Perspektiven der parallelen ereignisgesteuerten Simulation am Beispiel von Warteschlangen

Abstract

Simulation ist ein wirkungsvolles Hilfsmittel zur Analyse komplexer, nicht vollständig mathematisch analysierbarer Zusammenhänge, das mittlerweile in weiten Bereichen von Wissenschaft und Technik Anwendung gefunden hat. Leider erwiesen sich dabei die in der Praxis auftretenden Simulationen als äußerst zeitaufwendig. Daher liegt es nahe zu untersuchen, in wieweit sich Simulationen durch "Supercomputer" beschleunigen lassen. Diese Arbeit beschäftigt sich speziell mit der Parallelisierung ereignisgesteuerter Simulationen. Die ersten Ansätze zur Parallelisierung dieser Klasse von Simulationen liegen bereits mehr als zehn Jahre zurück. In dieser Zeit entstanden zwar zahlreiche konzeptionelle Arbeiten und kleinere Prototypen, jedoch wurde der Frage "Lohnt sich die Parallelisierung ereignisgesteuerter Simulationen?" bisher kaum systematisch nachgegangen. Die vorliegende Arbeit untersucht dies am Beispiel der Simulation von Warteschlangennetzen. Ausgehend von einem mathematisch definierten Begriff des Simulationsmodells werden dabei zunächst die besonderen Anforderungen an ein "parallelisierbares" Modell exakt definiert, die bisher entwickelten Parallelisierungsansätze systematisch dargestellt sowie die Modellwelt und die Komponenten des eigens für diese Arbeit entwickelten Testbetts DISQUE vorgestellt. Mit diesem Testbett werden anschließend mit Hilfe von umfangreichen Messungen die Probleme bei der Realisierung eines effizienten parallelen Simulators aufgezeigt und bezüglich ihrer Bedeutung gewichtet. Hierzu wird eine Folge von teils real durchgeführten, teils aus Meßdaten berechneten, hypothetischen Simulationsläufen entwickelt, die immer realistischer werdende Sichten auf einen parallelen Simulationslauf darstellen. Die Differenz der Laufzeiten zweier Simulationsläufe der Folge ergibt dann ein Maß für die Bedeutung des zusätzlich berücksichtigten Aspekts. Weiterhin werden verschiedene parallele Synchronisationsstrategien bei der parallelen, ereignisgesteuerten Simulation bezüglich ihrer Effizienz miteinander verglichen. Den Abschluß dieser Arbeit bildet eine Zusammenfassung aller Einzelresultate im Hinblick auf den Beitrag, den die Ergebnisse dieser Arbeit zu der eingangs gestellten Frage liefern. Es zeigt sich dabei, daß zwar in Einzelfällen eine effektive Parallelisierung ereignisgesteuerter Simulationen durchaus möglich ist, sich jedoch bedingt durch die feine Granularität der meisten Anwendungen parallele, ereignisgesteuerte Simulation wohl nicht auf breiter Front durchsetzen wird.

Liegt nicht vor.