Multiprocesamiento

MULTIPROCESAMIENTO

Existen varias razones para construir tales sistemas. Una ventaja es un mayor rendimiento. Al incrementar el número de procesadores, se busca realizar más trabajo en menos tiempo. Sin embargo, la razón de aceleración con n procesadores no es n, sino menor que n. Cuando varios procesadores cooperan en una tarea, se necesita una cierta cantidad de trabajo adicional paramantener a todas las partes funcionando de manera correcta. Este trabajo adicional {overhead), mas la disputa por los recursos compartidos, reduce la ganancia esperada de los procesadores adicionales. De manera similar, un grupo de n programadores trabajando juntos estrechamente no da por resultado n veces la cantidad de trabajo realizado.
Los sistemas multiprocesador también pueden ahorrar dinero encomparación con múltiples sistemas con unidades de un solo procesador, debido a que los procesadores pueden compartir periféricos, almacenamiento masivo y suministro de energía. Si varios pro-gramas operan con el mismo conjunto de datos, es más barato almacenar estos datos en un disco y hacer que todos los procesadores los compartan, en lugar de tener muchas computadoras con discos locales y variascopias de los datos.
Otra razón para los sistemas multiprocesador es que incrementa la confiabilidad. Si las funciones se pueden distribuir adecuadamente entre varios procesadores, entonces la falla de un procesador no detendrá al sistema, solo lo hará más lento. Si hay diez procesadores y uno falla, cada uno de los nueve restantes debe encargarse de una parte del trabajo del procesador quefallo. De esta manera, todo el sistema solo ejecuta un diez por ciento más lento, en lugar de fallar en su totalidad. Esta capacidad de continuar proporcionando servicio de manera proporcional al nivel del hardware que sigue activo se conoce como degradación suave. Los sistemas que se diseñan para esta degradación también se conocen como tolerantes a las fallas.
La operación continua en presencia defallas requiere un mecanismo que permita detectar, diagnosticar y corregir la falla (en caso de ser posible). El sistema Tandem emplea la duplicación tanto de hardware como de software para asegurar una operación continua a pesar de las fallas. El sistema consta de dos procesadores idénticos, cada uno con su propia memoria local. Los procesadores se conectan mediante un bus. Un procesador es elprimario y el otro es de respaldo. Se mantienen dos copias de cada proceso: una en el procesador primario y la otra en el respaldo. En puntos de verificación fijos durante la ejecución del sistema, la información de estado de cada trabajo (incluyendo una copia de la imagen de la memoria) se copia de la maquina primaria a la de respaldo. Si se detecta una falla, la copia de respaldo se activa, y searranca desde el punto de verificación mas reciente. Esta solución es obviamente cara, ya que existe una duplicación considerable de hardware.
Los sistemas de procesadores múltiples más comunes utilizan el multiprocesamiento simétrico, en el que cada procesador ejecuta una copia idéntica del sistema operativo, y estas copias se comunican entre ellas según sea necesario. Algunos sistemas emplean elmultiprocesamiento asimétrico, en el que a cada procesador se le asigna una tarea específica. Un procesador maestro controla el sistema; el otro procesador, solicita instrucciones al maestro para recibir instrucciones o tiene tareas definidas previa-mente. Este esquema define una relación de maestro-esclavo.
En el multiprocesamiento simétrico {symmetric multiprocessing, SMP) todos losprocesadores están al mismo nivel; no existe una relación maestro-esclavo entre ellos. Cada procesador ejecuta de manera concurrente una copia del sistema operativo. La figura 1.5 ilustra una arquitectura SMP típica. Un ejemplo del sistema SMP es la versión Encore de UNIX para la computadora Multimax. Esta computadora se puede configurar de tal manera que emplee docenas de procesadores, ejecutando todos...