Publicações do PESC Uma Metodologia para Alocação de Arquivos em um Ambiente de Processamento de Dados Distribuído

UMA METODOLOGIA

-

PARA ALOCAÇAO DE ARQUIVOS EM

UM AMBIENTE DE PROCESSAMENTC DE DADOS DISTRIBUIDOS

TESE SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAÇÃO DOS PROGRAMAS DE PÓS GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JA -

NEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO

GRAU DE MESTRE EM CIÊNCIAS (M.Sc.)

.

Aprovado por:

/f

Luiz Antonio C. d a C. Couceiro Presidente

Jayme Luiz gzwarcfiter

RIO DE JANEIRO, RJ

-

BRASIL JANEIRO DE 1984

TRINDADE, F R A N K L I N JOSR MARIBONDO DA Uma M e t o d o l o g i a p a r a

locação

de A r q u i v o s em um S i s t e m a d e P r o c e s s a m e n t o d e Dados ~ i s t r i b u i d o s . ( R i o d e J a n e i r o ) 1984. I X , 179 p . 2 9 , 7 c m (COPPE-UFRJ, bl.Sc., E n g e n h a r i a d e S i s t e m a s e ~ o m p u t a ç ã o , 1984)

.

T e s e

-

U n i v e r s i d a d e F e d e r a l do Rio d e J a n e i r o , F a c u l d a - d e ae E n g e n h a r i a . 1. S i s t e m a s d e P r o c e s s a m e n t o s d e Daàos ~ i s t r i b u i d o s . I . COPPE/UFKJ. 11. ~ i t u l o ( s é r i e )

.

A s minhas f i l h a s R e n a t a e F e r n a n d a A minha m u l h e r I lma Aos meus p a i s C i p r i a n o e M a r i a

AGRADECIMENTOS

Sou muito grato.

Ao meu orientador, Prof. Luiz Antonio C. da C. Couceiro, pela forma segura como conduziu a realização deste trabalho.

A todo corpo docente do curso de pós-Graduação de Enge-

nharia de Sistemas e Computação, e em particular aos meus Professo _-

res: Beatriz Zakimi Miyasato, ~ o s é Lucas 34. Range1 Netto, Sueli Mendes dos Santos, Paulo ~ á r i o Bianchi França, Luiz Antonio C. da C. Couceiro, ~ o s é ~ á b i o Marinho de ~ r a Ú j o , Miguel Jonathan, Este

vam De Simone e Leila Eizirik, pela orientação recebida durante to _-

do o curso.

As autoridades da ~eronáutica que, de forma direta ou in _-

direta, contribuiram para que fosse possível a minha participação neste curso e em especial aos: Brig. Eng, ~ é r c i o Pacitti, Brig. Av.

Leilo Vianna Lobo, Cel. Eng. Paulo Dantas Cabra1 e o Cel. Int. Ara _-

mís Tavares da Silva.

Ao chefe do Centro de Computação da Aeronáutica

-

C.C.A.

RJ, Tcel. Av. Victorio Baptista da Silva, que colocou a minha dis- posição os recursos do Sistema IBM 4341, onde foram realizados os trabalhos de computação desta tese.

A Eliana Arndt Machado da Silva, pelo carinho e eficiên _-

tia nos trabalhos de datilografia.

Aos companheiros que muito me incentivaram.

E finalmente a todos aqueles que de alguma forma contri _-

Resumo da Tese Apresentada à COPPE/UFRJ como p a r t e dos r e q u i s i

t o s n e c e s s á r i o s p a r a a obtenção do g r a u de Meçtre em c i ê n c i a s

(M.Sc.).

Uma Metodologia p a r a locação de Arquivos em

-

Um Ambiente de Processamento de Dados ~ i s t r i b u í d o s

F r a n k l i n J o s é M. da Trindade

J a n e i r o de 1984

O r i e n t a d o r : Luiz Antônio C . da C . Couceiro

Programa: Engenharia de Sistemas e computação

O desenvolvimento t e c n o l ó g i c o a l c a n ç a d o p e l a m i c r o e l e -

t r Ô n i c a n e s t e s Últimos a n o s , c o n t r i b u i n d o p a r a o b a i x o c u s t o

dos computadores, provocou a disseminação de microcomputadores

no âmbito das empresas p ú b l i c a s , p r i v a d a s e mais r e c e n t e m e n t e

também no campo de ação doméstico, a t r a v é s dos microcomputado -

res p e s s o a i S .

E n t r e t a n t o e s t a evolução t e c n o l ó g i c a tem i n f l u e n c i a d o

a s a r q u i t e t u r a s dos S i s t e m a s de Processamento de Dados das em -

p r e s a s , a t r a v é s da u t i l i z a ç ã o dos c o n c e i t o s e i d é i a s que des -

c e n t r a l i z a m e d i s t r i b u e m o s r e c u r s o s de computação a t é e n t ã o

c e n t r a l i z a d o s em um Único Centro de Processamento de Dados.

E s t e t r a b a l h o d i s c u t e uma metodologia p a r a a l o c a ç ã o

de dados em um ambiente de processamento d i s t r i b u í d o , baseada

em métodos de programação matemática e h e u r í s t i c a .

I n i c i a l m e n t e s e r á f e i t o uma a p r e c i a ç ã o do binõmio Com -

p u t a ç ã o - ~ o m u n i c a ç ã o , que r e p r e s e n t a m o s componentes g l o b a i s de

um S i s t e m a ~ i s t r i b u í d o , com o o b j e t i v o de f a z e r um p o s i c i o n a -

mento do c o n t e x t o do t r a b a l h o , e em s e g u i d a s e r á f e i t a uma des -

'vi- A b s t r a c t o f T h e s i s p r e s e n t e d t o COPPE/UFRJ a s p a r t i a 1 f u l f i l l m e n t o f t h e r e q u e r i m e n t s f o r t h e d e g r e e o f M a s t e r o f S c i e n c e (M.Sc.)

.

A Methodology f o r F i l e A l o c a t i o n i n a D i s t r i b u t e d D a t a P r o c e s s i n g Environment F r a n k l i n ~ o s é M. da T r i n d a d e J a n u a r y

,

1 9 8 4 Chairman: L u i z ~ n t Ô n i o C. da C . C o u c e i r o Department: E n g e n h a r i a de S i s t e m a s e ~ o m p u t a ç ã o

The r e s e a r c h and development i n m i c r o e l e c t r o n i c s i s

c o n t r i b u t i n g i n r e d u c i n g t h e computer c o s t , s t i m u l a t i n g the

d i s s e m i n a t i o n o f m i c r o computers among p u b l i c a n d p r i v a t e

companies a n d , r e c e n t l y

,

i n p e o p l e ' s l i f e .

T h i s development i s a l s o i n f l u e n c i n g t h e d e s i n g o f

Data P r o c e s s i n g Systems on most companies t h r o u g h s t h e u s e o f

D e c e n t r a l i z e d and D i s t r i b u t e d Data P r o c e s s i n g c o n c e p t s a n d

i d e a s

.

T h i s work d i s c u s s e s a methodology f o r t h e d a t a a l l o c a -

t i o n on d i s t r i b u t e d d a t a p r o c e s s i n g e n v i r o m e n t . T h i s work i s

b a s e d on mathematic programming and h e u r i s t i c methods.

F i r s t l y a n a p r e c i a t i o n o f b i n o m i a l Computation-Communi -

c a t i o n w i l l b e made, which syrnbolizes t h e g l o b a l componentes i n

a " D i s t r i b u t e d System"

,

h a v i n g i n mind t o do p l a c e m e n t 05 t h e c o n t e x t o £ t h e work. A f t e r w a r d s a d e s c r i p t i o n o f t h e method

I1

-

SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DE DADOS DISTRIBUÍDOS

...

05

2.3

-

~ v o l u ç a o dos S i s t e m a s d e Processamento de Dados

..

0 9 2 . 4

-

Rede d e comunicação d e Computadores

...

11 2 . 5

-

C o n c e i t o s d e um S i s t e m a de Processamento d a Dados D i s t r i b u i d o s

...

19 2.6

-

O b j e t i v o s d e um S i s t e m a de Processamento d e Dados D i s t r i b u í d o s

...

2 1 2 . 7

-

~ a z õ e s q u e conduziram a o S i s t e m a d e P r o c e s - samento d e Dados

...

2 5 2 . 8

-

~ a r a c t e r í s t i c a s i n d i s p e n s á v e i s de um S i s t e - m a de P r o c e s s a m e n t o d e Dados D i s t r i b u í d o s

...

36 2 . 9

-

Tipos de a r q u i t e t u r a s

...

37 111

-

ALOCAÇÃO DE ARQUIVOS EM UM S.P.D.D.

...

4 4 3 . 1

-

c o n s i d e r a ç õ e s g e r a i s s o b r e

s locação

de A r q u i v o s

..

4 4 3 . 2

-

~ o r m u l a ç ã o d e modelos d e

locação

d e A r q u i v o s

....

53 3 . 3

-

Determinação d e uma f u n ç ã o õ t i m a de

locação

d e Arquivos

...

6 2 3.4

-

~ e s t r i ç õ e s d e um modelo de

locação

de A r q u i v o s

..

63 3.5

-

~ é t o d o s p a r a s o l u ç ã o do problema de

locação

d e Arquivos

...

64 3.6

-

Exemplos d e a l g u n s t r a b a l h o s s o b r e

locação

de Arquivos

...

6 9

I V . CARACTERIZAÇÃO DA METODOLOGIA PROPOSTA PARA ALOCAÇÃO DE ARQUIVOS EM UM S.P.D.D.

...

73 4 . 1 . ~ n t r o d u ç ã o

...

73

...

4 . 2

.

F a s e de concepção d e um S.P.D.D. 76 4 - 3

.

F a s e de e l a b o r a ç a o do P r o j e t o

...

78

...

4 . 3 . 1

-

~ i s t r i b u i ~ ã o L ó g i c a 80

...

4.3.1.1. ~ n ã l i s e dos Dados 8 1 4.3.1.2. A n á l i s e dos S o f t w a r e

...

85

...

4 . 3 . 1 . 2 . 1

-

S o f t w ã r e de Apoio 86 4.3.1.2.2

-

S o f t w a r e de Aplicaç~o

..

87 4.3.1.3. ~ n á l i s e d a s L o c a l i d a d e s

...

90

V

.

DESCRIÇÃO E FORMULAÇÃO DO

METODO

DE ALOCAÇÃO PROPOSTO

..

97

5 . 1 . ~ e s c r i ç ã o do Modelo de

locação

...

97

5.2

.

F a t o r e s Considerados no Método de

locação

...

100

5.3 . Condições E s t a b e l e c i d a s no Modelo

...

113 5.4

.

~ o r m u l a ç ã o do Método de Alocação P r o p o s t o

...

115 5 . 5 . C o n c e i t u a ç a o do ~ é t o d o de s o l u ç ã o

...

1 2 1 5 . 5 . 1 . ~ o l u ç a o p a r a o Problema de

locação

sem r e d u n d â n c i a

...

1 2 1 5 . 5 . 2

.

s o l u ç ã o p a r a o Problema de

locação

com Redundãncia

...

1 2 9 5 . 5 . 2 . 1

.

c o n d i ç ã o G e r a l p a r a D u p l i c a ç ã o de Arquivos

...

133 5.5.2.2

-

Procedimentos p a r a d u p l i c a ç ã o de Arquivos

...

133 5.6

.

C o n s i d e r a ç õ e s F i n a i s da

locação

...

137

P ã g

.

...

.

V I &TODO DE AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DE UM S.P.D.D. 1 4 0

6 . 1

-

~ n t r c d u ç ã o

...

1 4 0 6 . 2

.

M e d i d a s de D e s e m p e n h o

...

1 4 2

.

6 . 2 . 1 A n á l i s e d o A t r a s o

...

1 4 3

.

6 . 2 . 2 T h r o u g h p u t

...

1 4 5

...

. 6 . 2 . 3 C a p a c i d a d e d o s C a n a i s d e ~ o m u n i c a ç õ e s 1 4 6

.

6 . 2 . 4 ! T r á f e g o n a R e d e

...

J 4 6 6 . 3 . F o r m u l a ç Õ e s p a r a A n á l i s e d o D e s e m p e n h o

...

1 4 9 6 . 3 . 1 . F o r m u l a ç ã o C o n s i d e r a n d o C a p a c i d a d e d a s L i n h a s

...

1 4 9 6 . 3 . 2 . F o r m u l a ç ã o C o n s i d e r a n d o o D i r e c i o n a m e n t o

..

1 5 0 6 . 3 . 3

.

~ o r m u l a ç ã o C o n s i d e r a n d o a C a p a c i d a d e e F l u x o

...

1 5 0 6 . 4

-

~ v a ~ i a ç ã o d e D e s e m p e n h o e m um S.P.D.D.

...

1 5 3

...

6 . 4 . 1

-

O b j e t i v o s d 5 3 6 . 4 . 2

-

~ e s c r i ç ã o d o Método de A v a l i a ç ã o P r o p o s t o

.

1 5 4 6 . 5

-

~ o r m u l a ç ã o do M é t o d o de A v a l i a ç ã o P r o p o s t o

...

158 6 . 5 . 1

-

Os D a d o s d e E n t r a d a

...

1 5 8 6 . 5 . 2

-

O b j e t i v o s a D e t e r m i n a r

...

1 5 9 6 . 5 . 3

-

P r o c e d i m e n t o s d o Mgtodo d e

vali ação

...

1 6 0

...

6 . 6

-

considerações F i n a i s da A v a l i a ç ã o 1 6 3

I N T R O D U C Ã O

O p o n t o fundamental do desenvolvimento de s i s t e m a s , s e -

jam e l e s ou n s o , p r o j e t a d o s p a r a atuarem com o a p o i o de computado -

r e s , e s t á na s o l u ç ~ o d a s q u e s t õ e s l i g a d a s

a

i d e n t i f i c a ç ã o dos seus elementos componentes e na consequente def i n i ç ã o de s u a s p r o p r i e -

dades e i n t e r - r e l a c i o n a m e n t o s .

Por o u t r o l a d o o s u p o r t e o f e r e c i d o p e l a T e o r i a Geral de

S l s t e m a s à t a r e f a de a n a l i s a r e p r o j e t a r s i s t e m a s é muito mais u-

ma f i l o s o f i a , uma a t i t u d e g e r a l d i a n t e de problemas complexos, do

que um método formal de t r a b a l h o . Também o s d i v e r s o s a s p e c t o s do

c o n c e i t o d-e s i s t e m a s , enf a t i z a d o s p o r d i v e r s o s a u t o r e s , chegam a-

t é

aos a n a l i s t a s muito mais em termos de enganos a serem e v i t a d o s , do que um programa c o e r e n t e de ação.

A c o n c l u s ã o a que s e pode c h e g a r é que embora com a e-

x i ' s t ê n c i a de métodos f o r m a i s e i d é i a s que a s s i s t a m o s A n a l i s t a s e

P r o j e t T s t a s de S i s t e m a s , e com mais ê n f a s e nos s i s t e m a s p r o j e t a -

dos p a r a atuarem com computadores, a execução de s u a s a t r i b u i ç õ e s

é a i n d a extremamente dependente de s u a e x p e r i ê n c i a p r o f i s s i o n a l

e c r l a t i v i d a d e .

Na caminhada p a r a s e a l c a n ç a r algum o b j e t i v o , grande s e -

r i a o e s f o r ç o s e o s nossos pensamentos e a t o s não fossem r e g u l a -

dos p o r um p l a n o que i n d i c a s s e o s p a s s o s a s e g u i r , em s e g u r a n ç a ,

e com um d i s p ê n d i o mínimo de e n e r g i a s . Esse caminho é o método,

mínimo d e e s f o r ç o . D e s c a r t e s , q u e f o i o p r i m e i r o f i l Õ s o f o que

c u i d o u e s p e c i f i c a m e n t e do e s t u d o do ~ é t o d o , d i z i a : " N ~ O é s u f i c i -

e n t e t e r um bom e s p í r i t o ; p r i n c i p a l é s a b ê - l o a p l i c a r bem".

A c i ê n c i a p o r s i

s ó

é fundamentalmente m e t ó d i c a e e l a e x i g e e m t o d a s a s s u a s d i v i s õ e s que o método s e j a um meio d e s e

a l c a n ç a r a e f i c i ê n c i a máxima. E a c i ê n c i a d a computação e m t o d o

s e u c o n t e x t o não e s t á d e s t i n a d a a v i r a ser uma e x c e ç ã o d e n t r o des -

t a r e g r a . O t r a b a l h o que o f e r e c e m o s r e p r e s e n t a , d e n t r o d e s t e e s p i r i t o , uma c o n t r i b u i ç ã o a E n g e n h a r i a de S i s t e m a s e ~ o m p u t a ç ã o , n a a p r e s e n t a ç ã o de uma m e t o d o l o g i a p a r a d e s i g n a ç ã o de a r q u i v o s em um p r o j e t o de um S i s t e m a d e Processamento d e Dados ~ i s t r i b u í d o s . O d e s e n v o l v i m e n t o de um S i s t e m a de P r o c e s s a m e n t o de Da- d o s , s e j a e l e do t i p o d i s t r i b u í d o ou n ã o , e s t á fundamentado n a s o - l u ç ã o de

t r ê s

i m p o r t a n t e s q u e s t õ e s , q u e e s t ã o r e l a c i o n a d a s e con- f i g u r a d a s n a f i g u r a 1 a b a i x o .

-

Capacidade d e P r o c e s s a m e n t o

-

Dados

-

C o n t r o l e CAPACIDADE DE PROCESSAMENTO D A D O S C O N T R O L E F i g u r a 1

Nos t i p o s de S i s t e m a s d i t o s c o n v e n c i o n a i s , e s t a s ques-

t õ e s

t ê m

s i d o r e s o l v i d o s com r e l a t i v a p r e c i s ã o no que d i z r e s p e i _- t o ao s e u dimensionamento e c u s t o s , i s t o porque em r a z ã o de t o d o s

e s t e s componentes e s t a r e m s i t u a d o s em uma Única i n s t a l a ç ã o , e l e s

oferecem apenas uma opção de s o l u ç ã o , ou s e j a a c e n t r a l i z a ç ã o dos

dados, c o n t r o l e e processamento, r e s t a n d o apenas um c r i t e r i o s o ba _- lanceamento e n t r e e s t e s componentes que o f e r e ç a uma a r q u i t e t u r a e _- f i c i e n t e em termos de desempenho do s i s t e m a de processamento.

E n t r e t a n t o nos S i s t e m a s ~ i s t r i b u i d o s que s e c a r a c t e r i -

zam b a s i c a m e n t e p e l a d i s t r i b u i ç ã o da capacidade de processamento

e n t r e d i v e r s o s l o c a i s , a s q u e s t õ e s r e l a t i v a s aos dados e ao con-

t r o l e passam a t e r d i f e r e n t e s opções de s o l u ç ã o t a i s como:

-

D i s t r i b u i r o s dados e manter o c o n t r o l e c e n t r a l i z a d o em um ú n i c o l o c a l ;

-

D i s t r i b u i r o c o n t r o l e e manter o s dados c e n t r a l i z a d o s em um Gnico l o c a l ;

-

D s s t r l b u i r ambos, dados e c o n t r o l e .

N e s t a t e s e que apresentamos nos dedicaremos com mais ên

_-

f a s e a o s problemas r e l a t i v o s a d i s t r i b u i ç ã o dos dados, não d e i x a n

_-

do e n t r e t a n t o de f a z e r abordagens r e l a t i v a s a o c o n t r o l e e a capa-

c i d a d e de processamento quando e na dimensão que s e f i z e r e m n e c e s _- s a r i a s

.

convém f i n a l m e n t e r e s s a l t a r que a s o l u ç ã o de t o d a s e s -

t a s q u e s t õ e s envolvem uma s é r i e de t é c n i c a s e f a s e s de desenvol-

vlmento, porém o s e u número e t i p o de t é c n i c a a u t i l i z a r depende

_-

r a o das c a r a c t e r í s t i c a s do s i s t e m a que queremos p r o j e t a r .

No próximo c a p i t u l o estudaremos t o d o s o s a s p e c t o s conhe -

tidos de um S i s t e m a de Processamento de Dados ~ i s t r i b u í d o . Defi-

niremos s e u s o b j e t i v o s , e s t a b e l e c e r e m o s a s r a z õ e s de s u a e x i s t ê n -

c i a e f i n a l m e n t e a t r i b u i r e m o s a s s u a s v a n t a g e n s e d e s v a n t a g e n s de

emprego e m r e l a ç ã o a o u t r o s t i p o s de a r q u i t e t u r a s .

E m s e g u i d a dedicaremos um c a p i t u l o ao e s t u d o p a r t i c u l a r

do problema d e a l o c a ç ã o d e a r q u i v o s e m uma r e d e de computadores.

Nos capitulas s e g u i n t e s descreveremos um método p a r a de

s e n v o l v i m e n t o de um p r o j e t o de S i s t e m a s de Processamento d e Dados

~ i s t r i b u í d o s , c u j o enfoque p r i n c i p a l e s t á d i r i g i d o

2

a p r e s e n t a ç ã o de um modelo de a l o c a ç ã o de a r q u i v o s e a v a l i a ç ã o de desempenho do

SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DE DADOS DISTRIBUÍDOS

N e s t e c a p í t u l o i n i c i a l faremos um e s t u d o dos p r i n c i p a i s

componentes de uma r e d e d e computadores, bem como o s f a t o r e s que

c o n d i cionam a o P r o c e s s a m e n t o de Dados D i s t r i b u i d o s

.

I n i c i a r e m o s com um b r e v e h i s t ó r i c o s o b r e a o r i g e m e e v o _- l u ç ã o dos computadores a t r a v é s dos tempos e s u a s r e s p e c t i v a s i n -

f l u ê n c i a s nos S i s t e m a s Computacionais d a s e m p r e s a s . Em s e g u i d a

veremos o s a s p e c t o s p r i n c i p a i s q u e conduziram as empresas a d i s -

t r i b u i r e m a s u a c a r g a de p r o c e s s a m e n t o , e f i n a l m e n t e mostraremos a s p r i n c i p a i s v a n t a g e n s e d e s v a n t a g e n s e x i s t e n t e s n a s a r q u i t e t u - r a s c e n t r a l i z a d a s e d i s t r i b u i d a s

.

A a p r e s e n t a ç ã o d e s t e s f a t o s n e s t e c a p i t u l o i n i c i a l tem como o b j e t i v o o f e r e c e r uma d e s c r i ç ã o s u c i n t a de t o d o c o n t e x t o e m q u e s e i n s e r e e s t e t r a b a l h o , a f i m de p r o p o r c i o n a r um bom e n t e n d i - mento s o b r e o s a s s u n t o s q u e s e r ã o t r a t a d o s nos c a p í t u l o s s e g u i n - tes. Q u a l q u e r t e n t a t i v a no s e n t i d o d e se e s t a b e l e c e r um h i s - t ó r i c o s o b r e a e v o l u ç ã o dos computadores e l e t r ô n i c o s d e a p l i c a ç ã o g e r a l , i n i c i a - s e n a d é c a d a de 4 0 , e mais p r e c i s a m e n t e e m 1945,

quando o s p r o f e s s o r e s S . P . E c k e r t e J . W. Mauchly, u t i l i z a n d o a s

i n s t a l a ç õ e s d a Moore S c h o o l o f E n g i n e e r i n g , n a U n i v e r s i d a d e d a

P e n s i l v a n i a , c o n s t r u i r a m um g r a n d e computador de a p l i c a ç ã o g e r a l

denominado E N I A C ( E l e t r o n i c Numerical I n t e g r a t o r and C a l c u l a t o r )

.

E s t e " c é r e b r o m e c â n i c o " , como a s s i m e r a chamado, f o i u t i l i z a d o b a -

s i c a m e n t e p a r a r e s o l v e r problemas m a t e m á t i c a s l i g a d o s a s á r e a s de

b a l í s t i c a e a e r o n á u t i c a .

E n t r e t a n t o a o r i g e m do computador d i g i t a l t e m i n í c i o em

1812 com C h a r l e s P . Babbage, um c i e n t i s t a e matemático ~ n g l ê s , cu -

j a c o n t r i b u i ç a o mais e x p r e s s i v a que d e i x o u f o i a chamada "Máquina

d a s D i f e r e n ç a s " . E s t a máquina p r o j e t a d a p o r Babbage, u t i l i z a v a

c a r t õ e s de c a r t o l i n a c o n t e n d o b u r a c o s que s e r v i a m t a n t o p a r a i n -

t r o d u z i r as i n s t r u ç õ e s q u a n t o o s dados q u e fossem n e c e s s á r i o s .

Em 1833 Babbage concebeu uma o u t r a i d é i a que s e r i a a de

c o n s t r u i r uma máquina a n a l í t i c a c a p a z d e e x e c u t a r q u a l q u e r c á l c u - l o . S e r i a e n t ã o o p r i m e i r o computador d i g i t a l p a r a t o d a s a s f i n a l i d a d e s . E l e t r a b a l h o u n e s t e p r o j e t o p e l o r e s t o d e s u a v i d a mor- r e n d o em 1 8 7 1 d e i x a n d o o s e u t r a b a l h o i n c o m p l e t o . Mas, a p e s a r d a s

limitações

t e c n o l ó g i c a s d a é p o c a , Babbage c o n s e g u i u i n t r o d u - z i r o s p r i n c í p i o s f u n d a m e n t a i s s o b r e o s q u a i s s ã o c o n s t r u i d o s o s computadores modernos. Q u a s e 1 0 0 anos d e p o i s a s i d é i a s d e Babbage p a s s a r a m a

s e r a p e r f e i ç o a d a s d e forma q u e , e m maio de 1 9 4 4 , a t r a v é s dos es-

f o r p s do f í s i c o Howard Aiken d a U n i v e r s i d a d e de H a r v a r d , s u r g i -

ram a s c a l c u l a d o r a s a u t o m á t i c a s d-e s e q f i ê n c i a c o n t r o l a d a denomina -

O p a s s o s e g u i n t e n e s t a e v o l u ç ã o f o i o s u r g i m e n t o

do E N I A C , o p r i m e i r o computador t o t a l m e n t e e l e t r ô n i c o . E a p a r -

t i r de e n t ã o o u t r a s máquinas foram d e s e n v o l v i d a s . O EDVAC ( E l e -

t r o n i c Discret V a r i a b l e A u t o m a t i c C o m p u t e r ) , q u e f o i o p r i m e i r o

computador e l e t r õ n i c o de p r o c e s s a m e n t o c o m e r c i a l do mundo. O EDSAC

( E l e t r o n i c Delayed S t o r a g e A u t o m a t i c C o m p u t e r ) , o ACE ( A u t o m a t i c

Computer E n g i n e )

,

o UNIVAC ( U n i v e r s a l Automatic Computer) q u e t o r -

nou-se famoso p o r t e r p r e v i s t o a v i t ó r i a de Eisenhower n a e l e i ç ã o

de 1952.

A p a r t i r d e s t a é p o c a c e n t e n a s d e pequenos e g r a n d e s com

-

p u t a d o r e s foram f a b r i c a d o s c o m e r c i a l m e n t e , c a r a c t e r i z a n d o a f a s e

dos computadores d e p r i m e i r a g e r a ç ã o . E s t e s computadores eram vo -

lumosos, i n f l e x í v e i s , u t i l i z a v a m v á l v u l a s e l e t r ô n i c a s , e foram tam -

bém o s p r i m e i r o s a p e r m i t i r e m programação i n t e r n a p o r c i r c u i t o , o

q u e p o s s i b i l i t a v a a comparação e tomada d e d e c i s õ e s l ó g i c a s .

Com a s u b s t i t u i ç ã o d a s v á l v u l a s p e l o t r a n s i s t o r , i n i c i a -

se a f a s e dos computadores chamados de s e g u n d a g e r a ç ã o . A v e l o c i -

dade de p r o c e s s a m e n t o aumentou c o n s i d e r a v e l m e n t e e m u i t o s computa

-

d o r e s d e médio e g r a n d e p o r t e foram p r o j e t a d o s . N e s t a f a s e o s

equipamentos p e r i f é r i c o s foram a p e r f e i ç o a d o s , t o r n a n d o p o s s í v e l a

e x i s t ê n c i a d e i m p r e s s o r a s e l e i t o r a s de a l t a v e l o c i d a d e . ~ é c n i c a s

mais s o f i s t i c a d a s d e programação também foram d e s e n v o l v i d a s n e s t a

f a s e e o tamanho e i m p o r t â n c i a d a i n d ú s t r i a d e computadores c r e s -

c e u em um r i t m o a c e l e r a d o .

Em 1965 a I B M C o r p o r a t i o n i n t r o d u z i u no mercado a s u a

série 360, q u e f a z i a u s o i n t e n s i v o de " c i r c u i t o s i n t e g r a d o s " , SSI

componentes s ã o f a b r i c a d o s e compactados j u n t o s num Único r e c i p i

e n t e de pequenas dimensões. O s preços b a i x o s e a s a l t a s d e n s i d a -

des de i n t e g r a ç ã o d-estes c i r c u i t o s , adicionados a s

l i ç õ e s

a p r e n d i das nas máquinas a n t e r i o r e s , conduziram a c e r t a s d i f e r e n ç a s no pro v

j e t o dos computadores d e s t a época, c a r a c t e r i z a n d o a chamada t e r -

c e i r a geração dos computadores e l e t r ô n i c o s d i g i t a i s . ~ambém a u-

t i l i z a ç ã o bem mais e f i c i e n t e dos d i s p o s i t i v o s de e n t r a d a e s a í d a

e de a c e s s o d i r e t o , permitem maiores f a c i l i d a d e s de armazenar i n -

formações o p e r a c i o n a i s . Além d i s s o , equipamentos de t r a n s m i s s ã o

de dados tornam f ã c i l o e n v i o de informações de q u a l q u e r á r e a p a r a

a memória do computador conjugando a s ações de d o i s ou mais compu

-

t a d o r e s e p e r m i t i n d o que, de e s t a ç õ e s remotas, s e processem r e g i s -

t r o s de informações ou c o n s u l t a s ao computador.

Finalmente, a f a b r i c a ç ã o dos c i r c u i t o s i n t e g r a d o s t o r -

nou-se t ã o avançada que p e r m i t e i n c o r p o r a r m i l h a r e s de componen-

t e s a t i v o s e m um volume de uma f r a ç ã o de polegada, levando ao que

s e chama i n t e g r a ç ã o em média e s c a l a (MSI)

,

i n t e g r a ç ã o em l a r g a e s -

c a l a ( L S I ) e a i n t e g r a ç ã o em muito l a r g a e s c a l a ( V L S I )

.

E s t e a- vanço t e c n o l ó g i c o c a r a c t e r i z a o s computadores chamados de q u a r t a

geração, que tornaram-se em s u a m a i o r i a de pequeno p o r t e , b a i x o

c u s t o , grande memõria e u l t r a r á p i d o s . O s p r i m e i r o s computadores

d e s t e gênero, denominados de minicomputadores apareceram e m a p l i -

cações a e r o e s p a c i a i s . Em 1 9 6 2 a Computer C e n t r a l Corporation e a

D i g i t a l Equipment Corporation lançaram o s p r i m e i r o s minis p a r a u-

s o c i v i l , v o l t a d o s p a r a a p l i c a ç õ e s em l a b o r a t ó r i o s . Desde e n t ã o

e s t e segmento d a i n d ú s t r i a dos computadores c r e s c e u em média 30%

p o r s u a vez tem-se t o r n a d o cada vez mais complexos. Existem a-

t u a l m e n t e c e r c a de 50 f a b r i c a n t e s de p o r t e n a á r e a de micros e m i _- nicomputadores. O s m i n i s e microcomputadores tem h o j e uma enorme

gama de p o s s í v e i s a p l i c a ç õ e s e s u a s formas de a t u a ç ã o podem s e r

sem i n t e r l i g a ç ã o com o u t r o s s i s t e m a s (STAND-ALONE) ou i n t e r l i g a -

dos em uma r e d e de computadores.

2 . 3

-

EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DE DADOS

Desde o aparecimento dos p r i m e i r o s computadores de uso

g e r a l no i n i c i o da década de 50, a t é o s d i a s de h o j e , a i m p l a n t a

-

ç ã o dos S i s t e m a s de Processamento de Dados n a s Empresas, passaram

p o r uma s é r i e de t r a n s f o r m a ç õ e s em r a z ã o da n e c e s s i d a d e de acompa

-

n h a r o desenvolvimento t e c n o l õ g i c o dos computadores, da d i v e r s i f i -

cação cada vez maior do s e u u s o , e das formas cada vez mais s i m -

p l e s , que s ã o o f e r e c i d a s , na i n t e r a ç ã o do computador com o elemen

-

t o humano que o u t i l i z a .

I n i c i a l m e n t e com o s computadores de p r i m e i r a g e r a ç ã o o s

S i s t e m a s de Processamento de Dados eram p r o j e t a d o s p a r a serem u t i

-

l i z a d o s na forma d e uma p e s s o a p o r v e z , a t r a v é s de complexos pa-

n e i s . Eram o s chamados S i s t e m a s Simples de E n t r a d a e s a í d a . Pos-

t e r i o r m e n t e , a t é o fim da década de 50, o s t r a b a l h o s passaram a

serem submetidos a o computador sob forma de l o t e s (BATCH) e o s sis

-

temas passaram a s e r m u l t i p r o g r a m ã v e i s . A s a p l i c a ç õ e s computacio

-

n a i s , em s u a t o t a l i d a d e , eram d e s t i n a d a s a um Único u s u á r i o . Nes -

t a f a s e predominava a o r g a n i z a ç ã o dos s i s t e m a s computacionais de

forma C e n t r a l i z a d a . A t e n d ê n c i a dominante e r a r e u n i r o s equipa-

A p a r t i r d e s t a Gpoca, a t e o s f i n s dos anos 60, quando o s computadores de t e r c e i r a g e r a ç ã o passaram a predominar no m e r -

cado, a implementação dos S i s t e m a s de Processamento de Dados n a s

empresas p ú b l i c a s e p r i v a d a s pareciam d e s t i n a d o s a s o l u c i o n a r de-

f i n i t i v a m e n t e t o d o s o s problemas no t r a t a m e n t o das informações. E s

-

t a s máquinas, extremamente r á p i d a s , p r e c i s a s e de c u s t o cada vez

mais a c e s s í v e l

2

m a i o r i a d a s empresas, tornaram-se, d u r a n t e c e r t o tempo, a s o l u ç ã o d e s e j a d a . E n t r e t a n t o l o g o cedo, uma grande p a r -

t e dos u t i l i z a d o r e s de S i s t e m a s Computacionais, perceberam e s t a r

d i a n t e de um problema que n e u t r a l i z a v a uma das maiores v i r t u d e s

dos s e u s computadores, q u a l s e j a a s u a v e l o c i d a d e . Suas informa -

çÕes eram rapidamente p r o c e s s a d a s p e l o computador porém ficavam

e n f i l e i r a d a s e m algum s i s t e m a de e x p e d i ç ã o , r e s p o n s á v e l p a r a f a -

z ê - l a s chegarem ao s e u d e s t i n o . A p a r t i r de e n t ã o s u r g i u a n e c e s -

sidad-e de que a l g u n s computadores e t e r m i n a i s e s t i v e s s e m i n t e r l i -

gados sob alguma forma de comunicacão, a fim de p r o p o r c i o n a r rrieios

p a r a que o s p r o c e s s o s s e comunicassem de uma forma mais e f i c i e n t e .

A comunicação de dados v e i o v i a b i l i z a r o a c e s s o do usuá

r i o ao computador a t r a v g s de t e r m i n a i s remotos, u t i l i z a n d o o com

p a r t i l h a m e n t o de tempo ( T I M E SHARING)

.

E n t r e t a n t o e s t a s formas - o

-

p e r a c i o n a í s e x i s t e n t e s (BATCH e TIME SHARING)

,

que s a o normalmen

-

t e empregadas em s i s t e m a s c e n t r a l i z a d o s , eram g e r e n c i a d o s p e l o

computador em t o d a s a s s u a s f u n ç õ e s , causando um a l t o í n d i c e de

" o v e r h e a d " , p e l o s o f t w a r e c o n t r o l a d o r . E s t e s problemas foram n i -

nimizados a t r a v g s da i n t r o d u ç ã o dos p r o c e s s a d o r e s de comunicações

A p a r t i c i p a ç ã o dos p r o c e s s a d o r e s de comunicação n e s t e

c o n t e x t o , p o s s i b i l i t o u a p a r t i r dos anos 7 0 , a i n t r o d u ç ã o de d i -

v e r s a s a r q u i t e t u r a s . I n i c i a l m e n t e , de uma forma bem t í m i d a , ape-

nas um computador p o d i a e s t a r l i g a d o a um ou d i v e r s o s t e r m i n a i s ,

sendo o Único r e s p o n s á v e l p e l o gerenciamento de todo o s i s t e m a .

P r o g r e s s i v a m e n t e , acompanhando o desenvolvimento t e c n o l ó g i c o dos

computadores, e s t a comunicação p a s s o u a tomar formas mais a r r o j a -

das chegando a o s d i a s de h o j e a um c o n c e i t o denominado r e d e de com -

p u t a d o r e s , s o b r e a q u a l s e a p o i a t o d o um Sistema de Processamento

de Dados ~ i s t r i b u í d o . Atualmente uma r e d e de computadores c o n s i s

t e de um c e r t o número de computadores e t e r m i n a i s , em g e r a l h e t e -

rogêneos, i n t e r l i g a d o s p o r um s i s t e m a de comunicação.

2 . 4

-

REDE DE COMUNICAÇÃO DE COMPUTADORES

A e s t r u t u r a b á s i c a de uma Rede de comunicação de Compu

-

t a d o r e s é, segundo WONG 8 6 d i v i d i d a em duas p a r t e s p r i n c i p a i s . A

Sub-rede de comunicação e a Sub-rede de Recursos. A Sub-rede de

comunicação é c o n s t i t u í d a dos nodos de comutação e dos c a n a i s de

comunicações, c u j a funçao é e n v i a r mensagens de um nodo de comuta -

ç ã o p a r a um o u t r o nodo de comutação. Ao c o n j u n t o de t e r m i n a i s e

computadores da r e d e denomina-se a chamada Sub-rede de Recursos.

E s t e s r e c u r s o s s ã o conectados a o s nodos de comutação e comunicam-

s e com um o u t r o r e c u r s o a t r a v é s das v i a s de comunicações. A f i -

COMPUTADOR HOSPEDEIRO

F i g u r a 2

A t ê c n i c a usualmente u t i l i z a d a p a r a e n v i a r mensagens em

uma Sub-rede de ~ o m u n i c a ç ã o

6

a ~ o m u t a ç ã o de Mensagens. Nesta t é c

-

n i c a , a mensagem a s e r e n v i a d a a algum d e s t i n o , é i n i c i a l m e n k e a r

-

mazenada em um nodo chamado f o n t e . A p a r t i r d e s t e nodo f o n t e a

mensagem é e n t ã o d i r i g i d a p a r a o c a n a l de comunicaqão, previamen -

t e s e l e c i o n a d o de acordo com o s e u d e s t i n o e o a l g o r í t m o de d i r e -

cionamento u t i l i z a d o , permanecendo na f i l a c o r r e s p o n d e n t e ao ca-

n a l e s c o l h i d o p e l o p r o c e s s o de d i r e c i o n a m e n t o . Quando o c a n a l e s -

t i v e r d i s p o n í v e l p a r a e n v i a r uma mensagem e de conformidade com

uma p o l i t i c a e s t a b e l e c i d a é s e l e c i o n a d a uma mensagem que e s t á en-

f i l e i r a d a e imediatamente t r a n s m i t i d a p a r a o prõximo nodo ao l o n -

go do s e u caminho. E s t e p r o c e s s o v a i - s e r e p e t i n d o a t é que a men-

E x i s t e um t i p o p a r t i c u l a r de r e d e onde e s t a s mensagens

s ã o d i v i d i d a s em segmentos de tamanho f i x o denominados de "PACO-

TES", e cada um d e l e s pode s e r d i r e c i o n a d o independentemente a t r a

v& da r e d e p a r a o s e u d e s t i n o . E s t e p r o c e s s o é conhecido como

comutação de P a c o t e s . K L E I N R O C K ~ ~ . Aqui no B r a s i l a Ernbratel es -

t á t r a b a l h a n d o n a i m p l a n t a ç ã o d a RENPAC

-

Rede Nacional de Comuta -

ç ã o de P a c o t e s , c u j a a t i v a ç ã o e s t á p r e v i s t a p a r a o segundo semes-

t r e de 1984. A p r i n c i p a l vantagem d e s t e t i p o de comunicação en-

t r e o s d i v e r s o s l o c a i s de uma r e d e e s t ã no f a t o de que o s v á r i o s

p a c o t e s , que c o n s t i t u e m uma mensagem i n t e i r a podem s e r i m e d i a t a -

mente t r a n s m i t i d o s p a r a o próximo nodo de comutação de s u a r o t a

a t é o s e u d e s t i n o , em vez de t e r que e s p e r a r em cada nodo p o r on-

de p a s s a r , que t o d a a mensagem s e j a r e c e b i d a p a r a p r o s s e g u i r . Ou

-

t r a s motivações que conduziram a e s t e t i p o de t é c n i c a podem ser

c i t a d o s :

-

F l e x i b i l i d a d e ;

-

Compartilhamento de r e c u r s o s da r e d e r e d u z i n d o c u s t o s de comunicaçÕes;

-

T a r i f a s dependem do u s o ;

-

E l i m i n a preocupações com o t i m i z a ç ã o de t o p o l o g i a ;

-

V i a b i l i z a a p l i c a ç õ e s de b a i x o t r á f e g o ;

-

V i a b i l i z a a p l i c a ç õ e s de b a i x o c u s t o .

Uma d e s c r i ç ã o d e t a l h a d a d a evolução d e s t a t é c n i c a , bem

como s e u p r o c e s s o de funcionamento pode s e r e n c o n t r a d o em DAVIES~',

TANENBAUM 7 9 , 8 0 .

0 s computadores que c o n s t i t u e m a Sub-rede de Recursos

s ã o g e r a l m e n t e denominados de "Hospedeiros", t o d o s e l e s d e s e j a n d o

p r o d u z i r ou consumir informações. P a r a que e s t e i n t e r c â m b i o t o r -

elementos que c o n s t i t u e m o S i s t e m a , s ã o implantados nos s i s t e m a s

o p e r a c i o n a i s d e s t e s computadores um c o n j u n t o de procedimentos ne-

c e s s á r i o s p a r a executarem a s r o t i n a s de ~ n i c i a l i z a ç ã o , ~ a n u t e n ç ã o

e ~ i n a l i z a ç ã o do S o f t w a r e de ~ o m u n i c a ç ã o . A e s t a s r e g r a s e pro-

ceãimentos, que i r ã o c u i d a r dos d i v e r s o s a s p e c t o s da comunicação,

dá-se o nome de P r o t o c o l o s . E n t r e e s t e s a s p e c t o s podemos enume-

r a r :

-

Que t i p o de unidade de informação deve ser t r o c a d a en -

t r e o s componentes;

-

Que convenções devem s e r u t i l i z a d a s s o b r e d e f i n i ç õ e s de c ó d i g o s , formatos de mensagens, v e l o c i d a d e s de

t r a n s m i s s õ e s , e t c .

-

E s t a b e l e c e r uma forma de endereçamento que p e r m i t a a s e n t i d a d e s s e r e f e r e n c i a r e m ;

-

E s t a b e l e c e r mecanismos de r e c u p e r a ç ã o de e r r o s que ga

-

r a n t i r ã o a uma mensagem chegar ao s e u d e s t i n o de f o r -

ma c o r r e t a ;

-

O f e r e c e r um s e r v i ç o de s e q u e n c i a ç ã o , ou s e j a , garan-

t i r que a s mensagens cheguem ao s e u d e s t i n o ordenada-

mente ;

-

E x e r c e r um c o n t r o l e de f l u x o , c o n t r o l e de p r i o r i d a d e , e t c .

A 0 r g a n i zação I n t e r n a c i o n a l p a r a a ~ a d r o n i zação (ISO) de -

f i n i u uma a r q u i t e t u r a chamada ~ n t e r c o n e x ã o de S l s t e m a s Abertos

-

(OSI) em s e t e camadas, como m o s t r a a f i g u r a 3 a s e g u i r , c u j a des-

3 1

c r i ç ã o d e t a l h a d a de cada camada pode s e r e n c o n t r a d a em DAVIES

,

CAMADAS CAMADAS UNIDADE _TROCADA MENSAGEM MENSAGEM MENSAGEM MENSAGEM Q U A D R O B I T

HOSPEDEIRO IMP IMP

I

HOSPEDEIRO

F i g u r a 3

E s t e s computadores hospedeLros podem a c e i t a r p r o c e s s a -

rnento de s e r v i ç o s que s ã o submetidos p o r u s u á r i o s denominados Lo-

c a i s e p o r u s u á r i o s denominados Remotos. O s s e r v i ç o s remotos, ou

sejam, a q u e l e s s e r v i ç o s submetidos p o r u s u á r i o s s i t u a d o s em e s t a

-

çÕes r e m o t a s , s ã o r e c e b i d o s como mensagens da Sub-rede de Comuni-

ca@es. A s s i m sendo e s t e t i p o d e s e r v i ç o r e q u e r um tempo a d i c i o -

n a 1 de .processamento n e c e s s á r i o p e l a u t i l i z a ç a o dos procedimentos

2 . 4 . 1

-

Componentes de uma Rede d e Computadores

2 . 4 . 1 . 1

-

P r o c e s s a d o r e s " H o s t "

D e um modo g e r a l o s p r o c e s s a d o r e s d i t o s " H o s t " ou h o s p e

d e i r o s c a r a c t e r i z a m - s e p o r p o s s u i r e m uma memória i n t e r n a , serem

c o n e c t a d o s a uma s g r i e de equipamentos c a p a z e s de a r m a z e n a r g r a n _- de q u a n t i d a d e de i n f o r m a ç õ e s e d i s p o r e m de v á r i o s r e q u i s i t o s d e

Hardware, e s p e c i a l m e n t e v o l t a d o s ao a t e n d i m e n t o de f u n ç õ e s d e co-

municação e f a c i l i d a d e s de c o n t r o l e de t r a n s m i s s ã o .

2 . 4 . 1 . 2

-

P r o c e s s a d o r e s "Front-End"

Cada computador da r e d e , e s t e j a e l e a t u a n d o como um p r o -

c e s s a d o r de comunicação ou como t e r m i n a l , c o n e c t a - s e à r e d e p o r

meio de alguma forma d e TCU ( T r a n s m i s s i o n C o n t r o l U n i t )

,

c u j a f u n _- ç ã o é p r o v e r o c o n t r o l e de comunicação dos dados do p r o c e s s a d o r

h o s p e d e i r o p a r a um s i s t e m a e x t e r n o l o c a l .

Quando e s t a s T C U s s ã o d o t a d a s de c a p a c i d a d e a d i c i o n a l de

p r o c e s s a m e n t o , recebem a denominação de p r o c e s s a d o r Front-End. iks -

t e modo m u i t a s d a s f u n ç õ e s q u e n a s TCUs s ã o e x e c u t a d a s p o r l ó g i c a

d e Hardware, passam a ser e x e c u t a d a s p o r f u n ç õ e s d e S o f t w a r e , o

que p r o p i c i a m a i o r f l e x i b i l i d a d e p a r a i n t e r f a c i a r uma gama m a i o r

d e t r a n s m i s s õ e s e l i n h a s .

2 . 4 . 1 . 3

-

C o n c e n t r a d o r e s e M u l t i ~ l e x a d o r e s

O a l t o c u s t o d a s l i n h a s de comunicaçÕes é a t u a l m e n t e um

dos m a i o r e s p r o b l e m a s n a i m p l a n t a ç S o de uma r e d e d e comunicação de

vés de um e l o de comunicação i n d e p e n d e n t e , a a t i v i d a d e média em

cada um d e s s e s e l o s será excessivamente b a i x a . O modo como o s

t e r m i n a i s s ã o usados pode v a r i a r b a s t a n t e e algumas l i n h a s podem

f i c a r i n a t i v a s d u r a n t e longos p e r í o d o s , com nenhum ou pouquissimo

f l u x o de informação e n t r e o t e r m i n a l e o computador. Se o s p e r í o -

dos a t i v o s das v á r i a s l i n h a s nunca coincidem, é p o s s í v e l comutar

uma h i c a l i n h a p a r a a t e n d e r a v á r i o s t e r m i n a i s .

Existem duas formas de s e f a z e r a comutação. A p r i m e i

_-

r a d e l a s é quando a capacidade da l i n h a de s a í d a excede a soma das

c a p a c i d a d e s de t o d a s a s l i n h a s de e n t r a d a . Nesta modalidade o co

_-

mutador e x e c u t a a s funções de m u l t i p l e x a d o r . E s t a d i v i s ã o pode

s e r f e i t a de duas formas a m u l t i p l e x a ç ã o p o r tempo e a m u l t i p l e x a -

ção p o r f r e q a ê n c i a .

A segunda modalidade de comutar a l i n h a envolve o arma _- zenamento das mensagens r e c e b i d a s dos t e r m i n a i s p a r a p o s t e r i o r e n -

v i o ao computador c e n t r a l . E s t a modalidade denomina-se Concentra -

d o r , que é um d i s p o s i t i v o com " b u f f e r s " de armazenamento que a l t e

-

r a a v e l o c i d a d e de t r a n s m i s s ã o de uma mensagem. O s concentrado-

r e s g e r a l m e n t e s a o d o t a d o s de capacidade de processamento l o c a l

e s u a v e l o c i d a d e é s u f i c i e n t e m e n t e r á p i d a p a r a que possam a c e i t a r

mensagens simultaneamente de v á r i o s t e r m i n a i s de b a i x a v e l o c i d a d e ,

ou que possuam um f a t o r de demanda também r e d u z i d o .

2 . 4 . 1 . 4

-

S i s t e m a s de ~ o m p u t a ç ã o Remota

O termo computação remota r e f e r e - s e a duas c l a s s e s de s i s t e m a s de processamento l o c a l i z a d o s remotamente. Um é o t r a d i

-

c i o n a l R J E (Remote Job E n t r y )

.

O o u t r o é o s i s t e m a de computação remoto que pode o p e r a r t a n t o no modo " s t a n d a l o n e " q u a n t o p a r t i c i -

pando da r e d e .

Os R J E não s ã o programáveis e s ã o l i m i t a d o s a uma l e i t o _- r a de c a r t õ e s como forma de e n t r a d a e uma i m p r e s s o r a como forma

de s a í d a .

Um s i s t e m a de computação remota, d i f e r e n t e m e n t e do R J E , é programável e capaz de p r o c e s s a r uma s é r i e de a p l i c a ç õ e s que de

o u t r o modo t e r i a m que s e r f e i t a s p e l o " h o s t " . A s s i m e l e l i b e r a

não apenas a c a r g a n a s l i n h a s de comunicação, mas também a q u e l a

p a r t e do processamento que pode s e r f e i t a remotamente, g e r a l m e n t e

mais próxima ao ponto de origem.

2 . 4 . 1 . 5

-

Terminais

O equipamento t e r m i n a l é um dos a s p e c t o s mais c r í t i c o s

de um s i s t e m a de comunicação de dados. I s s o s e deve a o grande nú -

mero e v a r i e d a d e dos d i f e r e n t e s t i p o s b á s i c o s dos t e r m i n a i s d i s p o _- n í v e i s no mercado. Basicamente, um t e r m i n a l é q u a l q u e r e s t a ç ã o

f i n a l em uma r e d e de comunicação. Sua função p r i n c i p a l é de s e r

f o n t e ou d e s t i n o de dados, i s t o é, um ponto de e n t r a d a ou s a í d a p a r a a informação que c r u z a a r e d e . Segundo o t r a b a l h o de WAIWW-

R I G H T 8 3 e x i s t e m d i f e r e n t e s c l a s s e s de t e r m i n a i s , a s a b e r :

-

Terminais não C o n t r o l a d o s

-

E s t e é o grupo de t e r m i n a i s mais s i m p l e s ; nao possuem

" b u f f e r s " de armazenamento nem s ã o e n d e r e ç á v e i s . A medida que wna

t e c l a é p r e s s i o n a d a , o s c o r r e s p o n d e n t e s " b i t s " d a q u e l e c a r a c t e r

s ã o jogados p a r a l e l a m e n t e ou s e r i a l m e n t e na l i n h a . SÔ podem s e r

-

T e r m i n a i s com b u f f e r e e n d e r e ç á v e i s

E s s e s t i p o s d e t e r m i n a i s p r o p i c i a m algumas f a c i l i d a d e s

de e d i ç ã o e , g r a ç a s a o b u f f e x d e armazenamento, é p o s s í v e l i m p l e -

mentar formas m a i s s o f i s t i c a d a s de d e t e ç ã o de e r r o s . Podem s e r

u t i l i z a d o s em l i n h a s m u l t i p o n t o uma v e z q u e s ã o e n d e r e ç á v e i s .

-

T e r m i n a i s s e m i - i n t e l i g e n t e s

s ã o o s t e r m i n a i s g e r a l m e n t e u t i l i z a d o s e m s i s t e m a s de

e n t r a d a remota de job e , além d a s c a r a c t e r í s t i c a s d a c l a s s e a n t e -

r i o r , possuem alguma c a p a c i d a d e de r e c o n h e c i m e n t o d e mensagens e

v a l i d a ç ã o de d a d o s .

-

T e r m i n a i s i n t e l i g e n t e s E s t a c l a s s e d e t e r m i n a i s pode t e r c o n e c t a d a s a s i d i v e r

-

s o s v í d e o s , u n i d a d e s d e armazenamento d e massa, l e i t o r a de c a r -

t õ e s ,

i m p r e s s o r a , u n i d a d e s de f i t a c a s s e t e , e t c . P o s s u i também c a p a c i d a d e de p r o c e s s a m e n t o " s t a n d a l o n e " .

2 . 5

-

CONCEITO DE SISTEMAS DISTRIBUÍDOS

A p a l a v r a S i s t e m a é amplamente u t i l i z a d a , no vocabulá-

r i o contemporâneo, p a r a d e s c r e v e r m u i t a s c o i s a s e m uma v a r i e d a d e

de campos d a a t i v T d a d e humana. A s s i m n ó s encontramos o s chamados

S i s t e m a s de T r a n s p o r t e , S i s t e m a s E d u c a c i o n a i s , S i s t e m a s ~ u r i d i c o s ,

S i s t e m a s de Computadores, e t c .

Todos o s d i v e r s o s t i p o s d e S i s t e m a s , c a d a um d e l e s exe-

c u t a n d o f u n ç õ e s bem d i s t i n t a s , possuem n a r e a l i d a d e um c o n j u n t o

de c a r a c t e r í s t i c a s comuns, d e f i n i d a s p o r MATTHEWS 6 5

,

e q u e po- dem s e r s i n t e t i z a d a s n o s s e g u i n t e s i t e n s :

-

Um s i s t e m a é composto de uma s&ie de componentes i n - t e r r e l a c i o n a d o s ;

-

A s a t i v i d a d e s de um s i s t e m a s ã o coordenadas segundo um c o n j u n t o de r e g r a s p r é - e s t a b e l e c i d a s ;

-

O c o n c e i t o de s i s t e m a envolve um ambiente e x t e r n o e um ambiente i n t e r n o ;

-

Um s i s t e m a envolve f l u x o de informações;

-

Um s i s t e m a tem um o b j e t i v o .

Dentro d e s t e enfoque de s i s t e m a d e s c r i t o acima podemos

c o n c e i t u a r um S i s t e m a de Processamento de Dados ~ i s t r i b u í d o como

um c o n j u n t o de funções de processamento, implementadas a t r a v é s de

um determinado número de d i s p o s i t i v o s i n t e r r e l a c i o n a d o s

,

t a l que cada um d e l e s é r e s p o n s á v e l p e l a execução de p a r t e d a s n e c e s s i d a -

des t o t a i s de processamento.

A e s s z n c i a d e s t a d i s t r i b u i ç ã o de r e c u r s o s e s t á na s u a

capacidade de p e r m i t i r que cada l o c a l e x e c u t e independentemente - u ma s i g n i f i c a n t e p a r c e l a de t r a b a l h o e que cada l o c a l , de alguma

forma, c o n f i e a t é c e r t o l i m i t e no processamento e x e c u t a d o em ou-

t r o l o c a l .

O ambfente adequado p a r a q u e se desenvolva o t i p o d e s i s -

tema d e f i n i d o acima r e q u e r um c o n j u n t o de d i s p o s i t i v o s , i n t e r a g i n -

do a t r a v é s de um s u b s i s t e m a de comunicação, c u j a s funções envol-

vem processamento e d i s t r i b u i ç ã o de informações. E s s a s funções

s ã o e x e c u t a d a s a p a r t i r de pontos f i s i c a m e n t e remotos e n t r e s i , o n -

de o c o n c e i t o de remoto, n e s t e c o n t e x t o , pode i m p l i c a r em d i s t â n

c i a s que variam desde a l g u n s metros a m i l h a r e s de q u i l ô m e t r o s . Ca -

h a b i l i d a d e p a r a e x e c u t a r a t a r e f a r e q u e r i d a em determinado l u g a r .

2 . 6

-

OBJETIVOS DE UM SISTEMA DE PROCESSAMENTO DISTRIBUÍDO

E m g e r a l a s empresas apresentam s e u s o b j e t i v o s de S i s t e -

ma de Processamento D i s t r i b u í d o , como o de l e v a r a informação c e r -

t a p a r a o l u g a r c e r t o , no tempo c e r t o com o menor c u s t o .

E n t r e t a n t o e s t a d e s c r i ç ã o não o f e r e c e uma o r i e n t a ç ã o

r e a l . Na v e r d a d e , a t e n t a t i v a de p r o d u z i r um s i s t e m a que s i m u l t a -

neamente o f e r e ç a a maximização dos s e r v i ç o s e a minimização dos

c u s t o s , não é uma t a r e f a f á c i l e c o n t i n u a sendo, um grande desa-

f i o p a r a o s p r o j e t i s t a s de s i s t e m a s .

A minimização dos c u s t o s em S i s t e m a s d-e Processamento

D i s t r i b u í d o s i m p l i c a em uma comunicação de b a i x o c u s t o , uma e s t r u -

t u r a de armazenamento que não e n v o l v a a r e p l i c a ç ã o de a r q u i v o s ,

poucos equipamentos e uma r e d u z i d a t a x a de t r a n s m i s s ã o . Por s u a

vez a maximização dos s e r v i ç o s e s t a mais compromissada com o s f a -

t o r e s que conduzirão o s i s t e m a , n a execução de s u a s t a r e f a s , a a 1 -

c a n ç a r o mais a l t o í n d i c e de r a p i d e z e e f i c i ê n c i a .

O s a u t o r e s que escrevem s o b r e S i s t e m a s de Processamento

D i s t r i b u í d o s , p r i n c i p a l m e n t e no que s e r e f e r e a formulação matemá -

t i c a do modelo, concentram basicamente a s u a a t e n ç ã o n a minimiza

-

ção dos c u s t o s , sejam de armazenamento, minimizando a r e p l i c a ç ã o

de a r q u i v o s , sejam de t r a n s m i s s ã o , com a maximização da r e p l i c a -

-

çao. Contudo o processamento d i s t r i b u í d o , como p a r t e i n t e g r a n t e

do planejamento da e s t r a t é g i a da empresa, p a s s a a t e r uma r e l e v a n -

t e i m p o r t â n c i a . A s s i m sendo aumentando-se um pouco o s c u s t o s , o

c u s t o s nem sempre é a melhor r e s p o s t a , um Sistema de Processamen -

t o D i s t r i b u í d o deve s e r p r o j e t a d o não p a r a a máxima economia no

p r e s e n t e mas s i m p a r a a máxima f l e x i b i l i d a d e no f u t u r o .

O o b j e t i v o deve p o r t a n t o s e r de£ i n i d o mais cuidadosamen

t e , i n t r o d u z i n d o - s e o c o n c e i t o de S i s t e m a e f i c i e n t e onde a e f i c i

ê n c i a de um Sistema é uma q u e s t ã o da r e l a ç ã o e n t r e a s s u a s E n t r a -

das e s a í d a s . E s c l a r e c e n d o - s e q u a i s s ã o a s s a í d a s e e n t r a d a s em

um s i s t e m a podemos aproximar-mos da d e f i n i ç ã o de um o b j e t i v o c l a -

r o p a r a e s s e S i s t e m a .

Podemos d e f i n i r a s e n t r a d a s como sendo o c o n j u n t o de ob -

j e t o s f o r n e c i d o s ao S i s t e m a . E s t e s r e c u r s o s s ã o submetidos a um

determinado processamento alcançando-se no f i n a l , o r e s u l t a d o e s -

perado ( s a í d a )

.

E s t a c a r a c t e r i z a ç ã o de S i s t e m a s a t r a v é s de um en -

foque e n t r a d a - s a í d a é b a s t a n t e u t i l i z a d a na abordagem de Sistemas.

Uma grande p a r t e dos S i s t e m a s d e s e n v o l v i d o s d e n t r o de

uma abordagem ~ i s t ê m i c a , envolve um p r o c e s s o a d i c i o n a l de r e a l i -

mentação. Neste p r o c e s s o a s s a í d a s s ã o a v a l i a d a s , comparando-se

com determinados c r i t é r i o s , c u j o s r e s u l t a d o s s e r v i r ã o de b a s e pa-

r a s e i n t r o d u z i r m o d i f i c a ç õ e s n a e n t r a d a do S i s t e m a . A f i g u r a 4

a s e g u i r i l u s t r a e s t e t i p o de enfoque, a p l i c a d o a um S i s t e m a de

- DE ARMAZENA- MENTO - DE ARQUIVOS - DE COMUNICAÇ~~O - DE CAPACIDADE DE PROCESSAMENTO I ENTRADA - COMPUTADORES - L O C A I S - ARQUIVOS - COMUNICAÇ~ES - FLUXOS DE INFORMAÇ~ES

I-

VOLUME DE DADOS

I

- ECONOMIA

- EXIQUIBILIDADE _I SAIDA SISTEMA D E PROCESSAMENTO DISTRIBU~DO F i g u r a 4 Podemos a g o r a e s t a b e l e c e r uma d e f i n i ç ã o p a r a o o b j e t i v o de um S i s t e m a de Processamento ~ i s t r i b u í d o o q u a l demonstra em

termos g e r a i s uma formulação d a s metas a serem a t i n g i d a s .

O o b j e t i v o de um Sistema de Processamento ~ i s t r i b u í d o d e n -

t r o de uma empresa é o f e r e c e r o r e s u l t a d o d e s e j a d o p e l o Sistema de

~ n f o r m a ç õ e s de forma econômica e m termos de c u s t o s de armazenamen-

t o , c u s t o s d-e a p l i c a c õ e s e c u s t o s de comunicação, n a v e l o c i d a d e r e -

q u e r i d a .

E s s e s o b j e t i v o s podem s e r a t i n g i d o s a t r a v é s de um conjun -

t o de d e c i s õ e s , s o b r e a r q u i v o s , s e u conteúdo, u t i l i z a ç ã o , l o c a l i z a -

i n t e r c o n e c ç ã o dos computadores, de forma a a t i n g i r e f i c i e n t e s i n -

d i c e s de:

-

Desempenho, como sendo a h a b i l i d a d e de p r o c e s s a r t r a n

_-

s a ç õ e s a uma dada t a x a , d e n t r o de um determinado tem-

po. ( throughput- tempo de r e s p o s t a ) ;

-

Economia, como sendo a c a p a c i d a d e p a r a p r o d u z i r um a- dequado desempenho a um a c e i t á v e l c u s t o ;

-

E x e q u i b i l i d a d e , como sendo a c a p a c i d a d e de p r o d u z i r um s i s t e m a possuindo o s r e q u i s i t o s de desempenho, den

t r o de um a c e i t á v e l c u s t o , com o s r e c u r s o s d i s p o n i -

v e i s ;

-

U t i l i d a d e , como sendo a c a p a c i d a d e do s i s t e m a p a r a p r o -

d u z i r o desempenho d e s e j a d o d u r a n t e uma _{a c e i t á v e l p r g}

porção de s u a v i d a o p e r a c i o n a l ;

-

F l e x i b i l i d a d e , como sendo a c a p a c i d a d e do s i s t e m a pa- r a c o n v i v e r com a mudança no f l u x o das t r a n s a ç õ e s e

com mudança ou i n c l u s ã o de novas a p l i c a ç õ e s ou a i n d a

a u t i l i z a ç ã o de novas t e c n o l o g i a s .

Podemos tambgm e s t a b e l e c e r , de acordo com a d e f i n i ç ã o e

o s o b j e t i v o s de um S i s t e m a de Processamento ~ i s t r i b u i d o que s u a a r q u i t e t u r a s e r á função:

-

da d i s p e r s ã o g e o g r á f i c a da empresa;

-

das c a r a c t e r í s t i c a s das a p l i c a ç õ e s ;

-

do volume de dados a s e r p r o c e s s a d o ;

-

do g r a u de complexidade das o p e r a ç õ e s ;

-

da t a x a de t r a n s m i s s ã o ;

-

da t a x a de a t u a l i z a ç ã o e c o n s u l t a aos a r q u i v o s .

2.7

-

RAZÕES QUE CONDUZIRAM AO PROCESSAMENTO DISTRIBUÍDO

Muitas organizações mantém até o presente momento uma po -

lítica centralizada no emprego dos seus recursos de computação. Ou -

tras, com o passar dos tempos, introduziram novas técnicas em seus modelos de processamento de dados.

O primeiro tipo de comportamento se deve ao fato de que

os projetistas de sistemas acreditam que poucos e grandes computa -

dores são capazes de realizar o trabalho de diversos e pequenos com -

putadores por um custo menor. Os que defendem este ponto de vista oferecem também diversas razões para procurar inibir o processo de distribuição. Entre elas incluem-se os da conversão dos sistemas centralizados existentes, a tendência de que os pequenos sistemas venham a se tornar centros de computação, o impedimento de imple- mentar Banco de Dados em pequenos computadores e a dificuldade de

uma definição clara dos limites de aplicação em cada local. Além

disso acreditam não ser uma tarefa fácil a coordenação das aplica -

ções sobre diversos locais de forma a atender as necessidades de

processamento de dados da organização.

A outra forma de se conduzir é conseqflência de que recen -

tes evidências indicam que a centralização não é necessariamente

o melhor caminho. O desenvolvimento das telecomunicações associa -

do ao baixo custo dos componentes de hardware, generalizando a fa-

bricação dos mini e microcomputadores, tem sido primordial à dis-

tribuição da capacidade de processamento. A principal vantagem de utilização dos mini e microcomputadores em um Sistema ~istribuído

é oferecer ao usuário uma adequada potência de computação para as

aplicações em questão. Além disso os mini e microcomputadores ho- je passaram a não mais se enquadrar na chamada lei de Grosch.

Em 1953 o Dr. Herbert Grosch publicou sob a denominação de "lei de Grosch" um princípio sobre economia de escala em compu-

tadores. Este princípio estabelece que o poder de processamento

de dados de um computador é proporcional ao quadrado do seu preço.

Ou seja, se um computador X custa duas vezes mais do que o computa _{- -} dor - Y, podemos esperar que _- X seja quatro vezes mais poderoso que

Y. Este princípio descrito na lei de Grosch foi testado por Ken

- -

neth Knight em 1966 e posteriormente por Harvey Golub e Paul Stone

_-

man em 1971, que comprovaram a sua validade geral.

Recentemente o advento da tecnologia LSI (Large Scale In _- tegration) na produção de rnicroprocessadores veio a colocar em dú-

vida a aplicabilidade da lei de Grosch de forma global. Esta tec _-

nologia tem a particularidade que o custo de produção independe da

complexidade do circuito LSI em questão. Assim componentes que se _-

jam mais complexos custam mais caros que outros mais simples, uni-

camente por que no seu preço tem que ser amortizado um montante

maior referente a pesquisa e desenvolvimento. No caso em que o

mercado para um determinado componente LSI seja muito grande, a

parcela do preço responsável pela amortização do desenvolvimento

torna-se irrisória, e o preço global do componente bastante reduzi _-

do.

Tal é o caso para os microprocessadores que hoje inte-

gram vários mini e microcomputadores. No estágio atual da tecnolo _-

gia LSI, somente os mini e microcomputadores podem se utilizar de

um microprocessador como UCP. Vale mencionar que existem configu _-

rações de UCP e memória de microprocessadores hoje por US$400.00

A s s i m a l e i de Groscn c o n t i n u a a s e r v á l i d a p a r a o s com-

p u t a d o r e s médios e de grande p o r t e , mas s o f r e uma r e v e r s ã o n a c a t e

-

-

g o r i a dos mini e microcomputadores. Deste modo n e s t a c a t e g o r i a e

mais vantagem d e s c e n t r a l i z a r processamento de dados em v á r i o s com-

Entretanto as razões que conduzem a uma política de des-

centralização ou distribuição dos recursos e atividades de proces _-

samento de dados, devem ser analisadas por outros ângulos que não seja exclusivamente o do baixo custo dos elementos eletrônicos que o constituem. Entre estas razões podemos enumerar:

-

Segundo a estrutura da organização;

-

Os custos de comunicações;

-

Capacidade e limitações envolvidas no sistema;

-

Relação preço desempenho;

-

Tempo de resposta;

-

Crescimento modular.

2 . 7 . 1

-

Segundo a estrutura da Organização

Conceitualmente nos sistemas de organização centralizada,

um dos componentes, que é o subsistema principal, representa o pa

pel dominante e que pode deixar em segundo plano os outros compo- nentes. Nestas condições

o

subsistema principal 6 o centro das o-

perações, tudo é função dele, ficando os subsistemas secundários

como satélites em torno das operações centrais. Estas caracterís _-

ticas fazem, com o passar dos anos, que o tamanho do subsistema

principal da organização cresça significantemente, passando a ser

o coração da empresa. No caso particular de uma organização que

utiliza o processamento de dados de forma centralizada é comum a-

contecer que todos os setores da empresa se tornem dependentes do setor responsável pelo computador, como está representado na figu- ra 6 a seguir.

Figura 6

Em muitos casos, onde esse crescimento ocorre, principal _-

mente pela automatização de todos os negócios da empresa, caracte-

riza-se um gigantismo no Órgão responsável pelo processamento de

dados e uma consequente perda de controle. Desta forma a conduta

da alta administração, tem sido no sentido de dar maior representa -

tividade ao setor de processamento de dados, a fim de garantir o

controle sobre seus próprios recursos de computação. Mais e mais