相等.③混合制排队系统.该系统是等待制和损失制系统的结合，一般是指允许排队，但又不允许队列无

5、限长下去.1.2队列在计算机及计算机网络中的应用1.2.1单处理器系统（Singleprocessorsystems）在该系统中，用户通过键盘或者鼠标向计算机输入工作请求，主监控程序即操作系统（OS）在没有外部请求要处理的时候仍要保持计算机维持一定的内部工作强度。机器的指令的执行相比外界请求CPU使用权速度快得多，因此给用用户的感觉就是CPU能同时处理自己的多个请求，因此在这个系统中会出现”多道程序设计这样的概念。多道程序设计：在计算机内存中同时存放几道相互独立的程序，使它们在管理程序控制之下，

6、相互穿插的运行，这就称为多道程序设计。1.2.2同步多处理器系统（Synchronousmulti-processorsystems）同步多处理器系统（SMP）在工作的时候，每当一个任务完成后，空闲的处理器会立刻寻找下一个新的任务。1.2.3分布式操作系统（Distributedoperatingsystem）在一些应用领域中，许多计算机、终端或者工作站作为计算机客户机连接在一个或多个高性能的计算机服务器，客户机本身能处理一些工作需求，同时在有服务请求时会向服务器提出工作请求。1.2.4计算机网

7、络中的数据通信1.3队列模型举例为什么要引入队列模型（QueuingModels）？KEY：模型主要是对实际中的应用系统的精确表示，它实际是对原始应用系统在功能等方面的精确“复制”；引入的这种数学模型的目的是能够简化实际应用系统以便对其分析学习及优化。1.3队列模型举例先进先出模型（FIFO）：主要性能参数：到达时间（arrivaltime）、等待时间（waitingtime）、响应时间（responsetime）、系统利用率（Thesystemservicetime）等。循环队列模型（Roun

8、dRobinQueue）是FIFO队列的一种变形，两种队列模型有相同的平均服务率和系统利用率。分布式操作系统队列（Aqueuewithmultipleservers）开放式数据通信网络（Openqueuingnetwork）拥有单个调度程序和服务器的多队列系统（Multiplequeueswithasingleschedulerandserver）