1-2-2:مشخصات زمین لرزه 8
1-2-3: گزینه های تحلیل غیر الاستیک… 8
1-2-3-1: تحلیل دینامیکی غیر خطی.. 9
1-2-3-2: تحلیل دینامیکی مدل ساده شده به چند درجه آزادی معادل (MDOF) 10
1-2-3-3: تحلیل دینامیکی با مدل ساده شده به یک درجه آزادی معادل (SDOF) 10
1-2-3-4: تحلیل استاتیکی غیرخطی معادل(ENSP) 11
1-2-4: تاریخچه روش های استاتیکی غیر خطی و دینامیکی افزاینده 12
1-2-4-1:تحقیقات انجام شده بر روی روش مودال.. 13
1-2-4-2: تحقیقات انجام شده بر روی روش جا بجایی- محور 18
1-2-4-3:تحقیقات انجام شده بر روی روش آنالیز دینامیکی افزاینده 23
1-2-4-4:تحقیقات انجام شده بر روی آنالیز ظرفیت… 34
1-2-4-5: روش طیف ظرفیت (Capacity Spectrum Method) 39
1-2-4-6: روش ضرایب… 40
1-2-4-7: روش N2. 40
1-2-4-8: شکل توزیع بار جانبی در ارتفاع ساختمان.. 41
1-2-5: بررسی کلی آیین نامه های مختلف… 44
1-2-5-1: آیین نامه FEMA356 [10] 44
1-2-5-2: آیین نامه Eurocode 8 [12] 45
1-2-5-3: آیین نامه ATC 40 [4] 45
1-2-5-4: آیین نامه BSL 2000 [29] 45
1-3: بیان مسأله و هدف تحقیق.. 46
1-4: روند دستیابی به هدف تحقیق.. 47
1- 5 : خلاصه فصل.. 49
فصل دوم. 51
تحلیل استاتیكی غیرخطی معادل ودینامیکی افزاینده 52
2-1: پیشگفتار 52
2-2: شرح روش تحلیل استاتیكی غیرخطی معادل.. 53
2-3: روش ترکیب مودها و مبانی تئوری مسئله[15] 57
2-3-1: مبانی تئوری مسئله. 57
2-3-2: خلاصه روش تحلیل ترکیب مودها 58
2-4:روش بارافزون بر اساس جا بجایی.. 60
2-4-1:خلاصه روش جابجایی-محور 61

2-6: IDA و آنالیز استاتیکی غیرخطی.. 69
2-7:روش انجام آنالیز های ظرفیت… 71
2-8 : خلاصه فصل.. 76
فصل سوم. 77
مشخصات قاب های انتخاب شده برای تحلیلهای غیرخطی.. 78
3-1: پیشگفتار 78
3-2: رفتار قابهای خمشی.. 78
3-3: مفصل پلاستیک در قاب های خمشی.. 80
3-4: معرفی قابها 81
3-4-1: سیستمهای باربر. 81
3-4-2: مشخصات فیزیکی و مکانیکی مصالح.. 81
3-5: بارگذاری.. 82
3-6: معرفی قاب ها 83
4-6-1: ابعاد قاب ها و درصد آرماتور استفاده شده در آن ها 83
3-7: معرفی زمین لرزه های انتخاب شده، مقیاس کردن آنها و طیف فرکانس شتابنگاشتها 84
3-7-1: تاریخچه زمانی شتاب و شتابنگاشتها 84
3-8: نرم افزار مناسب جهت تحلیل غیر خطیِ قاب های بتن آرمه. 83
3-8-1:آشنایی با نرم افزار OpenSees : 83
3-8-2 :امكانات نرم افزار OpenSees: 84
المان تیر ستون غیر خطی (Nonlinear Beam Column) 86
المان تیر با مفصل (Beam With Hinges Element) 86
مقطع Fiber (Fiber Section) 86
3-9 : خلاصه فصل.. 87
فصل چهارم. 88
ارائه نتایج حاصل از آنالیز های مودال و جابجایی-محور و مقایسه با نتایج انالیز دینامیکی افزاینده 89
4-1: پیشگفتار 89
4-2: روند انجام تحلیل ها و بدست آوردن نتایج.. 89
4-2-1: طریقه محاسبه جابجایی هدف در روش ترکیب مودها 90
4-3: بررسی نتایج جابجایی بام. 93
4-3-1: ضریب همبستگی نتایج.. 96
4-3-2: تعریف خطاها 98
4-4:بررسی نتایج نسبت جابجایی نسبی حداکثر. 100
4-5: بررسی نتایج برش پایه: 105
4-6 : محل تشکیل مفصل های پلاستیک… 110
4-7 : شاخص آسیب قاب… 113
4-8 : خلاصه فصل.. 119
فصل پنجم.. 121
نوآوری تحقیق،خلاصه و نتیجه گیری.. 122
5-1: پیشگفتار 122
5-2 : نوآوری تحقیق.. 122
5-3: خلاصه مطالب… 123
5-4 : نتیجه گیری.. 128
فهرست منابع و مآخذ. 131
پیشگفتار
به منظور طراحی ساختمان ها و یا ارزیابی لرزه ای ساختمان ها و سازه های موجود در برابر بار زمین­لرزه، بطور عمده از تحلیل غیر خطی برای تخمین رفتار سازه در اثر اعمال نیروی زمین لرزه احتمالی در آینده استفاده می­شود. در تحلیل های غیرخطی، دو مساله اصلی؛ نحوه مدل کردن سازه و طریقه اعمال بار زمین لر
زه به مدل سازه، ازاهمیت زیادی برخوردار هستند. با توجه به شرایط و اهمیت سازه و نیز هدفی که از تحلیل وجود دارد، مهندسان محاسب، با این مسایل مواجه می باشند.
تحلیل های غیر خطی با توجه به ویژگی مواد سازنده اعضای سازه و نیز طریقه اعمال بار زمین لرزه به دو دسته دینامیکی و استاتیکی و از جهت درجات آزادی مدل سازه به مدل با درجات آزادی زیاد، چند درجه آزادی و یک درجه آزادی تقسیم می شوند. بسیار روشن است، چنانچه مدلی داشته باشیم که خصوصیات غیرخطی اعضای آن در نظر گرفته شده باشد و بار زمین لرزه بدون تغییر و بصورت دینامیکی اعمال شود و نیز در مدل کردن سازه بیشترین درجات آزادی ممکن در نظر گرفته شود، نتایج تحلیل بیشترین دقت را خواهند داشت و هر چه در فرضیات تحلیل، ساده سازی شود، نتایج دقت کمتری خواهند داشت. اما پاره ای مشکلات وجود دارد که طراحان را وادار می کند، کمتر از روش های دینامیکی غیرخطی برای تحلیل استفاده کنند. پیچیدگی، وقت­گیر بودن و هزینه بالای این نوع تحلیل و علاوه بر آن مشکلاتی که در توجیه و تفسیر نتایج حاصله ممکن است ظاهر شود، کاربرد این نوع تحلیل را به پروژه های تحقیقاتی و موارد خاص محدود می­کند.
بنابراین روش های طراحی سازه های مقاوم در برابر بار زمین لرزه در سال های اخیر در حال تغییر و بازبینی بوده اند و محققان در سالهای اخیر در تلاش بوده اند، روش جایگزینی بیابند که، مطمئن، با دقت کافی و در عین حال ساده باشد. عمده فعالیت ها در جهت روش های تحلیل استاتیکی غیر خطی بوده است و تاکنون روش های متنوعی ارایه شده اند که قادرند، پاسخ های سازه را بخوبی تخمین بزنند. از جمله این روش ها می توان به روش های تحلیل استاتیکی غیر خطی که در آیین نامه های نوین مثل FEMA ATC ، معرفی شده اند، اشاره کرد. و یا روشهایی که توسط محققانی همانند، Elnashai [1]، Aschhei [2] وغیره ارایه شده اند. البته هر کدام از این روش ها دارای نقاط قوت و ضعف هایی می­باشند. با این وجود، تحقیقات در این زمینه بطور گسترده ای در حال انجام می باشد.
از زمینه های پژوهشی مرتبط با تحلیل غیرخطی، مسایلی است که در ارتباط با تحلیل سازه های نامنظم می­باشد. تحقیقات نشان داده است که اغلب روش های تحلیل استاتیکی غیر خطی در تخمین نتایج سازه های منظم، دقت کافی نداشته اند. بنابراین بررسی روش­های جدید در ارتباط با سازه های منظم، می تواند به عنوان یکی از مسیر های پژوهشی قرار گیرد.
مطالعات گذشته نشان می دهد، روش ترکیب مودها (Modal Pushover Analysis) چوپرا[3] که از روش های اخیر تحلیل استاتیکی غیر خطی است، برای قاب های منظم نتایج بسیار خوبی ارایه می کند. بدین ترتیب، هدف از این تحقیق را بررسی این روش در پیش بینی پاسخ های قاب های خمشی نامنظم قرار دادیم.
در این متن سعی شده است، مطالب مرتبط با مسیر تحقیق به نحو مناسبی گنجانده شود. به این منظور در ادامه همین فصل، کلیاتی در ارتباط با تحلیل غیرخطی سازه ها و انواع آن بیان می شود.
در فصل بعدی، بر تحقیقات گذشته در مورد تحلیل استاتیکی غیر خطی و تحلیل سازه های منظم خواهیم داشت. در فصل سوم، کلیات تحلیل استاتیکی غیر­خطی و انواع روش های آن مورد بررسی قرار می گیرد. برای آشنایی با مدل های مورد مطالعه و نیز خصوصیات زمین لرزه های انتخاب شده، آنها را در فصل چهارم آورده ایم.

1-2-نگاه کلی به روشهای تحلیل غیر خطی سازه ها
نگرش طراحی در دو دهه اخیر از طراحی بر اساس مقاومت بدلیل مشکلاتی که در این نوع طراحی وجود دارد به سمت طراحی بر مبنای عملکرد(Performance based Design(PBD))، در حال تغییر است، در حال حاضر از این روش بیشتر در بهسازی و بازسازی ساختمان ها و سازه های موجود بهره گرفته می شود.
از جمله مشکلات روش طراحی بر اساس مقاومت می توان به موارد زیر اشاره کرد:

………….. 2
1-2- ضرورت انجام تحقیق……………………………………………………………………………….. 3
1-3- اهداف پایان نامه……………………………………………………………………………………… 4
1-4- ساختار پایان نامه…………………………………………………………………………………….. 5
فصل دوم:بر کارهای پیشینیان
2-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………. 7
2-2- محاسبات شبکه های توزیع آب………………………………………………………………………………. 8
2-2-1- محدودیت های طراحی شبکه آب…………………………………………………………………………… 8
2-2-2-روابط حاکم بر جریان های هیدرولیکی……………………………………………………………………. 8
2-3- بهینه یابی…………………………………………………………………………………………………… 10
2-3-1-مفاهیم بهینه یابی……………………………………………………………………………………… 10
2-3-2- روش های بهینه یابی………………………………………………………………………………………. 11
2-3-2-1- روشهای تحلیلی ………………………………………………………………………………………….. 11
2-3-2-2- روش های بهینه سازی تکاملی …………………………………………………………………….. 12
2-3-2-2-1- الگوریتم ژنتیک……………………………………………………………………………………….. 12
2-3-2-2-2-آنیلینگ شبیه سازی شده…………………………………………………………………………. 14
2-3-2-2-3-جستجوی ممنوع………………………………………………………………………………………. 15
2-3-2-2-4-سیستم کلونی مورچگان…………………………………………………………………………… 16
2-3-2-بهینه یابی شبكه های آبرسانی……………………………………………………………….. 17
2-3-3-بهینه سازی چند متغیره طراحی شبکه های توزیع آب و اطمینان پذیری: …………. 21
فصل سوم: مواد و روش ها
3-1- معرفی شهرک بزین………………………………………………………………………………………. 28
3-1-1- معرفی منطقه مورد مطالعه……………………………………………………………………. 28
3-1-2- وضعیت آبرسانی………………………………………………………………………………… 29
3-2- فلومتر الکترومغناطیسی ABB…………………………………………………………….. 31
عنوان صفحه
3-3- نرم افزارهای استفاده شده در این پایان نامه…………………………………………….. 32
3-3-1- نرم افزار مدل سازی شبکه آبرسانی WaterGEMS ……………………………………… 32
3-3-2- نرم افزار GIS…………………………………………………………………………………. 35
3-3-2-1- تعریف GIS………………………………………………………………………….. 35

3-3-2-2- مختصری از تاریخچه………………………………………………………………. 36
3-3-2-3- ویژگی های GIS………………………………………………………………… 36
3-3-2-4- معرفی نرم افزار ArcGIS………………………………………………………….. 37
3-3-3- نرم افزار متلب……………………………………………………………………………… 38
3-3-3-1- توضیحات نرم افزار……………………………………………………………… 38
3-3-3-1- ساختار نرم افزار متلب……………………………………………………………….. 39
3-4-تست مدل (صحت سنجی و کالیبراسیون مدل)……………………………………….. 40
3-5- انتخاب روش بهینه یابی……………………………………………………………………. 41
3-5-1-بهینه یابی چند متغیره طراحی شبکه های توزیع آب و اطمینان پذیری:………………. 43
3-5-2- محاسبه تابع هدف………………………………………………………………………. 45
فصل چهارم:نتایج و بحث پیرامون آن
4-1- نتایج مطالعات در وضعیت موجود ……………………………………………. 54
4-1-1- بررسی و تحلیل دبی ورودی به شهرک بزین در سال های 1388 تا 1391……….. 55
4-1-1-1- نمودار دبی ورودی در سال 1388……………………………………………………………… 56
4-1-1-2- نمودار دبی ورودی در سال 1389……………………………………………………………… 57
4-1-1-3- نمودار دبی ورودی در سال 1390……………………………………………………………… 57
4-1-1-4- نمودار دبی ورودی در سال 1391……………………………………
………………………… 58
4-1-2- میزان تغییرات دبی، جمعیت و سرانه مصرف………………………………………………………… 59
4-1-3- دبی ورودی شهرک بزین در فصل مختلف سال……………………………………………………… 60
4-1-4- دبی ورودی شهرک بزین بصورت روزانه………………………………………………………………….. 63
4-1-5- فشار ورودی شهرک بزین بصورت سالانه………………………………………………………………… 66
4-2- آماده سازی مدل کامپیوتری …………………………………………………………………………….. 69
4-2-1- جمع آوری داده های ورودی …………………………………………………………………………………….. 69
4-2-2- کلیات……………………………………………………………………………………………………… 69
4-2-3- نیازهای آبی……………………………………………………………………………………………… 74
4-2-4- آرایش شبکه……………………………………………………………………………………….. 74
عنوان صفحه
4-2-5- اجرای برنامه…………………………………………………………………………………….. 79
4-3- کالیبراسیون……………………………………………………………………………………………….. 79
4-3-1- بررسی وضعیت موجود با استفاده از اندازه گیری پارامترها و مقایسه با نرم افزار.. 79
4-4. بهینه یابی شبکه………………………………………………………………………………………………. 83
4-4-1- تاثیر تغییر قطر بر اطمینان پذیری و تابع هدف…………………………………………… 84
4-4-2- جانمایی های مختلف شبکه و مقایسه آنها………………………………………………………. 91
4-4-2-1- معرفی سناریوهای مختلف شبکه ………………………………………………………………. 92
4-4-2-2- اطمینان پذیری هر جانمایی……………………………………………………………………….. 96
4-4-2-2- به دست آوردن تابع هدف کمینه………………………………………………………………. 98
4-4-3- مقایسه آرایش های مختلف شبکه با توجه به اطمینان پذیری و تابع هدف……….. 100
4-4-3- تغییر اطمینان پذیری معلوم و مقایسه تابع های هدف…………………………………………. 102
4-3-5- نصب شیر فشارشکن (PRV) در ورودی شبکه و بررسی اثرات آن………………….. 104
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات
5-1- نتیجه گیری …………………………………………………………………………………….. 105
5-2- پیشنهادات………………………………………………………………………………………………… 106
فهرست منابع……………………………………………………………………. 107
مقدمه
آب سر منشاء تولید تلاش و تمدن است. خداوند در قرآن کریم هستی حیات هر چیزی را به آب وابسته دانسته است و تداوم حیات را در گرو وجود آب دانسته است. اهمیت آب شرب و آبیاری در کشاورزی مخصوصا در کشاورزی ایران بر کسی پوشیده نیست. اگر تمام مشکلات و مسائل مربوط به آب شرب و تولید کشاورزی را در در یک کفه ترازو و مشکلات و مسائل مربوط به آب را در طرف دیگر قرار دهیم مشکلات مربوط به آب سنگین تر خواهد بود. کشور ایران در بخش نیمه خشک کره زمین قرار دارد. پس خارج از ذهن نیست که آب از قدیم الایام ارزش بسیار والایی نسبت به دیگر مناطق داشته است. در گذشته با وجود مشکلات فراوان و نبود امکانات فنی برای دسترسی به آب های زیرزمینی، دست به حفر چاه و ایجاد قنات و غیره زدند.
بر خلاف نفت و کالاهای دیگر، آب را نمی توان در حجم زیاد از جایی به جای دیگر انتقال داد و لذا مصرف آن فقط به منابع محلی محدود است. البته شکی نیست که توسعه و اجرای طرح های آبی از نظر بالابردن استاندارد و سطح زندگی مردم الزامی است و اگر بخواهیم به مردم کمک شود باید توسعه برنامه های آبی صورت گیرد. اما این کار بدون تخلیه آب های زیر زمینی و خشک شدن رودخانه ها و یا از بین رفتن جنگلها به آسانی حاصل نخواهد شد.
1-2- ضرورت انجام تحقیق
آب یکی از بزرگترین چالش های قرن حاضر است که می تواند سر منشاء بسیاری از تحولات مثبت و منفی جهان قرار گیرد. 5/96 درصد از کل آب موجود در کره زمین در دریاها و اقیانوسها و 5/2 درصد از آن به عنوان آب تازه و شیرین می باشد. از آب های شیرین 97 درصد در یخچال های قطبی، 20 درصد در سفره های زیر زمینی و تنها 1 درصد در سطح زمین قرار دارد] 1[.
5/2 درصد از کل آب های زمین شیرین است که حدود 6/68 درصد آن به صورت جامد در یخچالهای قطبی و قله کوه ها قرار دارد. 1/30 درصد آن در زیرزمین قرار گرفته است. 006/0 درصد از کل آبهای شیرین در رودخانه ها جاری است و 003/0 درصد آن به عنوان آبهای بیولوژیکی در اندام حیوانات و گیاهان قرار گرفته است ]1[.
آب آشامیدنی، آبی با کیفیت من
اسب بدون اثرات منفی کوتاه مدت یا بلند مدت است. در بسیاری از نقاط جهان، دسترسی راحت و ارزان به آب آشامیدنی وجود ندارد. در این مناطق بیشتر افراد از آبی استفاده می کنند که یا دارای میکروب و آلودگی است یا به سبب داشتن املاح و ذرات بیش از اندازه، در طولانی مدت برای بدن خطرآفرین هستند. وجود منابع آب آشامیدنی مطمئن، از نیازهای اولیه انسان و یکی از اهداف اولیة عرصه های بین المللی در دهه بین المللی “آب برای زندگی (2005-2015)”[1] می باشد ]2[.
همزمان با رشد جمعیت در جهان و رشد و توسعه صنایع مختلف، آلودگی آب آشامیدنی، تبدیل به یکی از اساسی ترین مشکلات جهان گردیده است. سازمان بهداشت جهانی (WHO) بیان می کند که وقتی منابع آب آشامیدنی، کم و میزان خدمات، نامناسب باشند، شهرها در معرض بیشترین تهدیدهای محیط زیستی قرار می گیرند (گزارش توسعه جهانی آب، 2003[2]( ]3[. وجود این مسئله باعث می شود نیاز به سیستم توزیع آب مطمئن و کافی در شهرها مورد توجه قرار گیرد. مسئله تامین آب شرب سالم، در آینده ای نه چندان دور یکی از اصلی ترین چالش های جهانیان خواهد شد.
بنابراین بین توان تامین آب و شدت تقاضا در جهان تفاوت عمده ای وجود دارد که بحران آفرین است. هنگامی که این عدم تعادل با مجموعه راهکارهای مدیریتی قابل مهار نباشد، چه در بعد محلی و چه در بعد ملی و جهانی، زبان مفاهمه در بخش آب به زبان مخاصمه تغییر خواهد کرد. طبق آخرین برآوردهای یونسکو و فائو از چرخه آب در کره زمین نشان می دهد که متوسط بارندگی سالانه ایران 251 میلیمتر است که اختلاف قابل توجهی با متوسط بارندگی هر یک از قاره ها دارد و تنها با بارندگی کشورهای نیمه خشک و صحرایی برخی از قاره ها قابل مقایسه است. همچنین خشکسالی های پیاپی در سالهای اخیر به مسئله کمبود آب و بحران آب قابل استفاده در بسیاری از نقاط ایران دامن زده است.
1-3- اهداف پایان نامه

3-3-1 نظریه اولیه پوشش ضد بازتاب………………………………………………………………………………….. 37

3-3-2 بهینه سازی پوشش های ضد بازتاب……………………………………………………………………….. 39

عنوان صفحه

3-3-3 نتایج بهینه سازی………………………………………………………………………………………. 42

3-4- پلاسمون های سطحی………………………………………………………………………………………. 44

3-4-1 جذب و پرکندگی از نانو ذرات کروی………………………………………………………………………… 47

فصل چهارم: تاثیر نانوذرات نقره در جذب و پراکندگی نور توسط سلول خورشیدی

4-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………….. 50

4-2- سیلیکون……………………………………………………………………………………………………… 51

4-2-1 سیلیکون کریستالی……………………………………………………………………….. 52

4-2-1-1 بازدهی جذب و پراکندگی نانوذرات نقره در سیلیکون کریستالی…………………. 53

4-2-2 سیلیکون آمورفی………………………………………………………………………………… 55

4-2-2-1 بازدهی جذب و پراکندگی نانوذرات نقره در سیلیکون آمورفی…………………….. 55

4-2-3 سیلیکون چندکریستالی…………………………………………………………………… 57

4-2-3-1 بازدهی جذب و پراکندگی نانوذرات نقره در سیلیکون چند کریستالی………… 57

4-3- کادمیوم تلوراید……………………………………………………………………………………… 59

4-3-1 بازدهی جذب و پراکندگی نانوذرات نقره در کادمیوم تلوراید:…………………………………. 60

4-4- گالیوم آرسناید و آلومینیوم گالیوم آرسناید…………………………………………………… 62

4-4-1 ساختار نوارها و چگالی موثر حالت­ها…………………………………………………….. 63

4-4-2 ضرایب جذب و بازتاب………………………………………………………………………. 64

4-4-3 بازدهی جذب و پراکندگی نانوذرات نقره در گالیوم آرسناید…………………………………… 66

4-4-4 بازدهی جذب و پراکندگی نانوذرات نقره در آلومینیوم گالیوم آرسناید 68

4-4-5 بازدهی جذب و پراکندگی نانوذرات نقره در آلومینیوم گالیوم آرسناید 69

4-5- بازدهی جذب و پراکندگی نانوذرات نقره در گالیوم فسفات………………………………. 71

4-6- ایندیوم فسفات…………………………………………………………………………….. 73

4-7- نانوذرات آلاییده شده در ………………………………………………………………………………………. 73

4-8- بخش موهومی ضریب شکست معادل نانوذره در محیط­های مختلف………………… 74

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات…………………………………………………………….. 77

مراجع…………………………………………………………………………………….. 79

1مقدمه:

به دلیل افزایش جمعیت و بالارفتن مصرف انرژی در کشورهای درحال توسعه پیش­بینی می­شود تا سال 2030 سوخت­های فسیلی دیگر جواب­گوی نیازهای بشر نخواهند بود و جهان با بحران کمبود انرژی روبرو خواهد شد و برای حل این مشکل باید به سراغ منابع دیگر انرژی رفت. تلاش برای جایگزینی سوخت­های فسیلی با سوخت­های تجدید پذیر و پاک از نیمه دوم قرن 21 به صورت جدی آغاز شده و در سال­های اخیر دولت­ها سرمایه­گزاری­های هنگفتی در این زمینه انجام داده­اند. در این بین سلول­های خورشیدی که برای استفاده از انرژی خورشید طراحی شده­اند جایگاه ویژه­ای در بین محققان پیدا کرده­اند. از زمان پیدایش تاکنون نسل­های مختلفی از سلول­های خورشیدی ساخته شده که هرکدام نسبت به نسل قبلی برتری­هایی داشته­اند. نوع اول به سلول­های فوتوولتاییک سیلیکون ویفری مشهور هستند و در حال حاضر بالای نزدیک به 70 درصد بازار را به خود اختصاص داده­اند. بیشتر از سیلیکون تک کریستالی و چند کریستالی استفاده می­شود. بازدهی آنها هم تا بالای 20 درصد رسیده است. نوع دوم سلول­های خورشیدی فوتوولتاییک به سلول­های لایه نازک مشهور هستند. سیلیکون آمورف، کادمیوم تلوراید و موادی هستند که برای ساخت این نوع سلول­ها به کار می­روند. بازدهی آنها به بالای 10% رسیده است ولی قیمت بر حسب وات خروجی پایین تری دارند. وزن پایین و شرایط کاری بهتر مزیت دیگر آنها هستند. نوع سوم سلول­های خورشیدی که در حال حاضر بیشتر توجهات جامعه علمی را به خود اختصاص داده­اند، شامل نانوکریستال­های حساس شده با رنگدانه[1]، فوتوولتاییک­های آلی بر پایه پلیمر، سلول­های خورشیدی چند پیوندی و سلول­های فوتوولتاییکی گرمایی هستند [1،2]. سلول­های چند­پیوندی تقریباً 2 برابر توان خروجی بیشتر از نوع اول دارند. بازدهی تئوری آنها هم از انواع دیگر خیلی بیشتر است. بازدهی آنها به بالای 40% رسیده است [3،4] و امروزه از آنها بیشتر در فضا پیماها و ماهواره­ها استفاده می­کنند. در حال حاضر انسان از بخش کوچکی از این انرژی استفاده می­کند و دلیل آن در بازدهی پایین سلول­های خورشیدی موجود است. برای جبران این خلأ باید بازدهی و قیمت تمام شده سلول فوتوولتاییک کاهش یابد.

تلاش محققان بیشتر بر روی بازدهی بیشتر و قیمت ارزان­تر متمرکز شده است. در سال­های اخیر محققان دریافتند که استفاده از نانوذرات در سلول­های خورشیدی فیلم-نازک باعث افزایش جریان فوتونی آنها می­شود. این اثر به تحریک پلاسمون­های سطح نانوذرات توسط نور فرودی ربط داده می­شود. بنابراین این نوع ساختارها به سلول­های خورشیدی پلاسمونی معروف شدند. نانو ذرات می­توانند در ابعاد و اشکال متنوعی ساخته ­شوند و بسته به روش­ ساخت می­توان نانو ذرات فلزی را به اشکال کروی، مثلثی، پنج ضلعی و شش ضلعی و اشکال تصادفی تولید کرد. به منظور استفاده از پتانسیل بالای نانو ذرات فلزی مراحل ساخت، فرایند شکل­گیری و رشد را برای به دست آوردن نانو ذرات یکنواخت با اندازه و شکل معین می­بایست کنترل کرد. گسترش روزافزون تحقیقات در حوزه حسگرهای پلاسمونی، موجب شکل گیری روش­های مختلف تئوری در توصیف عملکرد آن­ها شده است.

1-2 سیر تحول سلول­های خورشیدی فیلم-نازک

همانطور که گفتیم در حال حاضر بیشتر سلول های خورشیدی موجود در بازار بر پایه سیلیکون کریستالی ویفری هستند که ضخامتی در حدود 200 میکرون دارند. حدود 40% قیمت آنها برای ویفر­های سیلیکونیشان است. با نازک­شدن لایه­ی سیلیکونی علاوه بر کاهش هزینه ساخت، مسیر انتشار حامل­ها کوتاه­تر شده و در نتیجه بازترکیب حامل­ها کمتر می­شود. بنابراین بیشتر تحقیقات در سال های اخیر بر روی ساخت سلول­های خورشیدی نازکتر و با بازدهی بیشتر متمرکز شده است. در حال حاضر این نوع سلول­های خورشیدی از نیمرساناهایی مانند کادمیوم-تلوراید، مس-ایندیوم و سیلیکون چند بلوری[2] بر روی زیرلایه­های ارزانی چون شیشه و پلاستیک ساخته می­شوند. مشکل اصلی این ساختارها جذب کم در ناحیه نزدیک گاف بود. این عیب برای نیمرساناهایی با گاف غیر مستقیم، برجسته­تر است. بنابراین برای افزایش جذب، سلولهای خورشیدی باید طوری ساخته شوند که نور را در خود نگه دارد. در ابتدا برای محبوس سازی نور در سیلیکون از سلولهای ویفر مانند استفاده می­کردند. در این روش هرم­هایی با اندازه 2-10 میکرون برای محبوس سازی نور در سطح تزریق می­شود. به هرحال هرمهایی با این ابعاد برای فیلم­های نازک کارایی ندارد. در مرحله بعد برای حل این مشکل ساختارهایی با ابعاد طول موج را روی زیر لایه نشاندند و سپس فیلم نازک را روی آن گذاشتند و جریان فوتونی[3] تا حد زیادی افزایش پیدا کرد [5] ولی در سطوح صاف بازترکیب حامل­ها افزایش می­یابد که این اثر مخربی برای سلول­های خورشیدی است. یکی از راه­هایی که در سال های اخیر برای محبوس سازی نور در سلول­های خورشیدی فیلم نازک و افزایش جذب نور مورد استفاده قرار گرفته است، استفاده از پراکندگی از نانوذرات فلزی است که در فرکانس تشدید پلاسمون های سطحی تحریک شده اند[6-9]. این روش منجر به افزایش جریان فوتونی تا 16 برابر در طول موج­های بلند در سلول خورشیدی سیلیکون- عایق با ضخامت 25/1 میکرون شده است. همچنین در ناحیه طیف خورشید این افزایش تا 30% رسیده است[6].

1-3 پلاسمون

به نوسانات الکترون­های آزاد و سطحی یک محیط ، پلاسمون می گویند. از یک نمای کلاسیکی پلاسمون­ها می­توانند به عنوان نوسان چگالی الکترون­های آزاد نسبت به یون­های مثبت در یک فلز توصیف شوند. پلاسمون­ها کوانتوم نوسانات الکترونی می­باشند. پلاسمون نقش عمده ای در خواص نوری فلزات دارد. نور با فرکانس کمتر از فرکانس پلاسما بازتاب و جذب می شود، زیرا نوسان الکترون ها در فلز باعث پراکندگی و بازتاب نور می­شوند. نور با فرکانس بالای فرکانس پلاسما از فلز عبور می کند، زیرا الکترون­ها نمی­توانند به اندازه کافی سریع نوسان ­کنند و نمی­توانند به این فرکانس­ها پاسخ سریع دهند. بسیاری از فلزات که فرکانس پلاسمای آن ها درناحیه ماورای بنفش است در ناحیه مرئی بازتابنده هستند. برخی از فلزات، مانند مس و طلا، در ناحیه مرئی دارای گذارهای نوار الکترونی هستند. در نتیجه برخی طول موج­ها جذب می شوند. در نیمه هادی ها، فرکانس پلاسمای الکترون ظرفیت معمولاً در طول­موج­های زیاد منطقه ماوراء بنفش است و به همین دلیل آنها نیز بازتابنده هستند[8].

میدان­های الکترومغناطیسی القایی می­توانند در هندسه و توپولوژی­های گوناگون وجود داشته باشند. برای مثال پلاسمون­های سطحی موضعی در نانوذرات فلزی که ناشی از نوسانات الکترون­های رسانش فلز هستند و با میدان الکترومغناطیسی کوپل شده­اند و تأثیر زیادی روی جذب و پراکندگی ذرات دارند را به صورت ساده زیر توضیح می­دهیم.

رابطه پاشندگی برای این امواج با فرض تقریب الکترواستاتیک و حل معادله­ی لاپلاس و در نظرگرفتن شرایط مرزی مناسب، به­دست می­آیند. تقریب الکترواستاتیک تا زمانی که ابعاد سیستم از طول موج کوچکتر باشد معتبر است. بعد از بدست آوردن توزیع میدان می­توان وابستگی زمانی آن را لحاظ کرد. برای مثال ذره کروی فلزی با شعاع a در محیط دی­الکتریکی و تحت تابش میدان E₀ قرار گرفته است.

شکل (1-1) کره فلزی یکنواخت در میدان الکترواستاتیک

جواب معادله­ی لاپلاس برای پتانسیل الکترواستاتیک در داخل و خارج کره به صورت زیر بدست می­آید:

فصل چهارم 28

روش پیشنهادی برای دسته­جمعی کردن الگوریتم نزدیک­ترین همسایه. 28

4-1- مقدمه. 29

4-2- ایده­ی اصلی.. 30

4-3- دسته­جمعی کردن مجموعه دسته­بندهای وزن­دار نزدیک­ترین همسایه. 31

فصل پنجم 39

نتایج آزمایشات پیاده سازی و نتیجه­گیری.. 39

5-1- نتایج.. 40

فصل ششم 45

نتیجه­گیری 45

فهرست منابع.. 48

• مقدمه

در دنیای امروزی حجم اطلاعات دیجیتالی به صورت روز افزونی در حال افزایش است. در همین راستا، به جهت مدیریت و بررسی علمی این اطلاعات، نیاز به پردازش هوشمندانه و خودکار این اطلاعات بیش از پیش احساس می شود.

یکی از مهم ترین این پردازش ها که در فناوری اطلاعات و ارتباطات مورد نیاز است، دسته­بندی خودکار این اطلاعات می باشد. دسته بندی در مسائل متنوعی در فناوری اطلاعات به کار گرفته می شود، در مسائلی مانند امنیت اطلاعات، شناسایی نفوزگری در شبکه، دسته بندی کاربران بر اساس اطلاعات شخصی، پردازش تصویر و در واقع شناسایی هر گونه الگو بر اساس نمونه­ها و اطلاعات پیشین. این پردازش می تواند دسته^[1]­ی نمونه­های جدید که به مجموعه اطلاعات اضافه می شود را پیش بینی نماید. از این رو در هوش مصنوعی توجه خاصی به توسعه انواع روش­های دسته­بندی هوشمند و خودکار شده است.

روش­های دسته­بندی

دسته­بندی یکی از مهم­ترین شاخه های یادگیری ماشین[2] است. دسته­بندی به پیش­بینی برچسب دسته[3] نمونه[4] بدون برچسب، بر اساس مجموعه نمونه­های آموزشی برچسب­دار (که قبلا به با کمک یک کارشناس دسته­بندی شده­اند) گفته می­شود. درواقع دسته­بندی روشی است که هدف آن، گروه­بندی اشیا به تعدادی دسته یا گروه می­باشد. در روش های دسته­بندی، با استفاده از اطلاعات بدست آمده از مجموعه نمونه­های آموزشی، از فضای ویژگی­ها[5] به مجموعه برچسب دسته­ها نگاشتی بدست می آید که بر اساس آن، نمونه­های بدون برچسب به یکی از دسته­ها نسبت داده می­شود.

در مسائل دسته­بندی، هر نمونه توسط یک بردار ویژگی[6]به صورت X=<x₁, x₂,… x_m> معرفی می­شود که نشان دهنده­ی مجموعه مقادیر ویژگی­های نمونه­ی­ مربوطه است. بر اساس این بردار، نمونه­ی ­ X دارای m خصوصیت یا ویژگی است. این ویژگی­ها می­توانند مقادیر عدد صحیح، اعشاری ویا مقادیر نامی[7]به خود اختصاص بدهند. همچنین این نمونه دارای یک برچسب C است که معرف دسته­ای­ است که نمونه­ی­ X به آن تعلق دارد.

تفاوت روش­ها دسته­بندی در چگونگی طراحی نگاشت است. در بعضی از آن­ها با استفاده از داده­های آموزشی مدلی ایجاد می­شود که بر اساس آن فضای ویژگی­ها به قسمت­های مختلف تقسیم می­شود که در آن، هر قسمت نشان دهنده­ی یک دسته است. در این گونه روش­های دسته­بندی از مدل برای پیش­بینی دسته­ی­ نمونه بدون برچسب استفاده شده و از نمونه­­های آموزشی به طور مستقیم استفاده نمی شود. یک نمونه از این دسته­بندها، دسته­بندهای احتمالی[8] می­باشد. این گونه الگوریتم­ها، از استنتاج آماری برای پیدا کردن بهترین دسته استفاده می­کنند؛ برخلاف سایر دسته­بند­ها که فقط بهترین کلاس را مشخص می­کنند الگوریتم­های احتمالی به ازای هر دسته موجود یک احتمال را به عنوان تعلق نمونه به آن مشخص می­کنند و کلاس برنده، بر اساس بیشترین احتمال انتخاب می­شود. روش­های احتمالی در یادگیری ماشین معمولا با نام الگوریتم­های آماری نیز شناخته می­شوند. در گروهی دیگر از روش­های دسته بندی، نمونه براساس خود مجموعه نمونه­ها و بدون ساختن مدل، به پیش­بینی دسته­ی نمونه مورد نظر می­پردازد. به این گونه الگوریتم های دسته­بندی، نمونه- بنیاد[9] گفته می­شود.

تاکنون الگوریتم­های متفاوتی به عنوان دسته­بند ارائه شده­اند. از جمله­ی­ آن­ها می­توان به الگوریتم نزدیک ترین همسایه­ها[10] [1] ، دسته­بند بیز[11][2]، ماشین بردار پشتیبان[3] و شبکه عصبی[12][4] اشاره کرد.

• ارزیابی دسته­بند

اولین موضوعی که در مورد هر الگوریتم مورد توجه قرار می­گیرد، کارایی و دقت آن الگوریتم است. در هوش مصنوعی، معیار­های متفاوتی وجود دارند که در مسائل مختلف و زیر شاخه­های این علم استفاده می­شود. در مورد کارایی یک دسته­بند­، به عنوان یکی از مسائل اصلی هوش مصنوعی، روش­های متنوعی وجود دارد که در این قسمت بررسی شده­اند.

معیار کارایی نظر­گرفته شده برای یک دسته­بند، ارتباط مستقیمی با کاربرد و ضمینه کار خاص آن دسته­بند دارد. بنابراین در مسائل متفاوت، ممکن است معیار­های مختلفی برای اندازه­گیری کارایی الگوریتم در نظر­گرفته شود. همچنین همان طور که مشخص است، یک دسته­بند که بتواند برای همه مسائل موجود بهترین جواب را ارائه دهد، وجود ندارد.

در بررسی آماری کارایی یک دسته­بند، از یک مجموعه که شامل تعداد مشخصی نمونه­ی­ آموزشی دارای برچسب است استفاده می­شود. برای این کار، قسمتی از این نمونه­ها و یا تمام مجموعه،­ به عنوان مجموعه آموزشی[13]، در اختیار دسته­بند برای آموزش قرار می­گیرد. پس از آموزش، دسته بند به وسیله­ی­ زیر­مجموعه­ای­ از نمونه­ها، به عنوان نمونه­های­ آزمایشی، محک زده می­شود. نمونه­ها­ی موجود در مجموعه­ی­ آزمایشی، بسته به نوع آزمون کارایی، می­تواند عضو مجموعه آموزشی بوده و یا متفاوت با آن باشند.

نرخ دسته­بندی[14] یا صحت[15] پرکاربردترین و ساده­ترین معیار اندازه­گیری کارایی هر دسته­بند است. این معیار برابر است با نسبت تعداد نمونه­های درست دسته­بندی شده به تعداد کل نمونه­ها. براساس این تعریف، نرخ خطای دسته­بندی از رابطه زیر بدست می­آید:

مقادیر دقت[16] و بازخوانی[17] نیز معیارهای مناسبی برای ارزیابی دسته­بندها می­باشند. که اخیرا برای ارزیابی رقابت[18] بین اشتباه-مثبت[19] و درست-مثبت[20] استفاده می­شود. در ادامه این معیار­ها معرفی می­شود.

• معیاردقت : احتمال مثبت بودن نمونه­هایی که مثبت اعلام شده­اند.

معیار بازخوانی : احتمال مثبت اعلام کردن نمونه­های دسته مثبت.

معیار اختصاص[21]: احتمال منفی اعلام کردن نمونه­های دسته منفی.

که در این معیارها، دسته مثبت، دسته مورد بررسی است و دسته منفی به سایر دسته­ها گفته می­شود.

28

3-4-2 واحد ارسال اطلاعات………………………………………………………………………………………….. 30

3-4-3 واحد دریافت و اجرای دستورات……………………………………………………………………….. 30

3-5 بخش مرکزی مدل پیشنهادی…………………………………………………………………………………….. 34

3-5-1 واحد دریافت اطلاعات………………………………………………………………………………………… 34

3-5-2 واحد ذخیره اطلاعات…………………………………………………………………………………………. 35

3-5-3 واحد طبقه بندی سرورها…………………………………………………………………………………… 35

3-5-4 واحد اتخاذ تصمیم……………………………………………………………………………………………… 37

3-5-5 واحد ارسال دستورات………………………………………………………………………………………… 40

3-6 سربارهای مدل پیشنهادی……………………………………………………………………………………………. 40

فصل چهارم: پیاده سازی……………………………………………………………………………. 42

4-1 پارامترهای آزاد در نرم افزار حاصل……………………………………………………………………………. 43

4-2 مختصات پیاده سازی…………………………………………………………………………………………………… 45

4-2-1 بازه ی داده برداری و ارسال اطلاعات…………………………………………………………………. 45

4-2-2 انتخاب و استقرار………………………………………………………………………………………………… 45

4-2-3 حدود دسته بندی و حاشیه………………………………………………………………………………. 47

4-3 پیکر بندی سفارشی نرم افزار……………………………………………………………………………………… 47

4-4 محیط انجام آزمایش……………………………………………………………………………………………………. 49

4-5 اندازه گیری اولیه…………………………………………………………………………………………………………. 51

4-6 بارکاری استفاده شده برای آزمایش ها…………………………………………………………………………. 52

4-6-1 بارکاری آزمایشی…………………………………………………………………………………………………. 53

4-6-2 بارکاری واقعی……………………………………………………………………………………………………… 55

فصل پنجم: نتایج و پیشنهادها…………………………………………………………………… 57

5-1 نتایج………………………………………………………………………………………………………… 58

5-1-1 نتایج بارکاری آزمایشی……………………………………………………………………………………….. 58

5-1-2 نتایج بارکاری واقعی……………………………………………………………………………………………. 61

5-2 جمع بندی نتایج………………………………………………………………………………………………………….. 64

5-3 خلاصه و نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………. 65

5-4 پیشنهادها………………………………………………………………………………………………………………………. 66

فهرست منابع………………………………………………………………………………………….. 68

1- مقدمه

در این فصل ابتدا به توضیح مصرف برق در رایانه پرداخته می شود. سپس مصرف انرژی در مراکز داده و در نهایت مجازی سازی شرح داده می شوند.

1-1- مصرف انرژی در رایانه

مصرف برق در رایانه را می توان به دو بخش تقسیم نمود:

ایستا: بخشی از انرژی مصرفی رایانه است که تنها صرف روشن بودن سیستم می گردد و به میزان کاری که سیستم انجام می دهد ارتباطی ندارد. این سطح از مصرف انرژی سبب روشن و آماده به کار نگاه داشتن سیستم شده و از لحظه ای که سیستم روشن می شود مصرف می گردد. بخش زیادی از این انرژی در واقع اتلاف به طرق مختلف و در سطوح مختلف سخت افزار است؛ مانند نشت جریان در مدارات مجتمع[1].

پویا: بخشی از انرژی مصرفی رایانه است که صرف انجام فعالیت های سیستم می گردد و با توجه به میزان بار[2] روی بخشهای مختلف یک سیستم (مانند: پردازنده، حافظه[3]، دیسک سخت[4]، کارت گرافیکی[5] و …) متغیر است.

شاید تصور شود که مصرف حالت بیکار یک رایانه کم یا قابل چشم پوشی است زیرا این سهمی از انرژی است که در زمانی که رایانه کار مفیدی انجام نمی دهد مصرف می کند، ولی بر خلاف تصور، یک سرور هنگام بیکاری حدود60 تا 70 درصد از بیشینه ی توان[6] مصرفی خود را مصرف می کند [Barroso, 2007] و [Fan, 2007] و [Lefurgy, 2007]. بیشینه توان مصرفی یک رایانه هنگامی است که با حداکثر توان پردازشی[7] خود کار می کند.

1-2- مراکز داده و مصرف انرژی در آنها

یک مرکز داده ساختمانی است، شامل تعداد زیادی رایانه (سرور) و قطعات مورد نیاز آنها مانند سوئیچ های شبکه و منابع انرژی پشتیبان [Kumar, 2009].

مصرف انرژی یک مرکز داده حاصل مجموع مصرف انرژی سرورهای موجود در آن به علاوه ی مصرف انرژی امکانات دیگر مانند سرورهای ذخیره سازی[8] ، سیستم های خنک کننده، تجهیزات شبکه و … است.

نکته ی قابل توجه در این مورد، سهم تقریباً 50 درصدی سرورها در مصرف انرژی مرکز داده است. به بیان دیگر تنها نیمی از انرژی مصرفی یک مرکز داده صرف پردازش و پاسخ به درخواست ها می گردد و مابقی صرف موارد دیگر که مهمترین آن سیستم های خنک کننده هستند می گردد. شکل 1-1 که نمایش تفکیک انرژی مصرفی یک مرکز داده است، به خوبی گویای این مسئله است:

شکل 1-1 نمودار تفکیکی انرژی مصرفی مرکز داده [Iyengar, 2010]

در مورد میزان مصرف انرژی در مراکز داده آمارها نشان می دهند علاوه بر چشمگیر بودن این مقدار، روند رو به رشدی از لحاظ مقدار و سهم از مصرف کل انرژی جامعه دارد [Koomey, 2011]. شکل 1-2 نمایانگر این موضوع است.

شکل 1-2 نمودار میزان(محور عمودی) و سهم (درصدهای بالای ستون ها) مصرف انرژی مراکز داده در سطح جهان (سمت راست) و ایالات متحده (سمت چپ) در سالهای 2000، 2005 و 2010 میلادی [Koomey, 2011].

بر اساس تحقیقات انجام شده [Barroso, 2007] ، [Boher, 2002] ، [Rangan, 2008] و [Siegele, 2008]، متوسط بکارگیری[9] سرورها در یک مرکز داده کمتر از 30 درصد است و یک سرور تنها در 10 درصد اوقات بکارگیری نزدیک به بیشینه دارد [Armbrust, 2010].

از اینرو با توجه به سهم مصرف انرژی یک سرور در حالت بیکاری، مشاهده می گردد که سهم قابل توجهی از انرژی مصرفی مراکز داده به هدر می رود.

1-3- مجازی سازی

مجازی سازی ابتدا در سالهای 1970 میلادی برای استفاده ی همزمان چندین کاربر از یک سیستم ارائه شد [Bugnion, 1997]. طی سالهای گذشته کارهای زیادی در زمینه ی فن آوری مجازی سازی انجام شده است و به مرور توانایی هایی بر آن افزوده شده که شاید در ابتدای ارائه ی ایده، جزء اهداف اصلی نبوده اند[Bugnion, 1997] و [Barham, 2003] و [Clark, 2005] و [Walters, 1999].

امروزه مجازی سازی به انضمام ابزارهایی که به آن افزوده شده است ویژگی هایی مانند افزایش امنیت کاربران به خصوص درفضاهای غیر همکار، افزایش بهره وری سرورها، ایجاد بستر مناسب برای اجزای نرم افزارهای مختلف تحت سیستم عامل های متفاوت و به صورت همزمان، ساده سازی سرویس و نگه داری سیستم ها در مراکز داده، ایجاد امکان توازن بار[10] بین سرورهای مختلف و … را عرضه می کند که سبب شده است بیشتر صنعت به خصوص مراکز داده به سمت استفاده از این فن آوری سوق پیدا کنند آنگونه که امروزه تقریباً تمامی مراکز داده در جهان از این فن آوری بهره می گیرند [Armbrust, 2010]. چنین محیط هایی متشکل از مجموعه ای از رایانه ها که برای ارائه سرویس های خود از فن آوری مجازی سازی استفاده می کنند را “ابرواره”[11] می نامیم. در واقع ابرواره همان مراکز داده هستند که سرویس های خود را روی شبکه و در در قالب بسته هایی از سخت افزار که به واسطه ی مجازی سازی شکل گرفته اند ارائه می دهند [Armbrust, 2010] و [Armbrust,2009]. این بسته های سخت افزار را به انضمام سیستم عامل درون خود “ماشین مجازی”[12] می نامیم.

مهاجرت ماشین مجازی[13] جزء قابلیت هایی است که مدتی پس از ظهور مجازی سازی به آن اضافه شد و به طور خلاصه عبارت است از انتقال ماشین مجازی از روی یک سرور به سرور دیگر. مهاجرت ماشین مجازی می تواند به صورت زنده[14] باشد به شکلی که کاربر نهایی[15] که از ماشین مجازی مهاجرت کننده سرویس می گیرد متوجه هیچگونه اختلالی در دریافت سرویس نشود و به عبارتی اصلاً جابجایی ماشین مجازی سرویس دهنده خود را متوجه نشود [Clark, 2005]. در شکل 1-3 طرحی از مهاجرت ماشین مجازی بین دو سرور فعال نمایش داده شده است.

شکل 1-3 نمایی از مهاجرت ماشین مجازی [Clark, 2005]

اگر بخواهیم مهاجرت ماشین مجازی به صورت زنده را دقیق تر بررسی نماییم، در واقع وقفه ای در ارائه سرویس پیش می آید که این تاخیر بین 60 تا 300 میلی ثانیه خواهد بود [Clark, 2005]. به هر حال از دید کاربر و پاسخ به درخواست ها مهم این است که می توان بدون بروز مشکل یا پرداخت هزینه ی زمانی و مصرف انرژی بالا ماشین های مجازی را بین سرورهای مختلف جابجا نمود [Liu, 2011].

1-4- ساختار پایان نامه

در فصل دوم، به بیان مفاهیم و مرور کارهایی که در این زمینه صورت پذیرفته است خواهیم پرداخت. فصل سوم به بیان مدل پیشنهادی برای کاهش مصرف برق در مراکز داده اختصاص دارد. در فصل چهارم نحوه ی پیاده سازی، محیط و چگونگی انجام تست ها را شرح خواهیم داد. جمع بندی نتایج و پیشنهادها برای کارهای بعدی در فصل پنجم ارائه می گردد.

2- پیشینه ی تحقیق

مصرف انرژی عظیمی که در مراکز داده صورت می گیرد باعث تحمیل هزینه های گزاف و مشکلات جانبی مانند گرمتر شدن کره ی زمین و تشدید بحران انرژی می شود. در چنین شرایطی تلاش برای صرفه جویی در این انرژی اهمیت ویژه ای پیدا می کند به خصوص با توجه به اتلاف انرژی که در این مراکز رخ می دهد. از اینرو در این زمینه کارهایی زیادی صورت پذیرفته است که در این فصل به بیان آنها خواهیم پرداخت.

2-1- صرفه جویی در انرژی مصرفی رایانه

روش های صرفه جویی در انرژی مصرفی یک رایانه، با توجه به اینکه کدام بخش از انرژی مصرفی را هدف صرفه جویی قرار می دهند به دو بخش تقسیم می شوند.

2-1-1. صرفه جویی در انرژی پویا