Τοπολογική ανάλυση δεδομένων (TDA) για βελτιστοποίηση απόδοσης και αξιοπιστίας σε πολυπύρηνα υπολογιστικά συστήματα
Loading...
Date
2026-02-24
Authors
Παναγόπουλος, Ευστάθιος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει τη χρήση της Τοπολογικής Ανάλυσης Δεδομένων ως εργαλείου κατανόησης, αξιολόγησης και βελτιστοποίησης της απόδοσης και της αξιοπιστίας πολυπύρηνων υπολογιστικών συστημάτων. Τα σύγχρονα πολυπύρηνα περιβάλλοντα χαρακτηρίζονται από αυξημένη πολυπλοκότητα, έντονες αλληλεπιδράσεις μεταξύ πυρήνων και περιορισμούς που σχετίζονται με την κατανάλωση ενέργειας και τη θερμική συμπεριφορά, γεγονός που καθιστά ανεπαρκείς τις κλασικές μεθόδους ανάλυσης.
Η εργασία προσεγγίζει το πρόβλημα μετατρέποντας λειτουργικές μετρήσεις των συστημάτων, όπως χρήση επεξεργαστή, συμπεριφορά μνήμης και μεταβολές φορτίου, σε κατάλληλες γεωμετρικές αναπαραστάσεις. Μέσω αυτής της διαδικασίας αναδεικνύεται η υποκείμενη δομή των δεδομένων, η οποία δεν είναι άμεσα ορατή με συμβατικές στατιστικές τεχνικές. Η Τοπολογική Ανάλυση Δεδομένων επιτρέπει τη μελέτη αυτών των δομών σε πολλαπλές κλίμακες, προσφέροντας μια συνολική εικόνα της δυναμικής συμπεριφοράς του συστήματος.
Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στη δυνατότητα εντοπισμού μοτίβων συμφόρησης και ανωμαλιών, τα οποία συχνά σχετίζονται με υποβάθμιση της απόδοσης ή αυξημένο κίνδυνο αστοχίας. Η ανάλυση δείχνει ότι οι τοπολογικές υπογραφές μπορούν να λειτουργήσουν ως δείκτες έγκαιρης προειδοποίησης, επιτρέποντας την πρόληψη προβλημάτων πριν αυτά γίνουν εμφανή σε επίπεδο εφαρμογής. Παράλληλα, διερευνάται ο συνδυασμός της τοπολογικής προσέγγισης με τεχνικές μηχανικής μάθησης, με στόχο την αυτόματη ταξινόμηση καταστάσεων λειτουργίας και τη λήψη αποφάσεων για πιο απο-δοτική κατανομή πόρων. Τα αποτελέσματα καταδεικνύουν ότι η τοπολογική πληροφορία μπορεί να ενισχύσει σημαντικά τη διαδικασία λήψης αποφάσεων σε πολύπλοκα υπολογιστικά περιβάλλοντα.
Η συμβολή της εργασίας έγκειται στο ότι γεφυρώνει το χάσμα ανάμεσα στη θεωρητική τοπολογική ανάλυση και την πρακτική παρακολούθηση πραγματικών υπολογιστικών συστημάτων. Μέσα από τη συστηματική μετατροπή χαμηλού επιπέδου μετρήσεων σε τοπολογικές αναπαραστάσεις, καθίσταται εφικτή η ερμηνεία πολύπλοκων συμπεριφορών με ενιαίο και συνεκτικό τρόπο. Η προσέγγιση αυτή δεν περιορίζεται στη διάγνωση προβλημάτων, αλλά ανοίγει τον δρόμο για προληπτικές παρεμβάσεις και πιο έξυπνες στρατηγικές διαχείρισης πόρων, ενισχύοντας τη βιωσιμότητα και τη μακροχρόνια αποδοτικότητα των πολυπύρηνων υπολογιστικών πλατφορμών.
Description
Keywords
Τοπολογική ανάλυση δεδομένων, Πολυπύρηνα υπολογιστικά συστήματα, Απόδοση συστημάτων, Ανίχνευση ανωμαλιών, Υπολογιστικά φορτία, Προγνωστική ανάλυση