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:
Curriculo Lattes::
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).
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