Atps De Arquitetura E Organizacao

Etapa 2

Como atualmente, a área computacional necessita da resolução de problemas, o processamento mais rápido, tem – se a ideia de que é necessária a distribuição das funções, ainda mais se possível houver uma troca facilitada de informações entre computadores interligados, os quais são possíveis manipular, através de arquiteturas paralelas.

Características:

1. Facilitar a programação, reduzir custos, para se obter um melhor desempenho em menor tempo o resultado para algum problema, na área computacional de grande porte. Neste sentido, essas arquiteturas vêm como uma solução para este tipo de problema. Apresentar – se – á os conceitos e principais características dessas arquiteturas para poder entender o porquê que as mesmas são a solução para estes problemas.

Computadores com arquitetura paralela

Já existem poderosos computadores que utilizam arquitetura paralela para a resolução de problemas complexos, como:

Deep Blue: voltado ao jogo de xadrez, possui uma arquitetura paralela capaz de realizar um trilhão de operações de ponto – flutuante por segundo. Se baseia em medir qualidade de uma posição do jogo, selecionando alguns caminhos com bom potencial e eliminando as buscas irrelevantes, sem usar inteligência artificial e tampouco aprender enquanto joga com seu adversário, pois trabalha com sistema especialista que analisa seu imenso sistema de informações. Neste sentido, já que o mesmo pode solucionar problemas como este extremamente complexo, uma partida de xadrez, acredita – se que poderá se oferecer computadores capazes de resolver problemas que ainda são um grande desafio para as atuais máquinas.

ASCI Blue Pacific: voltado para simulação de dispositivos nucleares, sem a necessidade de teste físico. Realiza em um segundo, o que uma pessoa com uma calculadora comum levaria 63 mil anos para calcular.

Blue Gene: projeto, no qual será usado inicialmente para modelar o dobramento das proteínas humanas, com o intuito de possibilitar aos pesquisadores médicos uma melhor compreensão das doenças e de suas curas.

Computador quântico: realiza em um único passo, bilhões de cálculos de algoritmos complexos para criptografia, enquanto os computadores convencionais calculam uma solução usando iterações passo – a – passo com os valores da função até que eles comecem a repetir, o computador quântico, analisa todos os possíveis valores da mesma função e um único passo.

Classificação de máquinas paralelas

Fluxo de instruções / fluxo de dados: computador executa uma sequência de instruções sobre uma sequência de dados, diferenciando o fluxo dessas sequências.

Apresenta as classes:

SISD único fluxo de instruções atua sobre um único fluxo de dados. Ex: Von

Neumann convencionais.

MISD – vários fluxos de instruções atuam sobre u único fluxo de dados.

SIMD – única instrução executada simultaneamente sobre vários dados. Ex: máq. vetoriais Cray 1, CM-2, Maspar.

MIMD – vários fluxos de instruções atuam simultaneamente sobre vários dados. Ex: CM-5, nCube, Intel Paragon.

Organização segundo o compartilhamento de memória: comunicação implícita quando há compartilhamento de memória, quando isso não ocorre, ou seja, a comunicação é explícita, existe múltiplos espaços de endereçamento privados, um para cada processador.

multiprocessadores: todos processadores acessam através de uma rede de interconexão uma memória compartilhada. Possuem apenas um espaço de endereçamento e todos processadores endereçam todas memórias. Quanto ao acesso:

uniforme: tempo de acesso igual para todos processadores, uma transação por vez, memória principal implementada por um único bloco. São utilizadas memórias cache (área intermediária de armazenamento) para amenizar o tempo de acesso possivelmente lento (usabilidade de acesso). Porém pode acabar fazendo com que estas não sejam coerentes.

não uniforme: memória distribuída, implementada por vários módulos ligados um a cada processador, possui os tipos: sem coerência de cache, com coerência de cache, e de cache em software e arquiteturas de memória somente em cache.

multicomputadores: memória local para cada processador, que é o único que possui o acesso. Possuem espaços de endereçamento distintos, o processador só endereça a memória ligada a ele. A troca de dados é feita através de envio de mensagens, sem acesso a variáveis remotas, isto é, só endereça a memória local.

Organização da memória principal

Ao se escolher a organização da memória deve – se atentar ao fato de evitar que na tentativa de mais que um processador esteja acessando ao mesmo tempo, o mesmo módulo de memória, prejudique o desempenho da máquina.

As formas de endereçamento de uma memória entrelaçada com endereços consecutivos podem ser por endereços consecutivos mais significativos: mesmo módulo, onde a memória possui palavras, cada uma com um endereço físico ou por endereços consecutivos menos significativos: em módulos consecutivos; consecutivos módulos de memória recebem atribuição de endereços consecutivos.

Memórias com múltiplas portas: procura beneficiar – se dos múltiplos canais de uma memória entrelaçada, através de matrizes chaveadoras para grande número de processadores. O problema é que ao definir o número de portas, não é possível expandir o número de processadores compartilhados.

Redes de interconexão

Formas de interligação de computadores compartilhados entre si. Características: escalabilidade: capacidade de adaptar – se as necessidades do usuário; desempenho: capacidade e velocidade de transferência de dados (latência e vazão, unidirecional ou bidirecional); custo; confiabilidade: tolerância a falhas; funcionalidade: organização e facilidades ao usuário.

Redes estáticas: componentes interligados através de ligações fixas, entre cada dois existe uma ligação direta. Importante: estrutura de interligação (topologias). Exemplos: anel, árvore binária, árvore X-tree, malhas, torus, hipercubos, cubo CCC de grau 3, butterfly com dimensão 3, grafo de DeBrujn com dimensão 3.

Redes dinâmicas: permitem a transferência de dados adaptando