论文题目: 基于Petri网的交换机与加权循环调度算法建模与性能分析
论文类型: 硕士论文
论文专业: 控制理论与控制工程
作者: 马津燕
导师: 刘鲁源
关键词: 广义随机网,交换机,加权循环调度算法,最小环加权循环调度算法
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: Petri网是分析系统性能的一种有力工具,其不仅有坚实的数学基础也有相当数量的分析软件,是可以用在多种领域的建模工具。广义随机Petri网(GSPN)作为其重要分支,能够准确描述系统的状态及其变化过程,因此在复杂系统的建模与性能分析中取得了显著的成功。本文基于GSPN建立了交换机和加权循环调度算法的模型,并分析了其性能。首先,本论文详细论述了Petri网、时间Petri网、随机Petri网(SPN)和广义随机Petri网的相关概念和特点,其中有些概念和特点国内的书籍没有介绍过。除此之外,还介绍了三个Petri网分析软件,这些软件是通过与国外大学建立联系获取的,对理解Petri网有很大的帮助。其次本论文描述了交换机的体系结构,该部分描述比较详细,采取了分模块描述的方法,并依照交换机内部物理结构顺序介绍。然后,建立了交换机的模型,并利用功能强大的GSPN软件工具包——TimeNET对该模型进行详细性能分析,得出了吞吐量、平均延迟等性能曲线,为深入理解交换机的结构奠定了基础,并为以后研究交换式工业以太网提供了参考依据。接下来详细阐述了加权循环调度(WRR)算法,并给出一种改进WRR算法——最小环加权循环调度算法(MR-WRR),该算法简单易实现。最后基于GSPN给WRR和MR-WRR建立了模型,通过对这两种算法进行的性能比较,得出MR-WRR优于WRR,对改善交换机队列调度性能具有指导意义。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 Petri 网的地位及发展
1.1.1 系统性能评价与Petri 网
1.1.2 Petri 网理论上的发展
1.2 工业以太网的现状和交换机在工业以太网中的应用
1.2.1 工业以太网的现状
1.2.2 交换机在工业以太网中的应用
1.3 论文研究的主要内容
1.3.1 交换式工业以太网研究的现状
1.3.2 本文研究的主要内容
第二章 Petri 网基本知识
2.1 Petri 网的基本知识
2.1.1 Petri 网的定义
2.1.2 Petri 网的动态性能
2.1.3 Petri 网的基本性质
2.2 随机Petri 网的基本知识
2.2.1 时间Petri 网（timed Petri net）
2.2.2 随机Petri 网（Stochastic Petri net）
2.2.2.1 随机Petri 的定义
2.2.2.2 有关时间变迁的实施规定
2.3 广义随机Petri 网的基本理论（GSPN）
2.4 Petri 网建模和性能分析软件
2.5 小结
第三章 交换机体系结构
3.1 交换机的工作模式
3.2 交换机输入通道
3.2.1 端口接口（Port Interface）
3.2.2 流量控制（Flow Control）
3.2.3 链路汇集器（Link Aggregation Collector）
3.2.4 分类引擎（Classification Engine）
3.2.5 VLAN 过滤器（VLAN Filters）
3.2.6 查询引擎（Lookup Engine）
3.2.7 过滤数据库（Filtering Database）
3.2.8 管理/后台处理器子系统(Management/Housekeeping Processor Subsystem）
3.3 交换机交换结构（Switch Fabric）
3.3.1 共享内存式（Shared Memory）
3.3.2 共享总线式（Shared Bus）
3.3.3 阵列式（Crossbar）
3.4 交换机输出通道
3.4.1 输出过滤器（Output Filters）
3.4.2 输出队列和优先级处理（Output Queues and Priority Handling）
3.4.3 链路汇集分配器（Link Aggregation Distributor）和流控（Transmit Flow Control）
3.4.4 端口接口（输出）
3.5 交换机实时性分析
3.6 小结
第四章 基于GSPN 的交换机建模和性能分析
4.1 交换机的GSPN 建模
4.2 基于GSPN 的交换机模型的性能分析
4.2.1 数据帧的数量（M）对交换机性能的影响
4.2.1.1 M 对各个库所平均标识的影响
4.2.1.2 M 对变迁吞吐量的影响
4.2.1.3 M 对延时的影响
4.2.1.4 小结
4.2.2 输出队列缓存大小对交换机性能的影响
4.2.2.1 L 对系统状态数的影响
4.2.2.2 L 对变迁吞吐量的影响
4.2.2.3 L 对各个库所的平均标识的影响
4.2.2.4 L对延时的影响
4.2.2.5 小结
4.3 小结
第五章 基于GSPN 的加权循环调度算法的建模及其性能分析
5.1 引言
5.2 WRR(Weighted Round Robin)算法基本知识
5.3. 基于 GSPN 的 WRR 模型
5.4 最小环加权循环调度算法(MR-WRR)
5.5 延迟分析
5.6 小结
第六章 总结与展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致 谢
发布时间: 2007-04-17
参考文献
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