We propose to use tools and methods of statistical mechanics to introduce a unified computational approach to analyze the performance of large-scale computing systems. Just as in statistical physics, we desire a small amount of "macroscopic" information about the system ("thermo-dynamic") averages (e.g. average concurrency, through-put, blocking rates) despite the vast complexity of "microscopic" interactions. It seems natural, therefore, that the complexity existing in large-scale computing systems is the sort of complexity that ought to yield to some sort of treatment analogous to statistical mechanics.
rnWe model a computation (the allocation of tasks to processors) as analogous to a physical activity in some structured space and look for equilibrium statistics which are summarized in the corresponding partition function. This partition function, analogous to the partition function of a Gibbs canonical ensemble in statistical physics, reflects the topology of the system, load distribution, queueing and other relevant description of the system.
rnWe use analogies from physics to develop fast approximation methods to compute the system performance measures and use analogy to the thermodynamic limit to analyze critical phase transitions in computing systems. These transitions manifest themselves in a global change of state as a result of local interactions and are a direct result of scale.
我们建议使用统计力学的工具和方法来引入统一的计算方法来分析大型计算系统的性能。与统计物理学一样,尽管“微观”交互非常复杂,但我们仍希望获得有关系统平均值(例如,平均并发性,吞吐量,阻塞率)的少量“宏观”信息(例如,平均并发性,吞吐量,阻塞率)。因此,自然而然的是,大型计算系统中存在的复杂性就是应该通过某种类似于统计力学的处理方式产生的复杂性。 P> rn
我们对计算进行建模(分配类似于处理器在某些结构化空间中的物理活动,并寻找平衡统计信息,这些统计信息汇总在相应的分区函数中。此分区函数类似于统计物理学中的吉布斯典范整体的分区函数,反映了系统的拓扑结构,负载分布,排队和系统的其他相关描述。 P> rn
我们使用来自物理学的类比开发快速逼近方法来计算系统性能指标,并使用类似于热力学极限的方法来分析计算系统中的关键相变。这些转变表现为局部相互作用的结果,是状态的全局变化,是规模的直接结果。 P>
Computer Science Department, Boston University;
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