11章並行・実時間ソフトウェア設計の効率解析11章並行・実時間ソフトウェア設計の効率解析PerformanceAnalysisofConcurrentandReal-TimeSoftweareDesigns11.1導入ソフトウェア設計の数量的解析（quantitiveanalysisofasoftwearedesign）：与えられたハードウェア構成の元、与えられている負荷で概念的にソフトウェアを実行してみること。効用：効率上の潜在的な問題の早期発見、別のソフトウェア設計や別のハードウェア構成の調査。この章では効率のモデル化（performancemodeling）とそれに対する実時間スケジューリング理論(real-timeschedulingtheory)の適用を通じてソフトウェア設計の効率解析に対する概観を提供する。実時間スケジューリング理論は、厳しい時間制約を持つハードな実時間システム（hardreal-timesystem）に特に適する。11.2効率モデル11.2.1概念効率モデル（performancemodel）：システムの効率の観点から実際の計算機システムを抽象化したもの。システムが実在するか否かは問わない。形式数学的なモデル（mathematicalmodel）：システムの数学的表現（例：待ち行列モデル、Petriネット・モデル、回帰モデル）シミュレーション・モデル（simulationmodel）：システムの構造と挙動のアルゴリズム的表現）。種類静的モデル（staticmodel）：時間経過を全く加味しない、あるいは定常状態に関するモデル（例：回帰モデル、定常状態を扱う多くの待ち行列モデル）動的モデル（dynamicmodel）：時間経過を考えるモデル（例：シミュレーション・モデル）回帰モデルについて幾つかのモデル（たとえば回帰モデル（regressionmodel）のような経験的なモデル）は、計測して多くのデータが集めることができる既存のシステムの分析に向く。⇒標本に対する統計的な曲線の当てはめ（例：効率に関するデータに対する最小二乗法等）に基づく回帰モデルは既存のシステムの分析に有用。⇒しかし、まだ存在していない、これからモデル化しようとしている対象には回帰モデルは向かない。11.2.2待ち行列モデル待ち行列モデル（queueingmodel）：限りある資源の取り合いの様子を解析してシステムの効率を予測するモデル。解析的なモデルでは問題の数学的表現から解が直接推論できる。通常は、解析しやすいように仮定が置かれる。仮定の例：「記憶なし」（”memory-less”）属性＝最後の要求からの経過時間とは独立に新たな要求が発生する⇒要求の時間間隔の分布は指数分布（最高の確率密度を最小の時間間隔である０とする・・・多くの計算環境における最小の時間間隔はそうなっていないが・・・。）になる。（定常状態の解析に限ればさらに簡単化のための仮定が置かれる。）待ち行列モデルは、計算機システムの概観を提供し、システムが要求を達成できるかどうかについての高レベルなモデルとして有用。⇒より詳細な効率の解析には他のモデル化技法が必要。11.2.3シミュレーション・モデルシミュレーション・モデル（simulationmodel）：実世界におけるシステムの構造と挙動をアルゴリズムとして抽象化したもの。設計が健全で時間的要求を達成できるかどうかを検証する効果的な方法。開発中、さらには開発前のシステムを稼動中と同様にシミュレートできる。モデル内に作りこむ仮定が現実的なものになるよう1/1011章並行・実時間ソフトウェア設計の効率解析に注意。動的なモデル（時間経過を明示的に取り扱う。）である。一定期間に渡ってシステムの挙動を解析できる。離散イベント・シミュレーション・モデル（discreteeventsimulationmodel）：システムの全ての状態変化をそれぞれ離散的なイベントとして表現。⇒イベント間の時間を飛ばしてシミュレーションの所要時間を「圧縮」できる。計算機システム・シミュレーション・モデル（computersystemsimulationmodel）：実際の計算機の挙動やハードウェア上での設計ソフトウェアの実行をモデル化。入力＝抽象化された負荷（workload）、出力＝計算機の挙動を示す評価結果。負荷についてよくある方法：負荷を確率分...
