Cercetarea și Modelarea Sistemelor de Calcul Multiprocesuale

Introducere

În ultimii ani, nevoia de a partaja informaţiile şi resursele între diferite calculatoare a condus la ideea conectării calculatoarelor pentru a putea schimba informaţii. Pentru a răspunde acestei cerinţe, sistemele de calculatoare conectate, denumite reţele de calculatoare (network), au devenit din ce în ce mai răspândite. Într-adevar, principiul calculatorului central de mare putere care deserveşte mai mulţi

utilizatori a cedat treptat locul conceptului de structura de mai multe calculatoare mici care sunt conectate într-o reţea prin care utilizatorii partajează resursele (cum ar fi imprimantele, pachetele software, capacităţile de stocare a datelor şi informaţiilor) distribuite în întregul sistem. Un foarte important exemplu este reţeaua Internet, o reţea de reţele care conectează astăzi milioane şi milioane de calculatoare din toată lumea.

Multe dintre problemele de coordonare care survin la proiectarea reţelelor de calculatoare sunt aceleaşi – sau foarte asemănătoare – cu cele apărute deja la sistemele de operare. De fapt, software-ul pentru controlul unei reţele de calculatoare poate fi privit ca un sistem de operare în reţea. Astfel, dezvoltarea software-ului de reţea reprezintă o extensie naturală a domeniului sistemelor de operare. În timp ce primele reţele au fost construite ca individuale cuplate slab, fiecare dintre ele fiind sub controlul propriului sistem de operare, cercetarea în domeniul reţelelor se muta spre sistemele distribuite, în care resursele dintr-o reţea sunt partajate în mod egal între activităţile existente în reţea, iar procesoarelor din reţea li se alocă sarcini în funcţie de necesităţile reţelei şi nu de poziţia lor spaţială în cadrul acesteia. Un exemplu este sistemul serverelor de nume utilizat în Internet. Acest sistem permite mai multor

calculatoare diferite, răspândite în întreaga lume, să coopereze pentru a transforma o adresă Internet din forma în care este specificată de utilizator (inteligibilă pentru oameni şi mai uşor de memorat) în forma numerică potrivită reţelei.

Reţelele de calculatoare reprezintă doar un exemplu de arhitecturi multiprocesor care au condus la dezvoltarea sistemelor de operare actuale. În timp ce o reţea realizează un sistem multiprocesor prin combinarea calculatoarelor, fiecare dintre acestea conţinând eventual un singur procesor, alte sisteme multiprocesor sunt proiectate ca sisteme individuale cu mai mute procesoare. Un sistem de operare pentru un asemenea calculator trebuie nu numai să coordoneze competiţia dintre diferitele activităţi executate simultan, ci şi să controleze alocarea activităţilor către procesoarele din sistem. Acest proces implică probleme de echilibrare a încărcării (load balancing – asigurarea utilizării eficiente a tuturor procesoarelor) precum şi de scalare (scaling – spargerea activităţilor într-un număr de operaţii corespunzător numărului de procesoare din sistem).

Capitolul I

Evoluţia procesoarelor cu sisteme

multiprocesuale

Perioada 1993-1998 a fost foarte zbuciumată, marcată de o lupta foarte dură pe piaţa microprocesoarelor, în care Intel a început să simtă din ce în ce mai mult prezenţa competiţiei formate din AMD, Cyrix sau NexGen. Tot în aceasta perioada s-a lansat şi standardul MMX care mai este folosit şi în prezent.

Era Pentium (1993-1998)

Intel Pentium (22 martie 1993)

Intel Pentium a fost primul procesor superscalar de la Intel (putea executa până la două instrucţiuni simultan). Mulţi s-au întrebat de ce Intel nu a denumit acest procesor 80586. Motivul a fost că numele format numai din cifre nu putea fi protejat de copyright, aşa că Intel s-a văzut nevoit să folosească şi litere pentru a-şi diferenţia produsele de cele ale concurenţei. Procesorul lucra cu o magistrală de date de 64 de biţi (cu toate că a fost un procesor pe 32 de biţi) şi a fost lansat iniţial la viteze de 60 şi 66 de MHz. Au urmat însă foarte rapid versiuni de 75, 90, 100, 120, 133, 150, 166, 200, 233 MHZ. De fapt au existat trei versiuni de Pentium: prima versiune care nu cuprindea decât două modele: Pentium la 60 şi la 66MHz, a doua versiune care a adăugat instrucţiunile MMX şi o ultima versiune care a micşorat distanţa dintre tranzistoare permitând astfel viteze mai mari care au ajuns până la 233MHz. Intel Pentium a fost primul microprocesor pentru PC-uri care putea să calculeze mai mult de 100MIPS (milioane de instrucţiuni pe secundă).