Sistemas Operacionais utilizados em Sistemas Avançados

RICARDO DE MAGALHÃES SIMÕES - Sobre o Autor

Doutorando em Engenharia Elétrica, Mestre em Informática (2006) e Bacharel em Ciência da Computação (2003), todos pela Universidade Federal do Espírito Santo. Atualmente, Professor Substituto de Informática no CEFET-ES, Professor de Programação I no Curso Superior de Tecnologia em Análise e Desenvolvimento de Sistemas à Distância no CEFET- ES, professor de Sistemas Operacionais pela ESAB. Tem experiência na área de Ciência da Computação, com ênfase em Desenvolvimento de Algorítmos, Educação de Informática para estudantes do Ensino Médio, atuando principalmente nos seguintes temas: Informática Básica, Programação nas linguagem C/C++/C#, Java, Pascal.

Página pessoal:

http://geocities.yahoo.com.br/rmagalhaess

Curriculo Lattes::

http://lattes.cnpq.br/5513365303176123

UNIDADE 3

Objetivo: Apresentar os sistemas operacionais utilizados em sistemas avançados, como computadores com mais de um processador, e supercomputadores dedicados ao processamento científico.

1. Definição De Sistemas Avançados De Processamento

Os Sistemas Avançados de Processamento caracterizam-se por possuir duas ou mais unidades de processamento interligadas e trabalhando em conjunto, podendo ter dois (ou mais) processadores em um computador, ou vários computadores conectados em rede. A vantagem desse tipo de sistema é permitir que várias tarefas possam ser realizadas simultaneamente, sem a necessidade de compartilhamento do tempo do processador, ou então que uma determinada tarefa possa ser dividida entre as unidades de processamento para agilizar a sua conclusão.

Como o sistema operacional é responsável por gerenciar a execução das tarefas, deve estar devidamente adaptado para operar em sistemas com mais de uma unidade de processamento, para poder distribuir a execução dos programas e maximizar a utilização dos recursos disponíveis.

A construção de Sistemas Avançados de Processamento foi feita pensando-se em aplicações voltadas para o processamento científico, exploração de minerais e petróleo, simulações e computação gráfica. Grande parte dos supercomputadores instalados ao redor do mundo está em uso em Laboratórios de Pesquisa dos EUA, Europa e Japão, e em grandes empresas como Dupont, Petrobrás, entre outras.

2. Computadores Com Vários Processadores

Os computadores com vários processadores eram utilizados basicamente em pequenos laboratórios científicos. Atualmente estão disponíveis a todas as pessoas, por um preço muito acessível. Nesses computadores, o sistema operacional pode distribuir a execução das tarefas pelos processadores, e em teoria, aumentar o desempenho geral do sistema proporcionalmente à quantidade de processadores disponíveis na própria máquina. Atualmente, os sistemas operacionais Windows 2003, MacOS X, e algumas versões do Unix podem ser executados em computadores com vários processadores. O Windows XP não oferece suporte para execução nesses computadores.

Na prática o ganho de desempenho não é proporcional à quantidade de processadores instalados no computador, pois para trabalhar em um computador com vários processadores o próprio sistema operacional deve executar operações de gerenciamento e controle das rotinas para distribuir os programas pelos processadores. Alguns sistemas conseguem uma performance superior a 90%, isto é, se o computador possui 16 processadores, o desempenho geral será 14,4 vezes melhor do que um computador com 1 processador.

3. Processador Com Vários Núcleos

Um outro tipo de Sistema Avançado é formado por computadores em que o processador central é feito com mais de uma unidade principal de processamento. Esses sistemas estão sendo feitos atualmente para serem utilizados também em computadores de escritório e domésticos, principalmente por causa da queda de preços. Os processadores Intel Pentium Dual Core, Intel Core Duo e AMD Athlon X2, entre outros utilizam duas unidades de processamento em cada processador. De maneira análoga aos sistemas com vários processadores, o ganho de desempenho em processadores com vários núcleos não é proporcional à quantidade de núcleos do mesmo. Os processadores Intel QuadCore, e AMD Phenom utilizam 4 unidades de processamento em um único processador. E existem outros com vários núcleos como o SUN UltraSPARC T1 que possui 8 núcleos internos, e o Tile64 com 64 núcleos de 16 bits.

4. Processamento Distribuído

Um computador de Processamento Distribuído é um sistema formado por uma rede de computadores interligados, denominados “nós” da rede, com o objetivo de realizarem o processamento conjunto de uma tarefa de grandes proporções. Esta tarefa será então dividida em pequenas sub-tarefas, e cada uma das sub-tarefas será executada em um nó da rede, e dessa forma consegue-se um ganho substancial no tempo de execução da tarefa.

Esses sistemas são construídos com alguns sistemas operacionais disponíveis para computadores de mesa, a diferença é a inclusão de alguns programas especiais, o mais utilizado chama-se LAM-MPI, que permite que os computadores da rede realizem a comunicação necessária para a divisão da execução das tarefas. O LAM-MPI também possui uma biblioteca de funções que devem ser utilizadas nos programas a serem executados nos sistemas distribuídos, de modo que realizem as devidas comunicações e transferências de dados.

Os agregados de computadores (computer clusters em inglês) também são sistemas distribuídos, a diferença entre um Sistema Distribuído Real, como o IBM BlueGene e um cluster é que o primeiro possui uma arquitetura eletrônica especializada e um sistema operacional específico, enquanto que os clusters são formados por computadores comuns conectados via Ethernet e geralmente utilizam o sistema operacional Linux (o Windows NT é raro).