基于复杂排队系统的toc服务模型与性能分析（

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1、基于复杂排队系统的TOC服务模型与性能分析*收稿日期：2016-10-10基金项目：国家自然科学基金资助项目（61073049，61572305，61672006）；安徽省教育厅重点项目（KJ2015A182，KJ2015A191）作者简介：徐群（1985-），女，山东青岛，博士研究生，E-mail：775088224@qq.com王先超（通信作者），男，副教授，博士，E-mail：wxcdx@126.com徐群1，王先超2*（1.上海大学计算机工程与科学学院，上海200444；2.阜阳师范学院计算机与信息工程学院，安徽阜阳236037）摘要：三值光学计算机的运算请求处理过程缺乏合理、系统

2、的性能评价标准与体系。基于M/M/1、M/M/n、MX/M/1和M/MB/1构成的复杂排队系统，构建了三值光学计算机的四阶段服务模型，同时建立了立即调度和结束时调度两种策略和算法。基于不同排队系统讨论了运算请求的接收时间、预处理时间、运算时间和发送时间的计算方法，进而得到最终响应时间。最后，通过仿真实验对两种策略的模型进行验证，结果表明结束时调度策略明显优于立即调度策略。关键词：三值光学计算机；复杂排队系统；立即调度；结束时调度；响应时间中图分类号：TP301文献标志码：A　　　文章编号：Servicemodel andperformanceanalysisofTOCbasedoncomp

3、lexqueuingsystemXUQun1,WANGXianchao2*(1.SchoolofComputerEngineeringandScience,ShanghaiUniversity,Shanghai200444,China;2.SchoolofComputerandInformationEngineering,FuyangNormalUniversity,FuyangAnhui236037,China)Abstract:Therequestprocessingofternaryopticalcomputerlackedreasonablesystematicstandardan

4、dsystemforperformanceevaluation.Therefore,afour-stageservicemodelwasbuiltbasedoncomplexqueuingsystemsincludingM/M/1,M/M/n,MX/M/1andM/MB/1.Meanwhile,strategyandalgorithmofinstant-schedulingandend-schedulingwereproposedindetail.Basedondifferentqueuingsystems,thecalculationmethodofreceivingtime,prepr

5、ocessingtime,operationtimeandtransmittingtimeoftherequestwerediscussed,andthefinalresponsetimewasobtained.Finally,themodelsoftwostrategiesareverifiedbysimulationexperimentsandtheresultsshowthatend-schedulingstrategyissuperiortoinstant-schedulingstrategy.Keywords:ternaryopticalcomputer;complexqueui

6、ngsystem;instant-scheduling;end-scheduling;responsetime7排队论作为随机运筹学与应用概率论中的重要分支学科，理论体系发展成熟，研究成果已广泛应用于军事、运输、生产等领域[1-2]。近年来，国内外学者运用排队论对一些并行计算平台的系统性能进行了研究。Khazaei等基于M/G/m/m+r系统和近似Markov链构建了云计算服务性能的近似分析模型[3]；Cao等基于M/M/m系统对多核服务器进行建模，优化了能量分配与负载分布问题[4]；Bai等构建了由两个串联排队系统组成的复杂排队模型以评价异构数据中心的性能[5]。由此可见，排队论提供了一

7、个有组织的、结构的、简洁的框架去研究、模拟和评价并行计算平台的服务过程。三值光学计算机(TernaryOpticalComputer，TOC)的研究源于2003年[6-7]，经过十余年的探讨，在理论和实验上取得了一系列成果[8-9]，而关于TOC服务质量的研究近乎空白。TOC作为一种新型计算模式，所提供的服务类似于云计算，与此同时，该服务又有不同于云计算等并行平台的特色：第一，主要直接或间接处理二元三值逻辑运算[10]；