4/11/2010. Computadores de grande porte: mainframes e supercomputadores. Sistemas Computacionais Classificação. Sistemas Computacionais Classificação

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Arquitetura de Computadores

Computadores de grande porte:

mainframes e supercomputadores

Prof. Marcos Quinet

Universidade Federal Fluminense – UFF Pólo Universitário de Rio das Ostras - PURO

Quanto ao princípio de construção

Computador Analógico:

Representa variáveis por meio de analogias físicas.

Trata-se de uma classe de computadores que resolve problemas referentes à condições físicas, por meio de quantidades mecânicas ou elétricas, utilizando circuitos equivalentes como analogia ao fenômeno físico que está sendo tratado.

A informação é recebida e processada de um modo

contínuo.

A informação pode ser, por exemplo, um conjunto de valores de corrente elétrica, de temperatura ou de velocidade.

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Computador Digital:

Processa informações representadas por combinações de dados discretos ou descontínuos.

Mais especificamente: trata-se de um dispositivo projetado para executar sequências de operações lógicas e aritméticas.

Estes computadores são bastante versáteis e por isso são muito mais utilizados do que os computadores analógicos.

Normalmente, quando não é feita qualquer referência à natureza do computador subentende-se que se trata de um computador digital.

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Quanto ao âmbito

Computadores de âmbito específico

Computadores desenhados para desempenhar um conjunto muito reduzido de tarefas.

Utilizados, por exemplo, no controle de mecanismos industriais e em cálculos científicos.

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Computadores de âmbito geral

Computadores capazes de desempenhar uma grande variedade de tarefas, através da execução de um grande número de programas.

Classe de computadores bastante utilizados em escritórios, escolas e no uso residencial

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Os computadores também podem ser classificados quanto à utilização:

◦ Computador Científico - dirigido ao emprego em áreas de cálculos e pesquisas científicas, nas quais são requeridos resultados de maior precisão e pequeno volume de entrada e saída de dados.

◦ Computador Comercial - constitui a grande maioria dos equipamentos utilizados nas empresas, caracteriza-se por permitir o trato rápido e seguro de problemas que comportam grande volume de entrada e saída de dados.

A maioria dos fabricantes hoje dispõe de produtos – ditos

de uso geral – que podem ser empregados tanto na área

científica quanto na área comercial.

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6 Quanto ao Porte Supercomputadores; Mainframes; Minicomputadores; Estações de trabalho; Computadores pessoais: • Desktop; • Notebook; • Palmtop.

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Supercomputadores e Mainframes

• Os mainframes nasceram em 1946 e foram sendo aperfeiçoados. Em 7 de abril de 1964, a IBM apresentou o System/360, mainframe que, na época, foi o maior projeto de uma empresa. Desde então, outras empresas, como a HP e a Burroughs (atual Unisys), lançaram seus modelos de mainframe. Existem mainframes em operação no mundo inteiro.

• Contemporâneos aos /360 da IBM foram os Burroughs B-200, B-300 e B-500 (de pequeno porte) e os B-5500 (de grande porte).

• Posteriormente a IBM lançou a série /370, e a Burroughs por sua vez lançou as máquinas de terceira geração: 3500 e 6500, sucedidas pela série 700: 3700 e B-6700.

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Supercomputadores e Mainframes

• No fim da década de 70, ao mesmo tempo que cresciam os sistemas destinados a grandes corporações, começaram a reduzir o tamanho de uma série das máquinas para chegar a clientes menores: a IBM lançou o /3 e a Burroughs a série 1700 e posteriormente o B-700, máquinas de quarta geração, cujo software básico era escrito em MIL (Micro Implemented Language) e SDL (Software Development Language). Foram as primeiras máquinas Burroughs microprogramáveis, o que lhes dava uma flexibilidade ímpar. Essas máquinas marcaram o início do uso de circuitos integrados com tecnologia TTL com integração em média escala (MSI).

• Hoje, segundo especialistas, há uma forte tendência de crescimento para este setor, inclusive com as novas versões do Cobol (principal linguagem usada nos Mainframes) usando ambiente gráfico.

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Supercomputadores e Mainframes

• A distinção entre supercomputadores e mainframes não é clara e direta, mas geralmente falando, os supercomputadores são utilizados na solução de problemas em que o tempo de cálculo é um limite, enquanto os mainframes são utilizados em tarefas que exigem alta disponibilidade e envolvem alta taxa de transferência de dados (internos ou externos ao sistema).

• Como consequência:

• os supercomputadores são mais complexos do ponto de vista do programador;

• os supercomputadores são otimizados para realização de tarefas complicadas utilizando principalmente a memória, enquanto os mainframes são otimizados para realizar tarefas que acessam grandes quantidades de informação oriunda de bases de dados;

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Supercomputadores e Mainframes

• as tarefas executadas pelos supercomputadores toleram interrupções (por exemplo, cálculos de modelos de previsão de aquecimento global ou pesquisa acadêmica). Os mainframes executam tarefas que exigem alta disponibilidade, podendo executar serviços continuamente por anos (por exemplo, sistemas de emissão de passagens aéreas ou processamento de cartões de crédito);

• os supercomputadores são construídos para atender uma finalidade específica. Os mainframes são construídos para realizar uma grande variedade de tarefas de execução diária;

Supercomputadores e Mainframes

os mainframes suportam totalmente o software antigo (no caso da IBM, inclusive aplicações escritas na década de 60) convivendo com novas versões. No caso dos supercomputadores, a tendência é ignorar a compatibilidade retroativa de software no projeto de novos sistemas;

normalmente os supercomputadores são utilizados em aplicações científicas e militares, enquanto os mainframes são voltados a aplicações civis, sejam governamentais ou empresariais;

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Mainframes

(Computadores de Grande Porte)

São sistemas projetados para manusear considerável volume de dados e executar simultaneamente programas de uma grande quantidade de usuários.

Utilizados por grandes empresas que necessitam armazenar grande quantidade de informação e ter um acesso rápido à ela.

Os usuários acessam o mainframe através de terminais. Um mainframe possui à ele conectado uma grande quantidade de terminais.

Mainframes

Ao contrário dos supercomputadores, são de âmbito extenso, utilizadas em grandes organizações como bancos, companhias de seguros e centros de investigação.

◦ Exemplos: Sistemas IBM 3090 e Control Data CDC

Mainframes são projetados para sistemas de médio/grande porte, apresentando grande capacidade de processar quantidades de informações com rapidez e solidez de até 1 Tflops* (um trilhão de cálculos por segundo)

* sistemas IBM, dez/2008

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Mainframes também podem ser classificados de

acordo com o tipo de terminal de acesso que utiliza:

Terminal burro: todo o processamento é feito no mainframe. O terminal apenas é um meio de entrada e visualização dos dados.

Terminal inteligente: faz parte do processamento no terminal. Geralmente é um computador pessoal.

Mainframes

_{Características}

_{Características básicas}

_{básicas de um mainframe}

_{de um mainframe}

Servidor Corporativo com grande capacidade para processar transações.

Plataforma de Hardware e Software com maior índice de disponibilidade, segurança, escalabilidade e uso eficiente da energia.

Considerado o servidor de grande porte e de missão crítica.

Plataforma mais estável conhecida no mercado, usado por diversas empresas nos mais variados setores.

Atende a milhões de usuários com 1 único servidor e sistema operacional.

O primeiro ambiente a fazer virtualização, a mais de 40 anos.

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Mainframe Antigo

Cartão Perfurado

System IBM 3090

System IBM 3090 –

– refrigerado

refrigerado a

a

água

Mainframe Atual - IBM System z9-EC

• Até 54 Processadores (para aplicação)

• Até 512 Gb de memória

• Velocidade de Barramento até 172.8 Gb por segundo.

Alguns dados sobre

Alguns dados sobre mainframes

mainframes

Os 25 maiores bancos do mundo possuem mainframe.

23 dos 25 maiores varejistas mundiais também.

9 das 10 maiores empresas seguradoras globais usam.

Os 7 maiores bancos brasileiros usam.

As 3 maiores empresas de telecomunicações do Brasil.

Os grandes datacenters brasileiros, públicos e privados também.

Aplicações que rodam no mainframe no Brasil:

–Imposto de Renda, IPVA, Licenciamento, Contas de Telefone, Conta de Luz, Bilhetagem Eletrônica de Transportes, Folha de Pagamento, Conta Corrente Bancária, Operações de Débito e Crédito, Jogos On-line, Sistemas de Controle de Vendas e muitos outros.

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Computação de alto desempenho

Mainframes atendem aplicações comerciais de grande porte

Aplicações com necessidade de processamento superior aos equipamentos mais modernos

Necessidade de resolver problemas matemáticos relativos a processos reais

◦ Ex.: aerodinâmica, sismologia, meteorologia, física atômica e nuclear, etc.

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Computação

Computação de

de alto

alto desempenho

desempenho

Problemas caracterizados por:

◦ necessidade de alta precisão numérica;

◦ repetidas operações numéricas sobre em grande vetores de números;

◦ categoria conhecida como simulação de campos contínuos.

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Computação de alto desempenho

Exemplo:

◦ situações físicas podem ser descritas por uma superfície ou região em 3D;

◦ tal superfície é aproximada por uma matriz de pontos;

◦ um conjunto de equações define o comportamento físico da superfície em cada ponto;

◦ equações representadas como uma matriz de coeficientes e valores;

◦ operações sobre as matrizes soluciona o sistema de equações.

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Computação de alto desempenho

desenvolvimento dos supercomputadores;

Capacidade

de

processamento

de

Gflops/Tflops;

custo típico: entre US$ 10 e 15 milhões;

◦ Computador de grande porte: multiprogramação e uso intensivo de E/S;

◦ Supercomputador: otimizados para computação numérica.

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Supercomputadores

Os supercomputadores são máquinas de grande porte, capazes de processar grandes quantidades de informação a uma velocidade bastante elevada.

Estes computadores são de âmbito específico, realizando um grupo de tarefas reduzido.

Permite a execução das tarefas em menor tempo, através da execução em paralelo de diversas tarefas.

O paralelismo pode ser obtido em diversos níveis, com ou sem o uso de linguagens de programação paralelas.

Arquiteturas de diversos tipos, elaboradas para aplicações específicas, podem ser utilizadas para acelerar a execução dessas aplicações.

Computadores com grande capacidade de processamento, extremamente rápidos, com cálculos que envolvem milhares de variáveis e equações e milhares de medidas- uso científico e militar – de 136 a 160 T Flops.

Utilizados principalmente no campo científico, nos quais se destacam as simulações.

Outros exemplos de aplicação: previsão de tempo e modelagem tridimensional.

Possuem um tamanho muito grande e necessitam de condições especiais de funcionamento.

Exemplos: CRAY Y-MP e IBM 9021 22

Supercomputadores

Supercomputadores –

– características

características

gerais

Supercomputadores

Supercomputadores –

– características

características

gerais

◦ Este termo é geralmente confundido com cluster — um tipo de supercomputador criado a partir da cooperação de vários computadores convencionais.

◦ Os primeiros supercomputadores foram criados na década de 1960.

◦ O supercomputador japonês MDGrape-3 da Riken passa a ocupar a posição mais desejada de um supercomputador, o primeiro lugar. O supercomputador é resultado de uma parceria da Hitachi, da Intel e da NEC, e consegue atingir a marca de 1 petaflop. Para atingir essa marca foram usados "apenas" 4.808 processadores.

Supercomputadores

Supercomputadores –

– características

características

gerais

◦ uso limitado;

◦ mercado restrito;

◦ comparativamente, poucas máquinas estão em operação:

Centros de pesquisa, agências com fins tecnológicos ou científicos.

◦ constante evolução.

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Evolução dos Supercomputadores

Exemplos de supercomputadores

◦ MDGrape-3: em sua construção foram gastos 9 milhões de dólares, com o objetivo de ser utilizado pela indústria farmacêutica para criação de novas drogas.

Exemplos de supercomputadores

Earth Simulator: Supercomputador localizado

no

Japão

para

a

execução

de

modelos

climáticos globais, avaliando problemas de

aquecimento global, geofísica, atmosfera, etc.

◦ 640 nós (cada nó com 8 processadores vetoriais)

◦ Total de 5120 processadores

◦ 8 Gflop/s por processador

◦ Processamento máximo de 36 TFlop/s

◦ 16GB de memória compartilhada por nó

◦ Memória RAM total de 10 TB

◦ 1.6 PB de capacidade de armazenamento

◦ Área ocupada: 4 quadras de tênis

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Exemplos de supercomputadores

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◦ NEC SX-6 (INPE)

◦ Processa diariamente as previsões do Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC/Inpe)

◦ Capaz de rodar, além das previsões de tempo e clima, modelos de previsão ambiental.