Ciclo de Instruções, Pipeline e Sistemas Distribuídos

Ciclo de Busca e Execução de Instruções

1. Busca da instrução: Busca da instrução na memória e armazenamento no registrador de instrução (IR).
2. Atualização do PC: Atualização do valor do registrador Program Counter (PC), fazendo-o apontar para o endereço da próxima instrução.
3. Decodificação: Determinação do tipo de instrução a ser executada (decodificação de instrução).
4. Determinação dos operandos: Se a instrução necessitar de algum operando, neste passo devem ser determinados os endereços desses operandos.
5. Busca dos operandos: Busca dos operandos, armazenando-os em registradores de propósito geral, se necessário.
6. Execução: Execução da instrução e armazenamento do resultado em algum registrador de propósito geral.
7. Retorno: Retorno ao passo 1 para executar nova instrução.

Pipelining

Pipelining é uma técnica que permite ao processador executar instruções em paralelo em estágios diferentes, semelhante a uma linha de montagem (pipeline). A execução de uma instrução pode ser dividida em sub-tarefas, como as fases de busca de instrução e atualização do PC.

• Banda Passante: Número de instruções executadas pelo pipeline em um intervalo de tempo, geralmente um segundo.
• Latência: É o tempo que a primeira instrução demora para atravessar o pipeline e ficar pronta (Calcular latência = soma dos tempos).
• MIPS: Milhões de instruções por segundo.
• FLOP: Instruções de ponto flutuante por segundo.

Arquiteturas de Memória

• NUMA (Non-Uniform Memory Access): O tempo de acesso à memória principal depende da localização física do processador.

Clusters

Clusters são sistemas fracamente acoplados, formados por nós conectados por uma rede de interconexão de alto desempenho dedicada. A rede de interconexão é restrita aos membros do cluster.

Aceitação de Sistemas em Cluster: Necessidade de tolerância a falhas e alta disponibilidade, para reduzir o downtime.

Sistema Operacional de Rede (SOR)

No Sistema Operacional de Rede (SOR), cada host possui seus próprios recursos de hardware, como processadores, memória e dispositivos de E/S. Os SORs são utilizados em redes locais (LAN) e redes distribuídas (WAN).

Sistemas Distribuídos

Um Sistema Distribuído é um conjunto de sistemas autônomos.

Transparências em Sistemas Distribuídos:

• Transparência de acesso: Possibilidade de acesso a objetos locais ou remotos de maneira uniforme.
• Transparência de localização: O usuário não deve se preocupar onde estão os recursos de que necessita.
• Transparência de migração: Permite que os recursos sejam facilmente movidos fisicamente de um sistema para outro, sem que os usuários e suas aplicações sejam afetados.
• Transparência de replicação: Permite a duplicação de informações para aumentar a disponibilidade e o desempenho do sistema, de forma sincronizada e consistente.
• Transparência de concorrência: Permite que vários processos sejam executados paralelamente e os recursos sejam compartilhados de forma sincronizada.
• Transparência de paralelismo: Possibilita que uma aplicação paralela seja executada em qualquer processador de qualquer sistema.
• Transparência no desempenho: Oferece aos usuários tempos de resposta independentes de alterações na estrutura do sistema ou na sua carga.
• Transparência de escalabilidade: Permite que o sistema cresça sem a necessidade de alterar as aplicações e seus algoritmos.
• Transparência a falhas: Garante que, em caso de falhas de um sistema, as aplicações continuem disponíveis sem interrupção.