Sistemas Computacionais - Paralelismo e Memória

E aí [Música] Olá bem-vindos pessoal bem-vindos a segunda aula da semana 4 da disciplina de sistemas computacionais nessa aula nós vamos focar em paralelismo e memória iniciamos na aula passada é a questão de ciclo de execução é pelos nossos processadores na aula passada a gente focou no ciclo de execução sequencial né na questão de processadores únicos na próxima aula a gente vai falar que preso processadores únicos o paralelismo ele ocorre no nível de software na maioria dos casos tá que é chamado de pai pe Line Então você tem aí o paralelismo das instruções que entram aí por o nosso processador em diferentes ciclos de instrução a nessa aula de hoje nós vamos focar nas categorias de computadores de arquitetura paralela onde você tem múltiplas instruções e multi Ah tá então essa categoria ou principal foco desta aula de hoje então iniciando né nessa categoria nós temos os multiprocessadores os multiprocessadores de memória compartilhada Então são vários processadores cada um controlado por uma unidade de controle a sincronização entre as tarefas nesse caso ela é feita aí via troca de mensagens mandando Aí escrita e leitura da memória e da memória né e o usuário ou programador aí ele é responsável por expor especificar essas trocas aí é em linguagem de programação paralela tá porque nesse tipo de linguagem é possível a gente definir variáveis compartilhadas né E você também pode pensar na questão do Ted né você consegue fazer o paralelismo aí das sessões do código né E aí a gente falou em aulas passadas em semanas é sobre a questão de fazer processos né e prédios onde você tem um por processo eu tenho crédito dentro de um mesmo processo né os trailers são os códigos de alto nível né para os processadores individuais poderem acessar aí localidades compartilhadas de memória um exemplo de computador nessa categoria é o numa né o não e uniforme Mary Axe né que ela ele realiza a sexo até se não uniforme a memória é fornece o único espaço de endereçamento para todas as cpus né para todos os processadores né para os multiprocessadores Portanto o acesso a memória local é mais rápido do que a de acessos remotos né as máquinas numa só além dessa característica ela tem outras características né ela tem um espaço de endereço aí que é trabalhado remoto Amei usando instruções o download instruções do tipo Store é nessa categoria ainda de múltiplos transformou tipo deita a gente tem os multicomputadores né E aí nesse caso agora a gente tá falando de memória distribuída dois exemplos dessa categoria d m e d são os clusters E supercomputadores então agora a gente está falando de multicomputadores de memória distribuída as tarefas se comunicam por troca de mensagem também e a sincronização entre essas tarefas também é realizada dessa maneira elas usam é programação com bibliotecas de rotina para passagem de mensagem né que estão relacionadas a os programas sequenciais o problema é dividido e o número de tarefas que se comunicam e o protocolo utilizado independe da linguagem e é utilizada se comunicar não é programar computadores Paralelos que é o MMP alguns exemplos né são os computadores multicomputadores é MP né que vem da palavra massively Parallel próxima questão processadores massivamente Paralelos né que são grandes super computadores usados aí em data Warehouse normalmente né que faz armazenamento e gerenciamento de imensos bancos de dados né as MP são máquinas interconectados por rede de alta velocidade elas precisam né trabalhar em boa escalabilidade porque são grandes quantidades de máquinas é ser um pouco mais complicadas de programar tem um custo mais alto tratamento de transações aí tem que ser bem grande né ela tem que permitir o imenso volume de transações por segundo um exemplo nessa categoria água intel. com e eles precisam de capacidade de tolerância a falhas é porque como você aí vai trabalhar com várias CPU as falhas vão ser a questões inevitáveis né egan e grande capacidade de vazão né de entrada e saída né porque processo é muito os dados né é dentro da categoria de multicomputadores a gente tem local né que é a categoria de cluster workstation né ele faz uso de Estações conectadas a uma placa de rede e uma rede local de processamento tem um custo mais baixo né que o anterior uma boa relação aí de custo-benefício e pensar você pode pensar em dupla situações como curar Centralizado e que você sempre descentralizado o câncer centralizar é um cluster de estações de trabalhos ou de computadores pessoais montados com máquinas semelhantes né A maioria das vezes é contra essas máquinas aí é com poucas entradas e sair outros periféricos de entrada e saída né é normalmente estão só discos e cartões né E nós temos também os clusters descentralizados né que é em grande parte deles fica ansiosa por muitas horas né as máquinas né muitas horas dos dias e em especial à noite e aí as pessoas conectam essas máquinas né de modo a aproveitar o seu processamento né ela consiste estações de trabalho CPC que nessa caracterização que eu dei são normalmente heterogêneos né espalhados né local não são locais normalmente né com o Ricardo a máquina aí muito provável tenho um conjunto completo aí de periféricos e normalmente se faz a conexão dessas máquinas através de uma LAN né é Então essa é um cenário o fogo nesse caso de gritos né E aí você tem que se preocupar com questões de rede por exemplo da medidas de rede topologias de redes né então quando se pensa em de centralização você tem que levar em consideração a rede de internet interconexão entre as máquinas que vão tá aí ligadas Então essas redes elas vão ter ir lá se né e os computadores estão organizados aí por exemplo de maneiras de graças né então uma das preocupações que a gente tem que ter quando a gente está falando de clã ter né descentralizados de multicomputadores né é a questão da topologia da rede quando se pensa em de Centralizado a topologia de interconexão ela que vai descrever os enlaces e os computadores Daí como eles estão organizados né nessa primeira figura aqui na primeira a parte da figura 4. 16 e a representa uma conexão Estrela né na topologia estrela é onde você tem cpuse memórias ligadas aos nossos externos e o nosso Central ele faz a comutação né a interconexão que acaba sendo total né ele comunica todas com todas né Depois você tem árvore você tem grade né você tem cubo aí tem vários outros tipos aí de topologias você tem anel né que podem que existem atualmente os nós dessas redes em qualquer topologia que seja eles podem ser medidos né o nó cada ou toda a topologia é o toda a rede ela pode ser medida para verificação de performance né Aí você tem medidas de farinha em planalti capacidade de transmissão dimensionalidade e uma série de outras medidas que fogem do contexto dessa disciplina estão mais dentro do contexto de redes de o que não é o nosso foco em resumo multiprocessadores eles e multicomputadores eles são semelhantes né quando você pensar MP o Mc você tem que considerar que ambos trocam mensagens e no caso do multicomputador você tem que pensar na topologia de rede né então eles são semelhantes Quando você pensa em ter conexão por causa da troca de mensagem é mas em MP quando o processador quer ler ou escrever uma palavra né sua ação típica é Ativar iniciar envio de mensagem né e ele faz isso usando as linhas de barramento e espera por uma resposta Já os multicomputadores as trocas de mensagem funcionam via comunicação e sincronização aí das suas tarefas né então no multi computador o barramento Na verdade ele passa a ser a rede né é E essas questões nessa avaliação leva você a pensar em fazer esses temas muitas vezes distribuídos ou não é a diferença fundamental então se não é a questão de troca de mensagem é a questão de presença ou ausência de memória compartilhada que eu tema da nossa próxima aula é um multiprocessador é um computador com CPU se compartilham memória né e trabalham aí no único espaço de endereçamento virtual né uma piada para memória comum que foi que a gente conversou também na aula da semana passada os multicomputadores né Eles são diferentes eles são vários computadores cada computador para sua CPU CPU que seu processador E aí que cada um tem as suas memórias tá então são questões diferentes é em relação também aos multicomputadores né programar requer software especial quase 100 e apoiados em bibliotecas né para manipular essa sincronização e comunicação é que é um pouco mais complexa do que nos processadores na maioria das vezes os mesmos pacotes de software que executa em mm peso e é também executa myplast né então por isso é fácil cortar aplicações entre plataforma mais outra coisa se Pensar só nas questões de pulso aí e as questões de redes né só para exemplificar para vocês aqui tem uma figura 4.

13 na letra a a gente está representando aqui 16 processadores aqui escritos em letras fez né com memória compartilhada né E nesta segunda imagem aqui mostra né a imagem repartida em 1666 sessões né e cada um desses processadores vai tratar vai processar uma parte dessa memória né então e é esse processamento é independente né apesar da memória esse compartilhada nesse exemplo da figura 4. 14 você tem um exemplo de multi computador né onde você tem aqui uma rede de interconexão que faz a troca de mensagens né você tem 16 processador e cada processador tem a sua memória né Então aí você agora vai ter que fazer a montagem dessa memória considerando que cada um guardou um pedaço da informação e eu gosto bastante dessa figura 8.