ATPS Arquitetura E Organização De COmputadores

TAUBATÉ – UNIDADE 2

ENGENHARIA MECATRÔNICA – 5ª A

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS

ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES

Prof. Denis

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ÍNDICE

1.Introdução

2.Organização de Múltiplos Processadores

3.SMP - Multiprocessadores Simétricos

4.Tempo Compa rti l ha do

5.Memória Múltiplas Portas

6.Unidade Controle Central

7.Considerações de SO

8.Coerência de Cache

9.Protocolo Diretório

10.Protocolo Monitoração

11.Protocolo MESI

3º ETAPA

ARQUITETURA DE COMPUTADORES - PARALELISMO

1º Passo – Características das Arquiteturas Paralelas

Trata-se de uma maneira tradicional de aumentar o desempenho de um sistema de computador, usando vários processadores que possam executar em paralelo para poder suportar uma dada carga de trabalho. As duas organizações de múltiplos processadores mais comuns são a de microprocessadores simétricos (SMP) e a de agregados (cluster).

Organização de Múltiplos Processadores

Taxonomia de Flynn ainda é a melhor forma declassificar sistemas de processamento paralelo:

• SISD: único processador que executa uma única seqüência de instruções, em um conjunto único de memória;

• SIMD: única instrução de máquina controla a execução de um certo número de processamento. Cada elemento tem seu conjunto de dados (memória) associado;

• MISD: uma seqüência de dados é transmitida para um conjunto de processadores, executando uma sequência de instruções diferentes;

• MIMD: conjunto de processadores executa simultaneamente seqüências diferentes de instruções, sobre conjunto de dados distintos.

SMP – Multiprocessadores Simétricos

Até pouco tempo atrás, os computadores continham apenas um processador; com a queda em valores (R$) dos processadores, projetistas introduziram os sistemas SMP. A denominação SMP refere-se tanto a arquitetura quanto ao comportamento do sistema operacional sobre esta arquitetura.

Principais Características:

• Existem dois ou mais processadores similares com capacidade de computação comparável;

• Estes processadores compartilham a mesma memória principal e facilidades de E/S. São conectadas entre si por meio de barramento ou de outro esquema de conexão interno, de forma que o tempo de acesso a memória é aproximadamente o mesmo para cada processador.

• Todos os processadores compartilham acesso aos dispositivos de E/S, seja por meio de canais comuns ou de canais distintos que fornecem caminhos para o mesmo dispositivo;

• Todos os processadores podem desempenhar as mesmas funções (termo simétrico);

• Sistema é controlado por um sistema operacional integrado, que provê interação entre os processadores e seus programas, em nível de tarefa, de arquivos e dados. Este último item (sistema) é controverso ao citar SMP e Cluster:

- em Cluster a interação é feita por mensagens ou arquivos;

- em SMP pode ocorrer grau de cooperação entre os processadores.

O Sistema Operacional de um SMP efetua o escalonamento de processos ou fluxos de execução sobre todos os processadores. Algumas vantagens do SMP:

• Desempenho: se o trabalho permitir processamento em paralelo, o fato já explica a vantagem;

• Disponibilidade: falha de algum processador não interrompe o trabalho;

• Crescimento: possibilidade de adicionar mais processadores;

• Escalabilidade: fabricantes podem desenvolver produtos em razão de máquinas com vários processadores.

As vantagens descritas anteriormente não são totalmente garantidas para todas implementações; o fator SO é fundamental, pois o mesmo é responsável em gerenciar os processos. Além disso, a transparência é um fator importante, o usuário não “tem que saber”o que ocorre entre os processadores.

Organização SMP

- Tempo Compartilhado ou Barramento Comum:

• Mecanismo mais simples;

• Estrutura é praticamente a mesma de sistema monoprocessados;

• Barramento possui linhas de controle, endereço e dados;

• Usa DMA.

- Memórias com Múltiplas Portas:

Características:

• Endereçamento: deve ser possível distinguir módulos conectados ao barramento visando descobrir origem/destino;

• Arbitração: qualquer módulo de E/S

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