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Vantagens e desvantagens de sistemas com múltiplos processadores Alunos: Fabricio Rodrigues Zonin e Luis Gustavo dos Santos Selau 1. Introdução No início dos sistemas operacionais, eles funcionavam da seguinte maneira: executando um programa ou instrução de cada vez, de maneira sequencial. Então por volta dos anos 60, começaram a surgir os sistemas com múltiplos processadores, isto é, quando possuem dois ou mais processadores (UCP) interligadas, que funcionam juntas para executarem certa tarefa ou podem também executar tarefas independentes cada uma, assim o processamento paralelo foi se expandindo. Logo no início de seus lançamentos, nos anos 60, esses sistemas eram usados apenas em faculdades por cientistas ou em operações governamentais, eram usados principalmente para a diminuição do tempo no processo de realizar cálculos complexos com uma carga grande de números ou dados. Apenas nos anos 80 que esses sistemas chegaram para uso nas empresas, para um melhor desempenho nas aplicações comerciais. Um grande fator que contribuiu para a expansão e grande uso desses tipos de sistema foi o custo, no caso, a criação e o desenvolvimento de processadores mais potentes era muito mais caro que simplesmente unir dois ou mais processadores mais baratos para a execução de tarefas. Outro fator é que naquela época as demandas computacionais requeriam esses sistemas com múltiplos processadores e os sistemas com processadores únicos muitas das vezes acabavam não dando conta da tarefa. 2. Vantagens 2.1 Escalabilidade Escalabilidade é a capacidade que há de se adicionar novos processadores ao hardware do sistema. Há sistemas que permitem o uso de apenas uma UCP (processador), nesse caso, se o usuário estiver visando um melhor desempenho de sua máquina terá que substituir sua UCP atual por uma mais cara que entrega um melhor resultado. Já se ele tiver uma máquina com múltiplos processadores, se consegue melhorar o desempenho apenas adicionando novos processadores, o que se torna mais barato que a substituição de um por outro de maior aplicabilidade. 2.2 Desempenho Um maior desempenho da máquina com múltiplos processadores pode ser conseguido em duas fases: na primeira, os múltiplos processadores do sistema são capazes de realizar a execução ao mesmo tempo de variadas tarefas distintas, aumentando a quantidade de dados transferidos de um lugar a outro do sistema. Já na segunda fase, os múltiplos processadores são capazes de realizar a execução de uma tarefa única, todos simultaneamente, também conhecido como o processamento paralelo. 2.2 Custo/desempenho As máquinas com um único processador, por melhor e mais potente que ele seja, certa vez podem apresentar limitações no seu desempenho total relacionado a sua arquitetura, por conta das limitações que existem referente a comunicação do processador com as outras unidades funcionais, principalmente com a memória principal. Já nos sistemas com mais de um processador, eles são interligados até as unidades funcionais por mecanismos de interconexão. 2.3 Tolerância a erros Essa é a capacidade dos sistemas com múltiplos processadores tem de manter o sistema inteiro em funcionamento mesmo em caso de algum erro de hardware. Por exemplo, caso algum dos processadores do sistema sofra algum erro ou problema inesperado os outros irão “cobrir” o que está em impasse, e manter o sistema em procedimento, mesmo que com uma capacidade mais baixa. 3. Desvantagens Não é apenas de vantagens que são feitos os sistemas com múltiplos processadores, eles também sofrem problemas que por vezes são muito difíceis de serem solucionados. Com o uso de mais de um processador na máquina problemas de comunicação e sincronização de dados podem ser comuns, porque há a possibilidade de variados processadores estarem tentando acessar as mesmas posições da memória do computador. Também há o problema de organização desses sistemas, é sempre preciso se pensar uma maneira de organizar e acomodar os processadores, periféricos e memória do computador, de modo que se valha a pena realizar isso, tendo uma relação custo/benefício aceitável. 4. Tipos de Sistemas com Múltiplos Processadores Os sistemas com múltiplos processadores utilizam a arquitetura MIMD, que é um tipo de sistema que permite a execução de diversas sequências de tarefas sobre diversas sequências de dados, e podem ser classificados através de muitos fatores, entre eles o compartilhamento da memória principal, tempo de acesso da mesma e eficiência na comunicação dos processadores. Através desses fatores, os sistemas com múltiplos processadores podem ser definidos em fortemente acoplados e vagamente acoplados. Em sistemas fortemente acoplados todos os múltiplos processadores compartilham a memória principal e são controlados por apenas um sistema operacional. Já nos sistemas vagamente acoplados, há mais de um sistema operacional autônomo, conectados por uma rede de comunicação, assim cada sistema tem seus próprios processadores, sistema operacional e dispositivos. A principal diferença entre eles está no espaço de endereçamento, nos sistemas fortemente acoplados há apenas um espaço de endereçamento compartilhado que é compartilhado entre todos os processadores. A comunicação entre esses processadores é realizada por meio de variáveis na memória principal, fazendo operações de leitura e escrita. Entretanto nos sistemas vagamente acoplados, cada sistema tem um espaço de endereçamento próprio e a comunicação desses sistemas é através de troca de mensagens pelas operações send e receive. 5. Conclusão Os sistemas com múltiplos processadores têm diversas vantagens, como o desempenho melhorado, a não sobrecarga de hardware principalmente em um único processador, a escalabilidade que permite sempre melhorar o desempenho de um sistema sem um grande custo ou trabalho. Apesar de todas essas vantagens esses tipos de sistemas ainda não são comuns para uso pessoal, o que talvez possa mudar no futuro, mas ainda é um sistema principalmente utilizado por empresas. 6. Referências - https://pt.wikipedia.org/wiki/Multiprocessamento https://pt.wikipedia.org/wiki/Multiprocessamento - https://pt.wikipedia.org/wiki/Unidade_central_de_processamento https://saulo.arisa.com.br/wiki/index.php/Tipos_de_Sistemas_Operaci onais https://pt.wikipedia.org/wiki/Unidade_central_de_processamento https://saulo.arisa.com.br/wiki/index.php/Tipos_de_Sistemas_Operacionais https://saulo.arisa.com.br/wiki/index.php/Tipos_de_Sistemas_Operacionais