Neil J. Gunther

Neil Gunther (* 15. August 1950) ist ein australischer Informatiker, der international vor allem für die Entwicklung der Open-Source -Software Pretty Damn Quick zur Leistungsmodellierung und des Guerrilla-Ansatzes zur Kapazitätsplanung und Leistungsanalyse von Computersystemen bekannt ist. Er wurde außerdem für seine Beiträge zur Theorie großer Transienten in Computersystemen und Paketnetzen sowie für sein universelles Gesetz der Rechenskalierbarkeit gewürdigt . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

Gunther ist Senior Member sowohl der Association for Computing Machinery (ACM) als auch des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) sowie Mitglied der American Mathematical Society (AMS), der American Physical Society (APS), der Computer Measurement Group (CMG) und von ACM SIGMETRICS .

Derzeit konzentriert er sich auf die Entwicklung von Quanteninformationssystemtechnologien . ^{[ 7 ]}

Gunther ist Australier mit deutschen und schottischen Wurzeln und wurde am 15. August 1950 in Melbourne geboren . Von 1955 bis 1956 besuchte er die Preston East Primary School und von 1956 bis 1962 die Balwyn North Primary School. Zu seinem zehnten Geburtstag bekam er von einem älteren Cousin ein Exemplar des mittlerweile berühmten Buches „ The Golden Book of Chemistry Experiments“ . Inspiriert von dem Buch begann er, verschiedene Experimente durchzuführen und dabei Chemikalien zu verwenden, die er zu Hause finden konnte. Nachdem er Kaliumpermanganatlösung auf seinen Schlafzimmerteppich verschüttet hatte, sperrte ihn seine Mutter in eine Nische in der Garage, die er kurzerhand in ein kleines Labor umwandelte , vollgestopft mit Industriechemikalien und gebrauchten Laborgeräten . Gunther interessierte sich dafür, wie beispielsweise Waschmittel und Öle aufgebaut sind, indem er sie in seiner Fraktionierkolonne aufspaltete . Besonders gern mischte er Farben für seinen Kunstunterricht sowie für seinen Chemieunterricht an der Balwyn High School . Sein Vater, der Leiter des Elektrizitätswerks in Melbourne war , lieh sich ein Lehrbuch der organischen Chemie von den Chemikern des Qualitätskontrolllabors. Dies weckte schließlich sein großes Interesse an der Synthese von Azofarbstoffen . Mit etwa 14 Jahren versuchte Gunther, die Farbe von Azofarbstoffen anhand der Kombination aus Chromophor und Auxochrom vorherzusagen . Abgesehen vom Erstellen empirischer Tabellen blieb dieser Versuch aufgrund seiner mangelnden Kenntnisse der Quantentheorie weitgehend erfolglos .

Gunther lehrte von 1980 bis 1981 Physik an der San Jose State University. Anschließend trat er der Syncal Corporation bei , einem kleinen Unternehmen, das von der NASA und dem JPL mit der Entwicklung thermoelektrischer Materialien für deren Weltraummissionen beauftragt wurde. Gunther wurde gebeten, die Daten der thermischen Stabilitätstests der Voyager- Thermoelektrischen Generatoren (RTGs) zu analysieren . Er entdeckte, dass die Stabilität der Silizium - Germanium -Legierung (Si-Ge) durch einen auf Solitonen basierenden Ausscheidungsmechanismus gesteuert wird . ^{[ 8 ]} Das JPL nutzte seine Arbeit, um die nächste Generation von RTG-Materialien für die 1989 gestartete Galileo-Mission auszuwählen.

1982 trat Gunther Xerox PARC bei, um Software für parametrische und funktionale Tests für die VLSI- Fertigungslinie von PARC zu entwickeln . Schließlich wurde er für das Dragon- Multiprozessor-Workstation-Projekt rekrutiert, wo er auch den Multiprozessor-Benchmark PARCbench entwickelte . Dies war sein erster Ausflug in die Computerleistungsanalyse.

1989 entwickelte er eine Wick-rotierte Version von Richard Feynmans Quantenpfadintegralformalismus zur Analyse von Leistungsverschlechterungen in großen Computersystemen und Paketnetzwerken. ^{[ 9 ]}

1990 trat Gunther der Pyramid Technology (heute Teil von Fujitsu Siemens Computers) bei, wo er als leitender Wissenschaftler und Manager der Performance Analysis Group tätig war. Diese Gruppe war verantwortlich für die Erreichung branchenführender TPC- Benchmark-Werte auf den Unix- Multiprozessoren des Unternehmens. Zudem führte er Simulationen für die Entwicklung des parallelen Datenbankservers Reliant RM1000 durch.

Gunther gründete 1994 die Performance Dynamics Company als Einzelunternehmen mit Sitz in Kalifornien , um Beratungs- und Schulungsdienstleistungen für das Management von Hochleistungsrechnersystemen anzubieten, mit Schwerpunkt auf Leistungsanalyse und unternehmensweiter Kapazitätsplanung . Um 1998 veröffentlichte und entwickelte er seine eigene Open-Source- Software zur Leistungsmodellierung namens „PDQ (Pretty Damn Quick)“. Diese Software begleitete auch sein erstes Lehrbuch zur Leistungsanalyse mit dem Titel „ The Practical Performance Analyst“ . Seitdem sind mehrere weitere Bücher erschienen.

Im Jahr 2004 begann Gunther mit der gemeinsamen Forschung an Quanteninformationssystemen auf photonischer Basis . ^{[ 7 ]} Im Zuge seiner Forschung in diesem Bereich entwickelte er eine Theorie der Photonenbifurkation , die derzeit an der École Polytechnique Fédérale de Lausanne experimentell getestet wird . ^{[ 10 ]} Dies stellt eine weitere Anwendung der Pfadintegralformulierung dar , um den Welle-Teilchen-Dualismus des Lichts zu überwinden.

In ihrer einfachsten Form kann diese Theorie als die Lieferung der Quantenkorrekturen zur Abbe - Rayleigh -Beugungstheorie der Bildgebung und zur Fourier-Theorie der optischen Informationsverarbeitung betrachtet werden . ^{[ 11 ]}

Inspiriert von Tukeys Arbeit erforschte Gunther Möglichkeiten, Systemanalysten die Visualisierung von Leistung zu erleichtern, ähnlich wie sie in der wissenschaftlichen und Informationsvisualisierung bereits verfügbar ist . 1991 entwickelte er das Tool Barry , das baryzentrische Koordinaten zur Visualisierung von CPU- Auslastungsdaten auf großen Multiprozessorsystemen nutzt . ^{[ 12 ]} Kürzlich wandte er dieselben 2- Simplex -Koordinaten zur Visualisierung der Anwendungsleistungsmetrik Apdex an, die auf kategorischen Antwortzeitdaten basiert . Ein baryzentrisches 3-Simplex (ein Tetraeder ), das sich mit der Maus auf dem Bildschirm drehen lässt , erwies sich als nützlich für die Visualisierung von Paketnetzwerk -Leistungsdaten. 2008 war er Mitbegründer der Google-Gruppe PerfViz .

Die Durchsatzkapazität X ( N ) einer Rechenplattform ergibt sich aus der Formel, wobei N entweder die Anzahl der physischen Prozessoren in der Hardwarekonfiguration oder die Anzahl der Benutzer der Softwareanwendung darstellt . Die Parameter , und repräsentieren den Grad der Ressourcenbeanspruchung (z. B. Warteschlangen um gemeinsam genutzte Ressourcen), die Kohärenzverzögerung (d. h. die Latenzzeit bis zur Datenkonsistenz) und die Parallelität (oder effektive Parallelität) im System. Der Parameter quantifiziert zudem den in vielen Stresstests beobachteten, aber weder im Amdahlschen Gesetz noch in ereignisbasierten Simulationen berücksichtigten rückläufigen Durchsatz . $${\displaystyle X(N)={\frac {\gamma N}{1+\alpha (N-1)+\beta N(N-1)}},}$$${\displaystyle \alpha }$${\displaystyle \beta }$${\displaystyle \gamma }$${\displaystyle \beta }$

Dieses Skalierungsgesetz wurde ursprünglich 1993 von Gunther während seiner Tätigkeit bei Pyramid Technology entwickelt . ^{[ 13 ]} Da keine topologischen Abhängigkeiten bestehen, kann C ( N ) symmetrische Multiprozessoren , Multicores , Cluster und Grid- Architekturen modellieren . Da jeder der drei Terme eine eindeutige physikalische Bedeutung hat, können sie zudem als Heuristik verwendet werden , um Verbesserungspotenziale in Hardwareplattformen oder Softwareanwendungen zu identifizieren.

Eine hohe Konfliktrate deutet auf sequentielle Verarbeitung hin, die parallelisiert werden könnte, während eine hohe Kohärenz auf übermäßige Abhängigkeiten zwischen Prozessen hindeutet und daher eine Minimierung der Interaktionen nahelegt. Mithilfe dieser Gleichung lässt sich auch die maximale effektive Kapazität eines Systems im Voraus berechnen: Eine Skalierung des Systems über diesen Punkt hinaus ist ineffizient. ^{[ 14 ]}

Auf einer fundamentaleren Ebene kann die obige Gleichung aus dem Warteschlangenmodell des Maschinenreparateurs abgeleitet werden ^{[ 15 ] : [ 16 ].}

Satz (Gunther 2008): Das universelle Skalierbarkeitsgesetz ist äquivalent zur synchronen Warteschlangenbegrenzung für den Durchsatz in einem modifizierten Machine Repairman mit zustandsabhängigen Bedienzeiten.

Der folgende Korollar (Gunther 2008 mit ) entspricht dem Amdahlschen Gesetz: ^{[ 17 ]}${\displaystyle \beta =0}$

Satz (Gunther 2002): Das Amdahlsche Gesetz für die parallele Beschleunigung ist äquivalent zur synchronen Warteschlangenbegrenzung für den Durchsatz in einem Machine Repairman-Modell eines Multiprozessors.

• Senior Member ACM (gewählt im April 2009).
• Senior Member IEEE (gewählt im Februar 2009).
• Empfänger des AA Michelson Awards , Dezember 2008.
• Gastwissenschaftler am Summer Research Institute der EPFL in den Jahren 2006 und 2007.
• Dozent, Western Institute of Computer Science, Stanford University , 1997–2000.
• Auszeichnung für den besten Beitrag, CMG- Konferenz 1996.
• Gastwissenschaftler im Bereich Materialwissenschaften, Stanford University, 1981–1982.
• Stipendium des Science Research Council, Großbritannien 1976–1980.
• Commonwealth-Postgraduiertenstipendium, Australien 1975–1976.

• Das Feynman-Pfadintegral in der nicht-relativistischen Quantenmechanik und Quantenelektrodynamik, La Trobe University (AUS),

Bachelorarbeit mit Auszeichnung, Fachbereich Physik, Oktober (1974)

• Dynamische Symmetriegruppen: Die Untersuchung und Interpretation bestimmter Invarianten als Gruppengeneratoren in der Quantenmechanik , La Trobe University (AUS), Masterarbeit, Abteilung für angewandte Mathematik, November (1976)
• Gebrochene dynamische Symmetrien in der Quantenfeldtheorie und Phasenübergangsphänomene, Universität Southampton (UK), Dissertation, Fachbereich Physik, Dezember (1979)

• Der praktische Leistungsanalyst, McGraw-Hill , New York, New York 1998, ISBN 0-07-912946-3(Vergriffen)
• Der praktische Leistungsanalyst, iUniverse.com Press, Lincoln, Nebraska 2000, ISBN 0-595-12674-X(Nachdruck)
• Performance Engineering: Stand der Technik und aktuelle Trends, Lecture Notes in Computer Science, Springer-Verlag

Heidelberg, Deutschland, Oktober 2001, ISBN 3-540-42145-9( Beitrag )

• Analyse der Leistungsfähigkeit von Computersystemen mit Perl::PDQ, Springer, Heidelberg 2005, ISBN 3-540-20865-8
• Guerilla Capacity Planning, Springer, Heidelberg 2007, ISBN 3-540-26138-9

• Goldstone-Moden bei Phasenübergängen erster Ordnung, Sechste Westküstenkonferenz über Statistische Mechanik, IBM Forschungslaboratorien, San Jose, Juni (1980)
• Instanton-Techniken für Warteschlangenmodelle großer Computersysteme: Ein Stück vom Kuchen abhaben, SIAM-Konferenz über angewandte Wahrscheinlichkeit in Wissenschaft und Technik, New Orleans, Louisiana, März (1990)
• (Numerische) Untersuchungen zu physikalischen Potenzgesetzmodellen des Internetverkehrs unter Verwendung der Renormalisierungsgruppe, IFORS-Konferenz der Operations Research Societies, Honolulu, Hawaii, 11.–15. Juli (2005)

• Goldstone-Moden beim Vakuumzerfall und Phasenübergängen erster Ordnung, Journal of Physics, A, 13, 1755–1767 (1980)
• Ein Benchmark für die Bildsuche mittels verteilter Systeme über das Internet (2000 mit G. Beretta)
• Leistungs- und Skalierbarkeitsmodelle für eine E-Commerce-Website mit extrem hohem Wachstum (2000)
• Charakterisierung des Burst-Stabilisierungsprotokolls für den RR/CICQ-Switch (2003 mit KJ Christensen und K. Yoshigoe)
• Vereinheitlichung des Amdahlschen Gesetzes, LogP und anderer Leistungsmodelle für Message-Passing-Architekturen (2005)
• Auf dem Weg zu praktischen Designregeln für Quantenkommunikations- und Quantenbildgebungsgeräte (2005 mit G. Beretta)
• Das Virtualisierungsspektrum von Hyperthreads bis zu GRIDs, Proc. CMG Conf., Reno, Nevada, Dez. (2006)

• Performance Dynamics Company(SM)
• Performance Dynamics auf Blogger
• Das Mathematik-Genealogieprojekt
• OEIS- Folge A007814 (Exponent der höchsten Zweierpotenz, die n teilt, auch bekannt als binäre Übertragsfolge, Linealfolge oder 2-adische Bewertung von n)
• Masterarbeit an der Nationalbibliothek von Australien
• Liste der Artikel auf arXiv
• Liste von Veröffentlichungen zur Computerleistungsanalyse
• Dirac-Nummer 2
• Guerilla-Manifest
• PDQ-Leistungsmodellierungssoftware
• Leistungsvisualisierung
• Neil J. Gunther auf LinkedIn