JP3137082B2 - 階層的資源競合を持つシステムの性能評価装置及び方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、情報処理システム
の性能評価装置及び方法に関し、特に階層的な資源競合
を持つシステムの性能評価に用いて好適な装置及び方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の資源競合を持つシステムの性能評
価方法の一例として、例えば特開平６−２７４３６３号
公報には、制御用計算機システムの性能評価を行うに際
して、計算機システムをアプリケーション部、オペレー
ティングシステム部、ハードウェア部に分割し、各部の
性能表を表わすアプリケーションモデル、オペレーティ
ングシステムモデル、ハードウェアモデルで前記制御用
計算機システムのシステム性能モデルを求め、該システ
ム性能モデルを用いてシステムシミュレーションを行っ
てシステム性能データを求めて制御用計算機システムの
性能を評価するようにした方法が提案されている。

【０００３】これらのアプリケーションモデル、オペレ
ーティングモデル、ハードウェアモデルはシステムの性
能を評価するシステム性能モデルである。このシステム
性能モデルを用いてシステムシミュレーションを行う。

【０００４】このシミュレーションでは、オペレーティ
ングシステムが実行するアプリケーションの実行単位の
状態遷移処理のきっかけとなる事象をいくつかに限定
し、実行単位の並行優先処理を事象駆動に係るものをシ
ミュレートする。このシミュレーションからシステム性
能データである実行単位の動作状態やＣＰＵ、ディスク
メモリ等の資源にかかる負荷を計算しそれを評価する。

【０００５】例えばアプリケーションモデルは、アプリ
ケーションの機能を実現するプロセスの資源の使用分布
と並行優先と一定周期の起動とで定義される。

【０００６】またオペレーティングモデルは、プロセス
の状態制御を行う事象ごとに、その処理量が定義されて
いる。

【０００７】さらにはハードウェアモデルは、プロセス
の実行時間、データ転送時間、メモリ使用量で定義され
る。

【０００８】システムの性能評価方法に関する刊行物と
して、１９９５年、「日本オペレーションズ・リサーチ
学会学会誌」の７月号の第３７０頁−３７５頁、および
８月号の第４３１頁−４３６頁に掲載された「情報処理
システムの性能評価」と題する解説記事（「文献１」と
いう）が参照される。

【０００９】上記文献１に記載された性能評価方式は、
システム構成を設定する手段と、シングルプロファイル
と呼ばれる基礎データの入力手段と、そのデータから性
能評価値を算出する手段と、評価結果の表示手段と、か
ら構成されている。

【００１０】このような構成を有する従来の性能評価方
式は次のように動作する。まず、システム構成を入力す
る。次に、シングルプロファイルと呼ばれる競合状況が
無い時の各トランザクションのハードウェア資源使用率
を入力し、それを元に性能評価値を算出し表示する。こ
の方法は「シングルプロファイル法」と呼ばれている。
性能評価値を算出する部分で用いられている解析手法
は、K.Kant著、「Introduction to ComputerSystem
Performance Evaluation」、1992年、McGraw-Hill In
c.発行）（「文献２」という）の７章３節、第２３５頁
−２４０頁等にも記載されている。

【００１１】また、階層的資源競合を持つシステムの近
似計算手法の一例が、上記文献２の８章、第２６３頁−
３１１頁に示されている。

【００１２】さらに、「Proc. IEEE SMC 96, Beijing,
1996, pp.3051−3062.」に掲載される、I.Kinoによる
“Queueing networks with hierachical configura
tionof active and passivestations”と題する論文
（「文献３」という）にも、下位層のスループットから
上位層のサービス率を近似し、そのサービス率を用いて
性能評価値を行う手法が記載されている。

【００１３】また、この手法を応用し、上位層をマルコ
フ連鎖として近似計算する手法が、蔵杉俊康、紀一誠に
よる「２層型待ち行列網モデルとその応用」（情報通信
ネットワークの新しい性能評価法に関する総合的研究、
第222頁−233頁、１９９７年１月）と題する論文（「文
献４」という）に記載されている。

【００１４】そして、上位層を積形式解として近似計算
する手法が、蔵杉俊康、紀一誠による「２層型待ち行列
網モデルの積形式近似とその精度検証」（情報通信ネッ
トワークの新しい性能評価法に関する総合的研究、第33
2頁−341頁、１９９８年１月）と題する論文（「文献
５」という）に記載されている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、階層的資源競
合についてコンピュータシステムを例に説明する。一般
に、コンピュータシステムで実行される処理は、「トラ
ンザクション」と呼ばれ、各トランザクションは、図９
に示すように、直接ハードウェア資源を使用する場合が
ある。そして、複数のトランザクションが同時に実行さ
れる場合には、ハードウェア資源競合が生じる。

【００１６】しかし、コンピュータシステム上で一度に
実行できるトランザクションの数が制限されている場合
もあり、この場合、ハードウェア資源競合の前に、トラ
ンザクションを実行できる権利を獲得するための競合
（ＣＰＵ時間、メモリの確保の）が存在する。

【００１７】また、図８に示すように、トランザクショ
ンが、ハードウェア資源を直接的に利用する構成でない
場合もある。これは、トランザクションの処理内容が、
幾つかの細かい処理に分割されており、これらの処理を
行うプロセスが、トランザクションから呼び出され実行
されることで、処理が実行される。

【００１８】この場合に、一度に実行できるプロセスの
数が限られているなどの制約があると、ハードウェア資
源競合だけでなく、その１つ上の階層で、プロセスを奪
い合うソフトウェア資源競合が存在することになる。

【００１９】このように、資源競合が階層構造を構成し
ているシステムのことを、「階層的資源競合を持つシス
テム」と呼ぶ。

【００２０】そして、ソフトウェア資源の層が「上位
層」と呼ばれ、ハードウェア資源の層が「下位層」と呼
ばれる。ソフトウェア資源に制限が設けられる理由は、
メモリの割り当て量の制約やシステム仕様など様々であ
る。

【００２１】上記した従来のシステム性能評価技術にお
いては、下記記載の問題点を有している。

【００２２】第１の問題点は、階層的資源競合を持つシ
ステムの性能評価を行うことができない、ということで
ある。

【００２３】その理由は、シミュレーションを用いて行
う方法も、シングルプロファイル等の解析手段を用いた
方法も、階層構造をモデル化することができず、評価に
適用できないためである。

【００２４】また、Kantや紀が、上記文献２、４等で提
示した、下位層を独立なシステムとして近似した際の各
プロセスのスループットで上位層のサービス率を近似す
る手法も単にアイデアが示されるに留まっており、具体
的な実現の仕方までは開示されていない。

【００２５】第２の問題点は、理論上は性能評価の実行
が可能だが、実際にコンピュータシステムを用いて性能
評価できない可能性がある、ということである。

【００２６】その理由は、システムがとる状態遷移を全
て追うものとすると、状態数が指数的に増えるため、計
算に必要となるメモリ等の資源が溢れる場合や計算量が
多すぎて実行不可能となる場合がある、ためである。

【００２７】第３の問題点は、性能評価を行うために必
要なモデルを構築することがができない場合がある、と
いうことである。

【００２８】その理由は、システムが複雑過ぎるため、
モデル化してパラメータ等で表現することが不可能であ
ること、及び、システムの挙動の把握しきれず、モデル
化が不可能となる場合が多い、ためである。

【００２９】したがって本発明は、上記問題点に鑑みて
なされたものであって、その目的は、階層的な資源競合
が存在する場合にも、システム性能評価を可能とする性
能評価装置及び方法を提供することにある。

【００３０】本発明の他の目的は、性能評価に要する計
算量、及び必要とされる記憶容量を縮減可能とし、処理
の高速化、効率化を図る性能評価装置及び方法を提供す
ることにある。

【００３１】本発明のさらに他の目的は、厳密にモデル
を規定しなくても性能評価を行うことを可能とする、性
能評価装置及び方法を提供することにある。

【００３２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明のシステムの性能評価装置は、基礎データの入力手段
と、そのデータを解析し性能評価値を算出する性能評価
手段とを備え、システムの性能評価結果を表示するよう
動作する。

【００３３】また、本発明は、上記装置において、下位
層の条件付き性能評価結果を算出する下位層の性能評価
算出手段と、その算出結果から上位層の処理速度を算出
する上位層の処理速度算出手段と、それらの算出された
処理速度を用い上位層の性能評価値を算出する上位層の
性能評価手段と、上位層および下位層の性能評価結果を
まとめ全体の性能評価を行う手段とを備え、性能評価結
果を表示するよう動作する。

【００３４】また、本発明は、上記装置の下位層の性能
評価算出において、待ち行列理論を用いて下位層の性能
評価を行う。

【００３５】また、本発明は、上記装置の上位層の性能
評価算出において、待ち行列理論を用いて上位層の性能
評価を行う。

【００３６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００３７】［実施の形態１］図１は、本発明の第１の
実施の形態の構成を示すブロック図である。図１を参照
すると、本発明の一実施の形態は、プログラム制御によ
り動作する演算装置１００と、データ入力手段１１０
と、表示手段１２０と、プログラムを記録した記憶媒体
１３０と、を備えている。

【００３８】図２は、本発明の第１の実施の形態におけ
る演算装置１００の構成を示すブロック図である。図２
を参照すると、演算装置１００は、データ解析手段１０
１と、演算手段１０２と、表示前処理手段１０３と、を
含む。

【００３９】これらの手段はそれぞれ概略つぎのように
動作する。データ解析手段１０１は、データ入力手段１
１０により入力されたデータのチェックを行い、演算手
段１０２での処理に適切なフォーマットに変換した上で
データを引き渡す。演算手段１０２は、データ解析手段
１０１から与えられたデータを受け取り、性能評価値を
算出する。表示前処理手段手段１０３は、演算手段１０
２で算出された性能評価値を、例えばテーブル形式、も
しくはグラフ等、ユーザに見やすい形態に編集・加工し
て表示手段１２０に出力する。

【００４０】図４は、本発明の第１の実施の形態の処理
フローを示す流れ図である。次に、図１、図８及び図４
を参照して本発明の第１の実施の形態の動作について詳
細に説明する。

【００４１】まず、入力装置１１０に解析に必要となる
基礎データを入力する。最初に下位層のハードウェア構
成を入力する（ステップＡ１）。

【００４２】次に、上位層のソフトウェア資源を利用す
るトランザクションのトランザクションデータを入力す
る（ステップＡ２）。トランザクションデータは、各ト
ランザクションのロード（負荷）、利用するプロセス名
と、利用タイミング等のトランザクションのプロセス利
用の動作を表すデータを含む。

【００４３】次に、上位層のソフトウェア資源を構成す
るプロセスのプロセスデータを入力する（ステップＡ
３）。プロセスデータは、各プロセスが、どのハードウ
ェア資源をどういうタイミングで使用するかについての
情報など、プロセスのハードウェア資源の利用の動作を
表すデータを含む。

【００４４】次に、プロセスの制約条件を入力する（ス
テップＡ４）。

【００４５】次に、どのような性能評価値をどのような
形式で表示を行うか設定を行う（ステップＡ５）。

【００４６】次に、与えられた上記データが性能評価値
を算出するのに十分であるか否かをチェックし、不足す
る場合や誤りがある場合には、ユーザに再入力を要求す
る（ステップＡ６）。十分であると判定した場合、性能
評価値を算出する（ステップＡ７）。算出されるべき性
能評価値の一例として、負荷状況によるスループット、
各ハードウェア資源、ソフトウェア資源の使用率、各ト
ランザクションのレスポンスタイムなどがある。

【００４７】取得した性能評価値を加工し（ステップＡ
８）、性能評価値を表示手段に表示する（ステップＡ
９）。

【００４８】そして、性能評価を再実行するか否か判定
し（ステップＡ１０）、再実行しない場合には終了し、
一方、性能評価を再実行する場合、ハードウェア構成を
変えて性能評価を再実行する場合には図４のステップＡ
１に戻り、トランザクションデータを変更して性能評価
を行う場合には、図４のステップＡ２、プロセスデータ
を変更して性能評価を行う場合にはステップＡ３へ、表
示する性能評価値の条件を変える場合にはステップＡ４
に戻り、評価を繰り返す。

【００４９】次に、本発明の第１の実施の形態の作用効
果について説明する。

【００５０】本発明の第１の実施の形態では、プロセス
の制約条件を、性能評価算出時に考慮しているため、階
層的構造を持つ資源競合を適切に評価することができ、
ソフトウェア資源競合とハードウェア資源を同時に評価
することができる。

【００５１】［実施例１］次に、上記した第１の実施の
形態を具体的な実施例に即して説明する。図８に示すよ
うに、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＤＩＳＫ（ディスク装
置）１、ＤＩＳＫ２のハードウェア構成を有する情報処
理システムについて性能評価を行う場合について説明す
る。まずこれらのハードウェア構成を入力する。

【００５２】次に、このシステムではＴＡ、ＴＢの２種
類のトランザクションが存在する。ＴＡのロード、ＴＢ
のロードを入力する。ＴＡの利用するプロセスがＰ１、
Ｐ２で、ＴＢの利用するプロセスがＰ１、Ｐ３である。
これらのプロセス名とその利用タイミングなど、トラン
ザクションのプロセス利用の動作を表すデータを入力を
する。

【００５３】さらにプロセスＰ１、Ｐ２、Ｐ３それぞれ
がどのハードウェア資源をどういうタイミングで使用す
るかなど、プロセスのハードウェア資源の利用の動作を
表すデータを入力する。

【００５４】ここでは、プロセスＰ１はＣＰＵとＤＩＳ
Ｋ１のハードウェア資源を、プロセスＰ２、Ｐ３はＣＰ
ＵとＤＩＳＫ２のハードウェア資源を利用することを入
力し、さらに、各プロセスが、ハードウェア資源を利用
するタイミング等のハードウェア利用動作を表すデータ
を入力する。

【００５５】次にプロセスの制約条件を入力する。ここ
ではプロセスＰ１は最大ロード値が４、プロセスＰ２は
使用メモリ量が５ＭＢ、プロセスＰ３は同時実行プロセ
ス数が「２」という制約があるため、これらを入力す
る。

【００５６】次に性能評価結果の条件を設定する。例え
ばトランザクションＴＡのロードが０からＮまで変化し
た時のトランザクションＴＡのスループット、および、
そのグラフなどと指定すればよい。

【００５７】これらの入力されたデータにエラーや不足
が無いかをチェックし、ある場合はユーザにそのデータ
の入力を要求する。上記データの設定入力、修正等は、
エラー、データに不足がなくなるまで続けられる。

【００５８】入力されたデータにエラー、不足が無くな
ると、設定されたデータを用いて、プロセスの制約条件
における性能評価演算が実行され、入力した表示条件で
表示がされる。

【００５９】［実施の形態２］次に、本発明の第２の実
施の形態について説明する。図３は、本発明の第２の実
施の形態の構成を示す図であり、図１に示した演算装置
１００における演算手段１０２の構成を示す図である。
図３を参照すると、本発明の第２の実施の形態におい
て、演算手段１０２は、上位層のロード条件生成手段１
０２１と、下位層の性能評価手段１０２２と、上位層の
プロセス処理速度演算手段１０２３と、上位層の性能評
価手段１０２４と、全体の性能評価手段１０２５と、を
備えている。

【００６０】図５は、本発明の第２の実施の形態の処理
フローを示す流れ図である。図５を参照して、本発明の
第２の実施の形態の動作について説明する。本発明の第
２の実施の形態が、図４を参照して説明した前記実施の
形態と、性能評価値算出処理のステップＡ７が相違して
いる。図５は、図４のステップＡ７の詳細を示したもの
である。

【００６１】図４に示した、ステップＡ６までの処理
で、与えられたデータを基に、上位層のロード条件生成
部１０２１で、プロセス各種のロードが変化する範囲を
算出する（ステップＡ７１）。

【００６２】プロセスの制約がロードという形で与えら
れない場合には、そのプロセス制約で動く時に、プロセ
スが取り得るロード値を算出して置き換える。そしてそ
の範囲に属するプロセスのロードについて、ステップＡ
７２の処理を実行する。すなわち、プロセス各種のロー
ドが与えられると、下位層の性能評価手段１０２２は、
そのプロセスロードの条件下での下位層の性能評価値を
行う。

【００６３】与えられたデータの条件で取り得るプロセ
スロード全てに対して、ステップＡ７２の処理は実行さ
れる。

【００６４】次に、この算出結果を、各プロセスロード
条件の時の各プロセスの処理速度を上位層のプロセス処
理速度演算手段１０２３で算出する(ステップＡ７
３）。この処理速度を用いて、上位層の性能評価を上位
層の性能評価手段１０２４で行う（ステップＡ７４）。

【００６５】最後に全体の性能評価手段１０２５で下位
層、上位層の性能評価をまとめて、全体の性能評価値を
算出する（ステップＡ７５）。

【００６６】次に、本発明の第２の実施の形態の作用効
果について説明する。

【００６７】本来、上位層のプロセスの処理速度は、下
位層の状況に依存している。このため、下位層と上位層
すべての状態の変化を追わない限り、システムの性能評
価はできない。しかし、プロセスの処理速度を、下位層
に上位層のプロセスのロードを条件として与えることで
算出し、この値を処理速度とすることにより、上位層と
下位層と切り離して性能評価できることになる。

【００６８】このため、扱う状態数が劇的に減少し、計
算に必要となるメモリ量や演算量を節約できる。

【００６９】また、上位層と下位層を切り離して性能評
価を行っているにもかかわらず、下位層性能評価時に
は、上位層のプロセスのロードを条件として与え、上位
層の性能評価算出時には、下位層の性能評価値からプロ
セスの処理速度を算出することにより、システムの階層
的構造を取り入れているために、精度を損なうことな
く、性能評価を行うことができる。

【００７０】［実施例２］次に、上記した第２の実施の
形態を具体的な実施例に即して説明する。以下では、図
８に示した構成のシステムを用いて説明する。プロセス
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のロード値が、それぞれｃ1、ｃ2、ｃ
3で与えられるとする。与えられたプロセスの制約デー
タから、プロセスＰ１については、0≦ｃ１≦4とすれば
よいが、プロセスＰ２はメモリを最大メモリ使用量が５
ＭＢまで、プロセスＰ３は実行プロセス数が２までとい
う制約であることから、これらをロード値に換算し、ｃ
２、ｃ３の取りうる値の範囲を算出する。

【００７１】ｃ１、ｃ２、ｃ３のロードの組合せ全てに
ついて下位層の性能評価を行う。下位層の性能評価法を
具体的に説明する。

【００７２】図６に示すように、下位層が、上位層と切
り離されており、与えられたロード条件ｃのプロセスが
循環してハードウェア資源を使用するシステムに置き換
える。

【００７３】この置き換えたシステムを、「ロード条件
ｃの下位層近似システム」と呼ぶ。プロセスの制約デー
タのもとで取り得るｃ全てに対して、ロード条件ｃの下
位層近似システムの性能評価を行い、この性能評価値
を、本来のシステムにおけるロード条件ｃの時の性能評
価値とする。

【００７４】次に、ロード条件ｃの下位層近似システム
の性能評価値を基に、ロード条件ｃの時における、上位
層の各プロセスの処理速度を算出する。この時、プロセ
スの処理速度の算出に用いる下位層の性能評価値として
は、好ましくは、スループットまたは平均滞在時間が用
いられる。その理由は、これらの値が、下位層における
処理速度を反映している値であることによる。

【００７５】図７に示すように、上位層が下位層と切り
離されており、このロード条件に依存するプロセス処理
速度を持つシステムに置き換えることで、上位層の性能
評価を行う。これらの算出結果を全体の性能評価手段で
まとめて、全体の性能評価値を算出する。

【００７６】［実施の形態３］次に、本発明の第３の実
施の形態について説明する。本発明の第３の実施の形態
は、下位層の性能評価手段の演算として、複数連鎖の待
ち行列網モデルを利用したものに置き換えている。

【００７７】次に、図４および図５を参照して、本実施
の形態の動作について詳細に説明する。本発明の第３の
実施の形態は、前記第２の実施の形態の一部を変更した
ものであり、その第１の変更点は、入力するプロセスデ
ータの内容である。前記第２の実施の形態では、図４に
示したステップＡ３におけるプロセスデータの入力とし
て、プロセスがハードウェア資源を使うタイミング等の
動作を表すデータを入力したが、本発明の第３の実施の
形態では、プロセスデータとして、プロセスの種類毎に ・プロセスが使用する下位層のハードウェア資源とその
使用時間、 ・プロセスの制約（例えば同時に起動できる数、合計メ
モリ使用量、その他仕様等）、を与える。

【００７８】すなわち、本発明の第３の実施の形態にお
いては、タイミング等の動作を表すデータの入力を行う
必要はない。

【００７９】第２の変更点は、下位層の性能評価を行う
手段の構成である。本発明の第３の実施の形態では、前
記第２の実施の形態を説明する流れ図である図５のステ
ップＡ７２の、下位層の性能評価値算出手段として、待
ち行列理論を用いる。より具体的な手段の例としては、
上記文献１（１９９５年に日本オペレーションズ・リサ
ーチ学会学会誌7月号の第３７０頁−３７５頁および８
月号第４３１頁−４３６頁）に掲載された「情報処理シ
ステムの性能評価」と題する解説記事に記載のシングル
プロファイル法、または上記文献３（K.Kant著，1992年
にMcGraw-HillInc.発行の“Introduction to Computer
System Performance Evaluation”）の７章３節(２３５
項−２４０項）で示されている複数連鎖の待ち行列網の
性能評価手法などの待ち行列理論を挙げることができ
る。

【００８０】次に、本発明の第３の実施の形態の作用効
果について説明する。

【００８１】本発明の第３の実施の形態では、下位層の
性能評価算出において、待ち行列理論を利用したシング
ルプロファイル法、または複数連鎖の待ち行列網の性能
評価手法を用いることで、動作タイミング等の細かい情
報が不必要になる。

【００８２】このため、調べるべき情報も減り、さらに
入力するべきデータが少なくて済む。さらに下位層にお
ける性能評価値算出において追うべき状態数が減るた
め、メモリ量や計算量が劇的に減少する。

【００８３】［実施例３］本発明の第３の実施の形態を
具体的な実施例に即して説明する。この実施例は、前記
実施例２とほぼ同様であるが、プロセスデータとして
は、プロセスＰ１，Ｐ２それぞれの、 ・使用する下位層のハードウェア資源とその使用時間、 ・制約（同時に起動できる数、合計メモリ使用量、その
他仕様等）を与えれば良く、タイミング等の動作を表す
データの入力を行う必要はない。

【００８４】［実施の形態４］次に、本発明の第４の実
施の形態について説明する。本発明の第４の実施の形態
は、上位層の性能評価の演算をマルコフ連鎖で行ってい
る。

【００８５】次に、図４及び図５を参照して、本発明の
第４の実施の形態の動作について説明する。本発明の第
４の実施の形態は、第２又は第２の実施の形態の一部を
変更したものであり、その第１の変更点は、入力するト
ランザクションデータの内容である。前記第２、第３の
実施の形態では、その処理フローを説明するための図４
のステップＡ２で、トランザクションデータの入力で、
トランザクションがプロセスを使うタイミング等の動作
を表すデータの入力を行っていた。

【００８６】本発明の第４の実施の形態においては、ト
ランザクションの種類毎にトランザクションデータとし
て、 ・任意時点でのトランザクションのロード算出に必要な
データ、 ・トランザクションが利用するプロセス名とプロセス終
了時における他のプロセスへの推移率を与える。本発明
の第４の実施の形態においては、タイミング等の動作を
表すデータの入力を行う必要はない。

【００８７】第２の変更点は、上位層の性能評価手段で
ある。図５のステップＡ７４における上位層の性能評価
において、上位層をマルコフ連鎖として解析し、性能評
価を行う。例えば上記文献（４）（蔵杉俊康、紀一誠、
「２層型待ち行列網モデルとその応用」、情報通信ネッ
トワークの新しい性能評価法に関する総合的研究、１９
９７年１月）に示されているマルコフ連鎖への近似手法
を用いることができる。

【００８８】次に、本発明の第４の実施の形態の作用効
果について説明する。

【００８９】本実施の形態では、上位層の性能評価算出
において、上位層の評価にマルコフ連鎖を用いることに
より、トランザクションによるプロセス利用の動作タイ
ミング等の細かい情報が不必要になる。このため調べる
べき情報が減り、さらに入力するべきデータが少なくて
済む。さらに上位層における性能評価値算出において追
うべき状態数が減るため、メモリ量や計算量が劇的に減
少する。

【００９０】［実施例４］本発明の第４の実施の形態を
具体的な実施例に即して説明する。この実施例は、前記
第２の実施の形態の実施例とほぼ同様であるが、トラン
ザクションデータとしては、トランザクションのＴＡ、
ＴＢそれぞれの、 ・任意時点でのロード算出に必要なデータ、 ・利用するプロセス名とプロセス終了時における他のプ
ロセスへの推移率を与えればよく、タイミング等の動作
を表すデータの入力を行う必要はない。

【００９１】［実施の形態５］次に、本発明の第５の実
施の形態について説明する。本発明の第５の実施の形態
は、上位層の性能評価手段での性能評価値算出を積形式
解を用いて行う。

【００９２】積形式解については、上記文献（３）（I.
Kino, “Queueing networks with hierachical configu
ration of active and passive stations”, Proc. IEE
E SMC 96, Beijing, 1996, pp.3051−3062）の記載が参
照される。

【００９３】次に、図４及び図５を参照して、本発明の
第５の実施の形態の動作について説明する。本実施の形
態は、前記第２、第３、第４の実施の形態の一部に変更
を加えたものである。

【００９４】第１の変更点は、入力するトランザクショ
ンデータの内容である。前記第２、第３、第４の実施の
形態を説明する流れ図である図４におけるステップＡ３
では、トランザクションがプロセスを使うタイミング等
の動作を表すデータまたはプロセス終了時の次のプロセ
スへの推移率の入力を行っていた。本発明の第４の実施
の形態では、トランザクションの種類毎にトランザクシ
ョンデータとして、 ・任意時点でのトランザクションのロード算出に必要な
データ、 ・トランザクションが利用するプロセス名とその利用頻
度を与える。タイミング等の動作を表すデータの入力、
プロセス終了時の次のプロセスへの推移率などは入力す
る必要はない。

【００９５】第２の変更点は、上位層の性能評価手段で
の性能評価値算出を積形式解を用いて行うことである。

【００９６】上位層の性能評価手段の一例について説明
する。まず、上記文献（５）（蔵杉俊康、紀一誠、「２
層型待ち行列網モデルの積形式近似とその精度検証」、
情報通信ネットワークの新しい性能評価法に関する総合
的研究，１９９８年１月）の式（６）で定義されるサー
ビス率関数を算出する。ロード条件すべてのサービス率
関数を算出した後、それを用いて上記文献（５）の式
(7)を用いて積形式解として上位層を解く。

【００９７】次に、本発明の第５の実施の形態の作用効
果について説明する。

【００９８】本発明の第５の実施の形態では、プロセス
終了時の次のプロセスへの推移率などを入力する必要が
なくなる。そのため、調べるべき情報が減り、さらに必
要とするデータ入力を減らすことができる。

【００９９】また、上位層の性能評価算出において積形
式近似を用いることにより、さらに上位層における性能
評価値算出において、追うべき状態数が減るため、さら
にメモリ量や計算量が劇的に減少する。

【０１００】［実施例５］本発明の第５の実施の形態の
具体的な実施例に即して説明する。前記第２の実施の形
態の実施例で説明したものと同様であるが、トランザク
ションデータとしては、トランザクションＴＡ、ＴＢそ
れぞれの、 ・任意時点でのロード算出に必要なデータ、 ・利用するプロセス名とその利用頻度、を与えればよ
く、タイミング等の動作を表すデータの入力、プロセス
終了時の次のプロセスへの推移率などは入力する必要は
ない。

【０１０１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば下
記記載の効果を奏する。

【０１０２】本発明の第１の効果は、階層的な資源競合
が存在する場合にも、システムの性能評価ができる、と
いうことである。

【０１０３】その理由は、本発明においては、性能評価
に際して、上位層のプロセスの制約を考慮している、た
めである。

【０１０４】本発明の第２の効果は、性能評価に要する
計算量、メモリ量を縮減する、ということである。

【０１０５】その理由は、本発明においは、上位層と下
位層を切り離して算出しているためである。

【０１０６】本発明の第３の効果は、厳密にモデルを規
定しなくても、性能評価ができる、ということである。

【０１０７】その理由は、本発明においては、待ち行列
理論を用いることで、システム構造を、厳密にモデル化
する必要が無くなるためである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】本発明の実施の形態の演算装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図３】本発明の実施の形態における演算手段の構成を
示すブロック図である。

【図４】本発明の一実施の形態の全体の動作を示す流れ
図である。

【図５】本発明の一実施の形態における性能評価値算出
動作を示す流れ図である。

【図６】本発明の実施の形態における下位層の置き換え
を模式的に示す図である。

【図７】本発明の実施の形態における上位層の置き換え
の構成を示すブロック図である。

【図８】トランザクションがプロセスを介してハードウ
ェア資源を使うシステムの構成を模式的に示す図であ
る。

【図９】トランザクションが直接ハードウェア資源を使
うシステムの構成を模式的に示す図である。

【符号の説明】

１００ 演算装置 １０１ データ解析手段 １０２ 演算手段 １０２１ 上位層のロード条件生成手段 １０２２ 下位層の性能評価手段 １０２３ 上位層のプロセス処理速度演算手段 １０２４ 上位層の性能評価手段 １０２５ 全体の性能評価手段 １０３ 表示前処理手段 １１０ データ入力手段 １２０ 表示手段 １３０ 記憶媒体

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下位層をなすハードウェア資源の競合、及
   び、その上位層でのソフトウェア資源の競合が行われる
   システムの性能評価を行う装置であって、 システム負荷の基礎データを入力する手段と、 前記入力したシステム負荷の基礎データから前記システ
   ムの下位層のハードウェアの性能評価を行う手段と、前記下位層のハードウェアの性能評価結果を用いて上位
   層のソフトウェアの処理速度を算出する手段と 、前記上位層のソフトウェアの処理速度を用いて上位層の
   ソフトウェアの性能評価を行う手段と 、 前記算出結果を表示する手段と、 を備え、前記上位層と前記下位層を切り離して性能評価
   を行い、 さらに、前記上位層と前記下位層の性能評価をまとめて
   全体の性能評価を行なう手段を備えた ことを特徴とする
   システム性能評価装置。
2. 【請求項２】前記性能評価値を算出する手段が、待ち行
   列法による性能評価を行う、ことを特徴とする請求項１
   記載のシステム性能評価装置。
3. 【請求項３】下位層をなすハードウェア資源の競合、及
   び、その上位層でのソフトウェア資源の競合が行われる
   システムの性能評価方法であって、 システム負荷の基礎データを入力し、前記システム負荷の基礎データから下位層のハードウェ
   アの性能評価を行い 、前記下位層のハードウェアの性能評価結果を用いて上位
   層の処理速度を算出し 、 前記処理速度を用いて上位層のソフトウェアの性能評価
   を行うことで前記上位層のソフトウェアと前記下位層の
   ハードウェアを切り離して性能評価を行い、前記上位層
   のソフトウェアと前記下位層のハードウェアの性能評価
   をまとめて全体の性能評価を行なう、ことを特徴とする
   システム性能評価方法
4. 【請求項４】前記性能評価を待ち行列を用いてその値を
   算出することを特徴とする請求項３記載のシステムの性
   能評価方法。
5. 【請求項５】（ａ）入力されたシステム負荷の基礎デー
   タを解析する処理、 （ｂ−１）システム負荷の基礎データから下位層のハー
   ドウェアの性能評価を行う処理、 （ｂ−２）前記下位層のハードウェアの性能評価結果を
   用いて上位層のソフトウェアの処理速度を算出する処
   理、 （ｂ−３）前記上位層のソフトウェアの前記処理速度を
   用いて上位層のソフトウェアの性能評価を行う処理、 （ｂ−４）前記上位層のソフトウェアと前記下位層のハ
   ードウェアの性能評価をまとめて全体の性能評価を行な
   う処理、及び、 （ｃ）算出された性能評価を表示する処理、 の上記（ａ）〜（ｃ）の各処理をコンピュータに実行さ
   せるためのプログラムを記録した記録媒体。
6. 【請求項６】（ａ）下位層のハードウェア構成を入力す
   る処理、 （ｂ）上位層のソフトウェア資源を利用するトランザク
   ションについてトランザクションのプロセス利用の動作
   を表すデータを含むトランザクションデータを入力する
   処理、 （ｃ）上位層のソフトウェア資源を構成するプロセスに
   ついて該プロセスのハードウェア資源の利用の動作を表
   すデータを含むプロセスデータを入力する処理、（ｄ）プロセスについて最大ロード値、メモリ量、同時
   実行プロセス数など制約がある場合、これらの制約条件
   を入力する処理、 （ｅ）解析対象の性能評価の種別及び表示形式を設定す
   る処理、 （ｆ）前記入力されたデータが前記性能評価値を算出す
   るのに十分であるか否かチェックし、不足する場合や誤
   りがある場合はユーザに再入力を要求する処理 、 （ｇ）上位層のプロセスの制約条件のもとで、解析対象
   の性能評価値を算出する処理、及び、 （ｈ）性能評価値を表示装置からユーザに表示する処
   理、 の上記（ａ）〜（ｈ）の各処理をコンピュータに実行さ
   せるためのプログラムを記録した記録媒体。
7. 【請求項７】（ａ）下位層のハードウェア構成を入力す
   るステップ、 （ｂ）上位層のソフトウェア資源を利用するトランザク
   ションについてトランザクションのプロセス利用の動作
   を表すデータを含むトランザクションデータを入力する
   ステップ、 （ｃ）上位層のソフトウェア資源を構成するプロセスに
   ついて該プロセスのハードウェア資源の利用の動作を表
   すデータを含むプロセスデータを入力するステップ、 （ｄ）プロセスについて最大ロード値、メモリ量、同時
   実行プロセス数など制約がある場合、これらの制約条件
   を入力するステップ、 （ｅ）解析対象の性能評価の種別及び表示形式を設定す
   るステップ、 （ｆ）前記入力されたデータが前記性能評価値を算出す
   るのに十分である否かチェックし、不足する場合や誤り
   がある場合はユーザに再入力を要求するステップ、 （ｇ）上位層のプロセスの制約条件のもとで、解析対象
   の性能評価値を算出するステップ、及び、 （ｈ）性能評価値をユーザに表示するステップ、 を含むことを特徴とするシステム性能評価方法。
8. 【請求項８】（ｇ−１）前記ステップ（ｆ）までの段階
   で与えられたデータを基に、プロセスのロードが変化す
   る範囲を算出して上位層のロード条件を生成するステッ
   プ、 （ｇ−２）プロセスのロードの範囲においてプロセスロ
   ードの条件下での下位層の性能評価値を行うステップ、 （ｇ−３）前記下位層の性能評価の算出結果を、各プロ
   セスロード条件の時の各プロセスの処理速度を算出する
   ステップ、 （ｇ−４）前記処理速度を用いて上位層の性能評価を行
   なうステップ、及び、 （ｇ−５）下位層、上位層の性能評価をまとめて、全体
   の性能評価値を算出するステップ、 を含むことを特徴とする請求項７記載のシステム性能評
   価方法。