Questão 126793

• Banca: CESGRANRIO
• Órgão: Petrobras
• Ano: 2010
• Provas: CESGRANRIO - 2010 - BR Distribuidora - Analista de Sistemas Júnior - Infra-Estrutura
• Disciplina: Arquitetura de Computadores
• Assuntos: Arquiteturas; Hardware; Interrupções e dispositivos de entrada e saída; Memória

A denominação SMP refere-se tanto à arquitetura de hardware do computador quanto ao comportamento do sistema operacional que reflete esta arquitetura. Um SMP é um sistema de computador independente sobre o qual é INCORRETO afirmar que

• A. existem dois ou mais processadores similares, com capacidade de computação compatível e que compartilham a mesma memória principal e facilidades de E/S.
• B. o sistema é controlado por um sistema operacional integrado, que provê interação entre os processadores e seus programas, em nível de tarefas, de arquivos e de dados.
• C. os processadores são conectados entre si por meio de um barramento ou de outro esquema de conexão interno, de forma que o tempo de acesso à memória é aproximadamente o mesmo para cada processador.
• D. para resolver o problema de coerência de cache, utiliza um único cache para todos os processadores e adota a política de escrita direta onde as operações de escrita são usualmente efetuadas apenas sobre a cache, sendo a memória principal atualizada somente quando a linha correspondente é removida da cache.
• E. como todos os processadores são capazes de desempenhar as mesmas funções, em um multiprocessador simétrico, uma falha em um único processador não causa a parada do sistema, podendo continuar a funcionar, com desempenho reduzido.

Gabarito: D

Comentários

• Cada processador tem a sua cache!
• O multiprocessamento simétrico ou SMP (Symmetric Multi-Processing) é uma tecnologia que permite a um determinado sistema operacional distribuir tarefas entre dois ou mais processadores. Este método, mais especificamente, permite que vários processadores partilhem o processamento de instruções requisitadas pelo sistema.O multiprocessamento simétrico oferece um aumento linear na capacidade de processamento a cada processador adicionado. Não há necessariamente um hardware que controle este recurso, cabe ao próprio sistema operacional suportá-lo.Este método também é chamado de "processamento paralelo".FuncionamentoOs processadores trabalham em conjunto compartilhando os recursos de hardware, geralmente são processadores iguais, similares ou com capacidades parecidas. Todos tem os mesmos privilégios de acesso ao hardware, ao contrário do que acontece em sistemas multiprocessados assimétricos, onde um processador é encarregado de gerenciar e coordenar as tarefas e ações dos demais, o que pode proporcionar melhor controle sobre a sobrecarga ou a ociosidade dos processadores subordinados. Por tratar todos os processadores de forma igualitária, no multiprocessamento simétrico, qualquer processador pode assumir as tarefas realizadas por qualquer outro processador, as tarefas são divididas e também podem ser executadas de modo concorrente em qualquer processador que esteja disponível. Os acessos dos processadores aos dispositivos de entrada e saída e a memória são feitos por um mecanismo de intercomunicação constituído por um barramento único.A memória principal da máquina é compartilhada por todos os processadores através de um único barramento que os interliga, de modo que esse acesso a memória é nativo, não existe a necessidade de um mascaramento da memória real a nível de aplicação. Por todo acesso à memória principal ser realizado através de um único barramento, aqui temos um ponto de gargalo do sistema, pois o acesso é serial, ou seja, o sistema fica limitado a passagem de apenas uma instrução de cada vez pelo barramento, abrindo uma lacuna de tempo entre uma instrução e outra. Memórias caches junto aos processadores diminuem o tempo de latência entre um acesso e outro à memória principal e ajudam também a diminuir o tráfego no barramento. Como estamos falando em mais de um processador, cada um com sua memória cache é imprescindível garantir que os processadores sempre acessem a cópia mais recente da memória cache, isso se chama coerência de cache geralmente implementada diretamente por hardware. Um dos métodos de coerência de cache mais conhecido é o snooping, quando um dado compartilhado nas caches dos processadores é alterado, todas as cópias das caches são consideradas inválidas e logo após atualizadas mantendo assim a integridade do dado.
• Gerenciamento
  
  O sistema operacional é quem se encarrega de realizar a interação entre os processadores e as aplicações do sistema. Deixando a existência de múltiplos processadores transparente para os usuários, pois o próprio sincroniza os processos com os processadores.
  
  Mesmo as arquiteturas de SMP já existirem há muitos anos no mercado, até pouco tempo os sistemas não tinham uma padronização para as funções básicas de operação, cada sistema implementava suas próprias funções. O que tornava impossível que os sistemas operacionais fossem portáveis. Apartir dessa necessidade foi criada a MPS (Específicações da Intel para Multiprocessadores ou do inglês - Intel's Multiprocessor Specification), com o objetivo de padronizar o desenvolvimento de SOs que suportassem essas arquiteturas. A criação da MPS fez com que a Intel saísse na frente no desenvolvimento da tecnologia multicore.
  
  Vantagens
  
  Sistemas de multiprocessamento simétrico são considerados mais poderosos em relação aos de multiprocessamento assimétricos, abaixo alguns descritivos de comparação entre eles.
  
  No multiprocesasmento simétrico muitos processos podem ser executados ao mesmo tempo sem queda no desempenho, pois o sistema operacional delega as instruções a cada processador;
  Se um processador falhar o sistema não tranca pois qualquer outro processador pode assumir as tarefas daquele que falhou, já no assimétrico por exemplo, se o processador mestre falhar o sistema trava;
  No SMP o usuário pode melhorar o desempenho da máquina simplesmente adicionando um processador;
  
  Tecnologias
  
  Antigamente para utilizar SMP era necessário hardware específico, placas-mãe com dois ou mais soquetes de CPU, grandes estruturas de servidores clusterizados. Hoje em dia com a tecnologia multi-core, as fabricantes já integram tudo isso em apenas um dispositivo físico, também conhecidos como processadores multi-core.
  
  Alguns exemplos de processadores multi-core:
  
  Intel Xeon;
  Intel Pentium D;
  Core Duo e Core 2 Duo;

• Multiprocesamiento simétrico
  MP é a sigla de Symmetric Multi-Processing, multiproceso simétrico. Trata-se de um tipo de arquitectura de computadores em que dois ou mais processadoré compartilham uma única memória central.
  Explicação detalhada
  A arquitectura SMP (Multi-processamento simétrico, também telefonema UMA, de Uniform Memory Access), se caracteriza pelo facto de que vários microprocesadores compartilham o acesso à memória. Todos os microprocesadores competem em igualdade de condições por dito acesso, daí a denominación "simétrico".
  Os sistemas SMP permitem que qualquer processador trabalhe em qualquer tarefa sem importar sua localização em memória; com um propício suporte do sistema operativo, estes sistemas podem mover facilmente tarefas entre os processadores para garantir eficientemente o trabalho.
  Um computador SMP compõe-se de microprocesadores independentes que se comunicam com a memória através de um autocarro compartilhado. Dito autocarro é um recurso de uso comum. Por tanto, deve ser arbitrado para que somente um microprocesador o use na cada instante de tempo. Se os computadores com um sozinho microprocesador tendem a gastar considerável tempo esperando a que cheguem os dados desde a memória, SMP piora esta situação, já que há vários parados em espera de dados.
  Conceitos relacionados
   

• Questão retirada praticamente em sua total literalidade do livro de William Stallings, Quinta edição (Arquitetura e Organização de Computadores), página 653, primeiro parágrafo do tópico 16.2.
  
  
• O principal erro da letra d): "... escrita direta onde as operações de escrita são usualmente efetuadas apenas sobre a cache, sendo a memória principal atualizada somente quando a linha correspondente é removida da cache. "
  A descrição sobre política de escrita na cache refere-se à Write-Back (memória é atualizada quando a informação sai da cache). Quem fica responsável por atualizar a memória é o Sistema Operacional.
  Na escrita direta (Write-Through) o hardware escreve na cache e na memória principal. O desempenho é pior do que a write-back, mas a implementação do S.O. fica bem mais simples.

• a) existem dois ou mais processadores similares, com capacidade de computação compatível e que compartilham a mesma memória principal e facilidades de E/S.

  Certo. Sistemas SMP possuem diversos processadores q compartilham memoria.

   b) o sistema é controlado por um sistema operacional integrado, que provê interação entre os processadores e seus programas, em nível de tarefas, de arquivos e de dados.

  Certo.

   c) os processadores são conectados entre si por meio de um barramento ou de outro esquema de conexão interno, de forma que o tempo de acesso à memória é aproximadamente o mesmo para cada processador.

  Certo.

   d) para resolver o problema de coerência de cache, utiliza um único cache para todos os processadores e adota a política de escrita direta onde as operações de escrita são usualmente efetuadas apenas sobre a cache, sendo a memória principal atualizada somente quando a linha correspondente é removida da cache.

  Errado. Em SMP ha um cache para cada processador, tornando-se necessario um mecanismo q torne todas essas caches coerentes. Senão, se houvesse um unico cache para todos os processadores, nao haveria problemas de coerencia de caches.

   e) como todos os processadores são capazes de desempenhar as mesmas funções, em um multiprocessador simétrico, uma falha em um único processador não causa a parada do sistema, podendo continuar a funcionar, com desempenho reduzido.

  Certo.