Aula 9. Estimar grandezas de desempenho de um sistema (métricas).

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1 1 Aula 9 Objetivos da simulação Estimar grandezas de desempenho de um sistema (métricas). Exemplo: Tempo médio gasto no sistema. Número médio de elementos no sistema. Métricas de tempo: coletadas ao longo da simulação em operações simples durante tratamento de eventos. Métricas de quantidade: envolve cálculo de área (número vezes tempo) e divisão pelo tempo. [ ] Um sistema pode receber chegadas em grupo bem como tratar grupos em serviço. Conclusão: transições de N podem ser maiores que 1.

2 2 Estrutura de um simulador Eventos Lista de eventos Estrutura de dados - Representam filas internas do sistema sendo simulado - Variáveis de estado - Guardam informações relevantes para geração de estatísticas Instantes de chegada em fila Instantes de entrada em serviço Instantes de término Prioridade associada Evento Algumas das informações podem ficar armazenadas no próprio evento. evento_chegada(tempo, tipo, prioridade, etc.) decisão de implementação: que eventos criar. Eficiência versus clareza: muitas vezes a redução do número de eventos pode eliminar clareza do simulador. Caso a caso. Simulador é um loop infinito:

3 3 Tratar evento: Atualiza estruturas de dados internos Programa próximos eventos Descarta eventos que foram invalidados por este evento Coleta estatísticas Ações adicionais Simulador é um grande CASE Estrutura do simulador Lista de eventos (única) organiza os eventos em ordem cronológica crescente. topo da lista: próximo evento a ser tratado. tempo de simulação tempo do evento sendo tratado. Operações na Lista Inserção Deleção (ver exemplo). Eventos simultâneos Todos ocorrem no mesmo instante. Ao tratar eventos simultâneos, tempo de simulação não avança e permanece o mesmo valor. Qualquer sequência de tratamento de eventos simultâneos deve dar o mesmo resultado, não importa quem é tratado primeiro. Implementação deve ser cuidadosa e executar como previsto no sistema real. Eficiência do simulador Manter a lista de eventos a menor possível. Só gerar eventos essencialmente necessários. Exemplos: chegadas Poisson. Programe uma chegada somente por vez. Quando for necessário processar o evento de chegada, então gere uma amostra exponencial e programe o instante da próxima chegada. E assim por diante. Não antecipe os eventos de chegada, o que só fará crescer a lista de eventos e atrasar seu processamento. Lista pode ser duplamente encadeada para facilitar busca.

4 4 Simulação de Rede Local Ethernet Espaçamento entre quadros: tempo por tx 96 bits (a 10Mbps 9.6 ) Repetidor (Hub): Distância máxima ao repetidor: 100m em par trançado Colisão: Atraso de propagação: Sinal leva para ir de A até B e vice-versa.

5 5 E se A e B colidem? A B t 1 colisão t 5 t 2 t 3 t 4 - colisão em B detectada e tx abortada - reforço de colisão gerado - meio livre JAM t 6 meio livre em A t 7 t 8 meio livre em B retx reprogramada reprograma retx para tempo aleatório futuro t 9 meio ocupado em A t 10 A não pode transmitir (meio ocupado) final de tx em A t 11 t 13 GAP B OK t 12 final de tx em B (meio livre de novo) GAP nova tx de B seria t 14 possível em t 12 tx de A após GAP t 15 A OK

6 6 Objetivos do Simulador de Rede Local Calcular a utilização média do meio assumindo que estações gerem quadros segundo um certo processo (pode ser qualquer). Calcular o atraso médio de inserção: tempo entre quadro estar disponível e liberado para transmissão no meio até a finalização de sua transmissão com sucesso. Tempo médio gasto na fila das estações. Número médio de quadros nas estações. etc. Ethernet : - pode usar prioridade na hora de considerar quadro para transmissão. - um novo quadro só pode ser considerado após a tx com sucesso do quadro atual ou descarte do quadro (16 colisões). Se B tx novo quadro em t 12, haverá então nova colisão em t 14, pois A estará transmitindo o seu quadro neste instante. Eventos evento(tempo, origem, local) INICIO_TX(t 1,A,A) 1. Testa meio livre + (t 1 t meiolivre (A)) > t interquadro 2. Gera INICIO_TX(t 1 + t prop = t 3, A, B) 3. Estação A transmitindo 4. Gera FINAL_TX(t 1 + t quadro, A, A) OBS: NÃO precisa gerar antecipadamente final de tx em B! 5. Coleta estatística INICIO_TX(t 2,B,B) 1. Testa meio livre + (t 2 t meiolivre (B)) > t interquadro 2. Gera INICIO_TX(t 2 + t prop = t 5, B, A) 3. Estação B transmitindo 4. Gera FINAL_TX(t 2 + t quadro, B, B) 5. Coleta estatística

7 7 INICIO_TX(t 3,A,B) 1. Detecta colisão e aborta transmissão 2. Deleta FINAL_TX(t 2 + t quadro, B, B) 3. Gera FINAL_JAM(t 3 + t jam = t 4, B, B) 4. Meio incrementado (estado) += 1 (A transmitindo) FINAL_JAM(t 4,B,B) 1. Gera FINAL_JAM(t 4 + t prop = t 7, B, A) 2. Meio ocupado (meio = 1) 3. Reprograma retx para o futuro (meio tem que estar livre e o tempo inter quadro deve ser observado) 4. INICIO_TX(t 9, B, B) INICIO_TX(t 5,B,A) 1. Detecta colisão e aborta transmissão 2. Meio ocupado (meio = 1) (B transmitindo) 3. Deleta FINAL_TX(t 1 + t quadro, A, A) 4. Gera FINAL_JAM(t 5 + t prop = t 6, A, A) FINAL_JAM(t 6,A,A) 1. Gera FINAL_JAM(t 6 + t prop = t 8, A, B) 2. Meio continua ocupado (meio = 1) 3. Reprograma retx para o futuro (t 11 ) (só transmitirá se meio estiver livre em t 11, caso contrário aguarda até ficar livre) FINAL_JAM(t 7,B,A) 1. Meio decrementado, gerando meio livre (meio = 0) 2. Estação A, após esperar o tempo interquadros, poderia transmitir 3. Guardar t 7 como último instante que o meio ficou livre para no futuro avaliar se o tempo interquadro está satisfeito t meiolivre (A) = t 7 (estado interno) FINAL_JAM(t 8,A,B) 1. meio = 0 (livre) 2. t meiolivre (B) = t 8 INICIO_TX(t 9,B,B) 1. meio = 0 e (t 9 t meiolivre (B) = t 9 - t 8 ) > t interquadro Transmissão liberada 2. Gera INICIO_TX(t 9 + t quadro = t 10, B, A)