基本信息

• 商品名称：计算机系统的性能建模与设计(排队论实战)/计算机科学丛书
• 作者：(美)莫尔·哈肖尔-巴尔特|责编:朱秀英|译者:方娟//蔡旻//张佳玥
• 定价：139
• 出版社：机械工业
• ISBN号：9787111659938

其他参考信息（以实物为准）

• 出版时间：2020-08-01
• 印刷时间：2020-08-01
• 版次：1
• 印次：1
• 开本：16开
• 包装：平装
• 页数：375

内容提要

本书讲述建模、分析和设计大型计算机系统同时使其具有良好性能且成本较低的方法和技术。其中重点强调的排队论也正好是作者 擅长的理论研究。除了必要的理论方法，还包括丰富的计算机系统设计实例和练习。目的是使读者不仅能够定制现有的计算机系统设计和分析，还可以自己发明适合自己系统设计的方法。全书内容有趣而且易于阅读，采用“苏格拉底式”的问答模式进行叙述，适合该领域的科研和工程人员阅读参考，也适合高校计算机相关专业学生阅读。

作者简介

---作者简介--- 莫尔·哈肖尔-巴尔特（Mor Harchol-Balter） 卡内基?梅隆大学（CMU）计算机科学系教授。1996年，她在美国科学院院士、图灵奖得主Manuel Blum教授的指导下获得了加州大学伯克利分校的博士学位。1996~1999年，在麻省理工学院从事博士后研究。1999年加入CMU，2008~2011年担任博士项目负责人。她是ACM Fellow和IEEE Fellow。曾被授予McCandless Chair，并曾荣获NSF CAREER奖以及多项*佳伦文奖和杰出教学成果奖。此外，她一直在积极参与SIGMETRICS/PERFORMANCE研究社区的工作。
   ---译者简介--- 方娟，北京工业大学教授，博士生导师，信息学部计算机学院体系结构研究所所长，物联网工程专业负责人。曾获北京市人才、北京市中青年骨干等称号，发表论文100余篇，授权 发明专利21项。 蔡旻 张佳玥 博士，北京工业大学讲师，信息学部计算机学院体系结构研究所教师。

目录

出版者的话
译者序
序言
前言
致谢
部分　排队论简介
第1章　分析建模的功能及实例2
　1.1　什么是排队论2
　1.2　排队论实例3
第2章　排队论术语8
　2.1　我们将去向何方8
　2.2　单服务器网络8
　2.3　排队网络的分类9
　2.4　开放网络10
　2.5　 多指标：吞吐量和利用率10
　2.6　封闭网络12
　　2.6.1　交互式（终端驱动）系统13
　　2.6.2　批处理系统14
　　2.6.3　封闭系统中的吞吐量14
　2.7　封闭网络和开放网络之间的差异15
　2.8　阅读材料16
　2.9　习题16
第二部分　必要的概率背景知识
第3章　概率知识复习18
　3.1　样本空间和事件18
　3.2　事件定义的概率18
　3.3　事件的条件概率19
　3.4　独立事件和有条件独立事件20
　3.5　总概率定律21
　3.6　贝叶斯定律22
　3.7　离散随机变量与连续随机变量22
　3.8　概率和密度23
　　3.8.1　离散：概率质量函数23
　　3.8.2　连续：概率密度函数25
　3.9　期望和方差27
　3.10　联合概率和独立性29
　3.11　条件概率和期望30
　3.12　基于条件化的概率和期望34
　3.13　期望的线性性质35
　3.14　正态分布36
　　3.14.1　线性变换特性37
　　3.14.2　中心极限定理39
　3.15　随机变量的随机数的和40
　3.16　习题41
第4章　生成用于模拟的随机变量45
　4.1　逆变换方法45
　　4.1.1　连续情况45
　　4.1.2　离散情况46
　4.2　接受拒 方法47
　　4.2.1　离散情况47
　　4.2.2　连续情况48
　　4.2.3　一些 难的问题50
　4.3　阅读材料50
　4.4　习题50
第5章　样本路径、收敛和均值52
　5.1　收敛52
　5.2　强/弱大数定律55
　5.3　时间均值与整体均值56
　　5.3.1　动机56
　　5.3.2　定义57
　　5.3.3　解释57
　　5.3.4　等价性58
　　5.3.5　模拟59
　　5.3.6　系统时间均值60
　5.4　阅读材料60
　5.5　习题60
第三部分　简单运筹定律的预测能力：“假设”问题和答案
第6章　Little定律和其他运筹定律62
　6.1　开放系统的Little定律62
　6.2　直觉62
　6.3　封闭系统的Little定律63
　6.4　开放系统的Little定律证明63
　　6.4.1　基于时间均值的陈述64
　　6.4.2　证明64
　　6.4.3　推论65
　6.5　封闭系统的Little定律证明66
　　6.5.1　基于时间均值的陈述66
　　6.5.2　证明66
　6.6　广义的Little定律67
　6.7　应用Little定律的示例67
　6.8　 多运筹定律：强制流定律69
　6.9　运筹定律组合70
　6.10　设备需求72
　6.11　与Little定律相关的阅读和其他主题73
　6.12　习题73
第7章　修改分析：封闭系统的“假设”75
　7.1　回顾75
　7.2　封闭系统的渐近界限76
　7.3　封闭系统的修改分析78
　7.4　 多修改分析示例78
　7.5　封闭网络和开放网络的比较80
　7.6　阅读材料81
　7.7　习题81
第四部分　从马尔可夫链到简单队列
第8章　离散时间马尔可夫链84
　8.1　离散时间与连续时间马尔可夫链84
　8.2　DTMC的定义85
　8.3　有限状态DTMC的示例85
　　8.3.1　维修设施问题85
　　8.3.2　雨伞问题86
　　8.3.3　程序分析问题86
　8.4　P的幂：n步转移概率87
　8.5　平稳方程88
　8.6　平稳分布等于极限分布89
　8.7　求解平稳方程的示例90
　　8.7.1　维修设施成本问题90
　　8.7.2　雨伞问题91
　8.8　无限状态DTMC91
　8.9　无限状态平稳性结果91
　8.10　求解无限状态DTMC中的平稳方程93
　8.11　习题95
第9章　遍历性理论97
　9.1　遍历性问题97
　9.2　有限状态DTMC98
　　9.2.1　极限分布的存在98
　　9.2.2　访问状态之间的平均时间101
　　9.2.3　时间均值102
　9.3　无限状态马尔可夫链102
　　9.3.1　常返与瞬时103
　　9.3.2　无限随机游走示例106
　　9.3.3　正常返与零常返108
　9.4　马尔可夫链的遍历定理109
　9.5　时间均值110
　9.6　极限概率解释为速率112
　9.7　时间可逆性定理113
　9.8　当链是周期性的或者不可约的114
　　9.8.1　周期链115
　　9.8.2　不可约的链119
　9.9　结论119
　*9.10　马尔可夫链的遍历定理的证明119
　9.11　习题124*
0章　真实世界的示例：Google、Aloha和Harder Chains129
　10.1　Google的PageRank算法129
　　10.1.1　Google的DTMC算法129
　　10.1.2　真实网络图的问题131
　　10.1.3　死角和蜘蛛陷阱问题的Google解决方案131
　　10.1.4　PageRank算法的评估132
　　10.1.5　实际实现的注意事项132
　10.2　Aloha协议分析132
　　10.2.1　Slotted Aloha协议133
　　10.2.2　Aloha马尔可夫链133
　　10.2.3　Aloha马尔可夫链的性质134
　　10.2.4　改进Aloha协议135
　10.3　Aloha为 难的马尔可夫链生成函数136
　　10.3.1　z变换136
　　10.3.2　求解链136
　10.4　阅读材料138
　10.5　习题138
1章　指数分布和泊松过程141
　11.1　指数分布的定义141
　11.2　指数的无记忆特性142
　11.3　通过δ-步将指数与几何相关联143
　11.4　指数的 多属性144
　11.5　 的泊松过程146
　11.6　合并独立泊松过程149
　11.7　泊松分裂149
　11.8　均匀性151
　11.9　习题152
2章　转换到连续时间马尔可夫链154
　12.1　定义CTMC154
　12.2　解决CTMC问题157
　12.3　泛化和解释159
　　12.3.1　解释CTMC的平衡方程160
　　12.3.2　CTMC的概要定理160
　12.4　习题160
3章　M/M/1和PASTA161
　13.1　M/M/1队列161
　13.2　使用M/M/1队列的示例163
　13.3　PASTA164
　13.4　进一步阅读166
　13.5　习题166
第五部分　服务器机群与网络：多服务器和多队列系统
4章　服务器机群：M/M/k与M/M/k/k排队系统173
　14.1　连续时间马尔可夫链的时间可逆性173
　14.2　M/M/k/k损失系统174
　14.3　M/M/k176
　14.4　三种服务器组织模式的比较180
　14.5　阅读材料181
　14.6　习题181
5章　服务器机群的容量规划184
　15.1　在M/M/k中，负载的真正含义是什么184
　15.2　M/M/∞185
　　15.2.1　M/M/∞分析185
　　15.2.2　M/M/k容量规划的 削减规则186
　15.3　平方根配置187
　15.4　阅读材料189
　15.5　习题189
6章　时间可逆性和Burke定理193
　16.1　有限状态CTMC的 多示例193
　　16.1.1　缓冲空间有限的网络193
　　16.1.2　M/M/2 I/O的批处理系统194
　16.2　反向链195
　16.3　Burke定理198
　16.4　Burke定理的另一种(部分)证明198
　16.5　应用：串联式服务器199
　16.6　具有概率路由的一般非循环网络200
　16.7　阅读材料201
　16.8　习题201
7章　队列网络和Jackson乘积形式203
　17.1　Jackson网络的定义203
　17.2　到达每个服务器的过程204
　17.3　解决Jackson网络205
　17.4　本地平衡法205
　17.5　阅读材料209
　17.6　习题209
8章　分类队列网络212
　18.1　概述212
　18.2　分类网络的动机212
　18.3　分类Jackson网络的符号和建模214
　18.4　单服务器分类网络215
　18.5　乘积形式定理216
　18.6　分类网络示例220
　　18.6.1　面向连接的ATM网络示例220
　　18.6.2　作业类别分布示例221
　　18.6.3　CPU密集型和I/O密集型作业示例222
　18.7　阅读材料224
　18.8　习题224
9章　封闭队列网络226
　19.1　动机226
　19.2　乘积形式的解227
　　19.2.1　封闭网络的局部平衡方程227
　　19.2.2　推导极限概率的示例229
　19.3　均值分析230
　　19.3.1　到达定理230
　　19.3.2　平均响应时间的迭代推导232
　　19.3.3　MVA示例233
　19.4　阅读材料234
　19.5　习题234
第六部分　实际工作负载：高可变性和重尾
第20章　尾巴的故事：实际工作负载的案例研究239
　20.1　研究生院的故事——过程迁移239
　20.2　UNI 程寿命测量240
　20.3　帕累托分布的性质241
　20.4　有界帕累托分布242
　20.5　重尾242
　20.6　活动进程迁移的益处243
　20.7　帕累托分布无处不在243
　20.8　习题244
第21章　相位型分布和矩阵分析方法246
　21.1　用指数代表一般分布246
　21.2　PH工作负载的马尔可夫链建模249
　21.3　矩阵分析法251
　21.4　时变负载分析252
　　21.4.1　 别的想法252
　　21.4.2　生成矩阵Q252
　　21.4.3　R求解254
　　21.4.4　寻找π→0254
　　21.4.5　性能指标255
　21.5　 复杂的链256
　21.6　阅读材料和进一步的评论258
　21.7　习题258
第22章　具有分时服务器的网络261
　22.1　乘积形式网络261
　22.2　BCMP结果261
　　22.2.1　FCFS服务器的网络261
　　22.2.2　PS服务器的网络262
　22.3　M/M/1/PS264
　22.4　M/Cox/1/PS264
　22.5　M/G/1/PS服务器的串联网络268
　22.6　具有概率路由的PS服务器网络269
　22.7　阅读材料270
　22.8　习题270
第23章　M/G/1队列与检验悖论271
　23.1　检验悖论271
　23.2　M/G/1队列及其分析271
　23.3　 新奖励理论273
　23.4　申请 新奖励以获得预期的超量收益275
　23.5　回到检验悖论276
　23.6　回到M/G/1队列277
　23.7　习题278
第24章　服务器机群的任务分配策略280
　24.1　FCFS服务器机群的任务分配281
　24.2　PS服务器机群的任务调度288
　24.3　 佳服务器机群设计291
　2.4　阅读材料和进一步跟进294
　24.5　习题296
第25章　变换分析298
　25.1　变换的定义和一些示例298
　25.2　从变换中获取矩：剥洋葱300
　25.3　变换的线性性质302
　25.4　条件303
　25.5　M/M/1系统中响应时间的分布304
　25.6　结合拉普拉斯变换和z变换305
　25.7　变换的 多结果305
　25.8　阅读材料306
　25.9　习题306
第26章　M/G/1变换分析309
　26.1　系统中数字的z变换309
　26.2　系统中时间的拉普拉斯变换311
　26.3　阅读材料313
　26.4　习题313
第27章　功率优化应用314
　27.1　功率优化问题314
　27.2　M/G/1的繁忙时段分析315
　27.3　M/G/1与设置成本318
　27.4　比较ON/IDLE与ON/OFF320
　27.5　阅读材料321
　27.6　习题321
第七部分　M/G/1中的智能调度
第28章　性能指标327
　28.1　传统度量标准327
　28.2　单一队列的常用度量标准327
　28.3　当下流行的度量标准328
　28.4　饥饿/公平指标328
　28.5　导出性能指标329
　28.6　阅读材料329
第29章　调度：非抢占式、非基于规模的策略330
　29.1　FCFS、LCFS和RANDOM330
　29.2　阅读材料332
　29.3　习题332
第30章　调度：抢占式、非基于规模的策略333
　30.1　PS333
　　30.1.1　PS的起源333
　　30.1.2　M/G/1/PS系统中的作业年龄334
　　30.1.3　响应时间作为作业规模的函数335
　　30.1.4　对PS结果的直觉336
　　30.1.5　理解FCFS的PS结果的含义337
　30.2　抢占式LCFS338
　30.3　FB调度339
　30.4　阅读材料342
　30.5　习题343
第31章　调度：非抢占式、基于规模的策略345
　31.1　优先级排队345
　31.2　非抢占式优先级346
　31.3　 短作业优先348
　31.4　关于非抢占式策略的问题350
　31.5　习题350
第32章　调度：抢占式、基于规模的策略351
　32.1　动机351
　32.2　抢占式优先级排队351
　32.3　抢占式 短作业优先354
　32.4　PSJF的变换分析355
　32.5　习题357
第33章　调度：SRPT与公平性358
　33.1　 短剩余处理时间358
　*33.2　SRPT等待时间的 推导360
　33.3　与其他策略的比较361
　　33.3.1　与PSJF的比较361
　　33.3.2　SRPT与FB362
　　33.3.3　所有调度策略的比较362
　33.4　SRPT的公平性363
　33.5　阅读材料366
参考文献367