O documento discute organizações de múltiplos processadores. Apresenta sistemas com processadores paralelos como multiprocessadores simétricos (SMP), clusters e máquinas com acesso não uniforme à memória (NUMA). Descreve as vantagens dos SMP como desempenho, disponibilidade e escalabilidade.

1. Organizações de Múltiplos
Processadores
Leonardo Venancio Correia
Layane Menezes Azevedo
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2. Motivação
● Tradicionalmente, o computador era visto como uma máquina
sequencial.
● Explorar paralelismo.
● Aumentar desempenho e disponibilidade dos sistemas.
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3. Introdução
● Examinamos os multiprocessadores simétricos (SMP).
● Agregados de computadores ou clusters.
● Máquinas com Acesso Não-Uniforme à Memória (NUMA).
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4. Tipos de sistemas com processadores paralelos
● Única instrução, único dado (SISD - single instruction, single data)
● Única instrução, múltiplos dados (SIMD - single instruction, multiple data)
● Múltiplas instruções, único dado (MISD - multiple instruction, single data)
● Múltiplas instruções, múltiplos dados (MIMD - multiple instruction,
multiple data):
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5. Organizações paralelas
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Figura 1

6. 6
Figura 1

7. 7
Figura 1

8. 8
Figura 1

9. 9
Figura 2: Uma taxonomia de arquiteturas com processadores paralelos.

10. Multiprocessadores
simétricos
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11. O SMP como SO independente
1. Existem dois ou mais processadores similares, com capacidade de computação.
2. Esses processadores compartilham a mesma memória principal e facilidades de E/S.
3. Todos os processadores compartilham acesso aos dispositivos de E/S.
4. Todos os processadores podem desempenhar as mesmas funções (daí o termo simétrico).
5. O sistema é controlado por um sistema operacional integrado.
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12. Vantagens Arquitetura SMP
● Desempenho
● Disponibilidade
● Crescimento incremental
● Escalabilidade
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13. 13Figura 3: Multiprogramação e multiprocessamento.

14. Organização
- Processadores autocontido.
- Acesso a memória principal e dispositivos de E/S.
- Podem se comunicar através da memória.
- Memória organizada.
Classificação:
● Tempo compartilhado ou barramento comum.
● Memória com múltiplas portas.
● Unidade de controle central.
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15. Figura 4: Diagrama de blocos de um multiprocessador fortemente acoplado. 15

16. Barramento de tempo compartilhado
16Figura 5: Organização de multiprocessador simétrico.

17. Transferências que usam DMA
● Endereçamento: distinção de módulos conectados.
● Arbitração: memória mestre de E/S.
● Compartilhamento de tempo: Bloqueio de módulos em funcionamento.
Tais características de um sistema uniprocessador podem ser empregadas
diretamente em uma configuração SMP.
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18. Organização de barramento
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Vantagens:
● Simplicidade.
● Flexibilidade.
● Confiabilidade.
Desvantagens:
● Desempenho.

19. Memória com múltiplas portas
19Figura 6: Memória com múltiplas portas.

20. ● Necessário associar à memória lógica para resolução de conflitos
○ Prioridades permanentes a cada parte de memória.
● Desempenho
○ Caminho dedicado a cada módulo de memória.
● Seguro
○ Escrita direta na memória.
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Memória com múltiplas portas

21. Unidade de controle central
● Comanda fluxos de dados distintos para módulos independentes:
processadores, memória, E/S.
● Bastante comum em sistemas de grande porte com múltiplos
processadores.
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22. Considerações de projeto de sistemas
operacionais para multiprocessadores
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● Processos concorrentes simultâneos
○ Execução do mesmo código do SO simultaneamente.
● Escalonamento
○ Atribuição de processos prontos a processadores disponíveis.
● Sincronização
○ Exclusão mútua e organização de eventos.
● Gerenciamento de memória
○ Memória com várias portas.
● Confiabilidade e tolerância a falhas
○ Gerenciamento de perda de processadores.

23. Um SMP de grande porte
● Unidade de processamento (UP) CISC com L1 de 64 KB.
● Cache L2 de 384 KB.
● Adaptador de rede de comutação de barramentos (BSN) com L3 de
2MB.
● Cartão de memória de 8GB, cada cartão.
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24. Um SMP de grande porte
24Figura 7: Organização SMP do IBM S/390.

25. A configuração SMP do S/390
● Interconexão chaveada
● Caches L2 compartilhadas
● Cache L3
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26. Referências
Arquitetura e Organização de Computadores - William Stallings. 5 Ed..
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