Tendencias de Sistemas Distribuidos

Tuesday, November 21, 2006

Tendencias de Sistemas Distribuidos

UNIDAD VII
Tendencias de Sistemas Distribuidos

7.1 Arquitectura de multiprocesadores

¿QUÉ ES UN MULTIPROCESADOR?
Se denomina multiprocesador a un ordenador que cuenta con dos o más microprocesadores (CPU).Gracias a esto, el multiprocesador puede ejecutar simultáneamente varios hilos pertenecientes a un mismo proceso o bien a procesos diferentesUna computadora, conocida en algunos países como ordenador y en otros países como computador, es un sistema digital con tecnología microelectrónica capaz de procesar datos a partir de un grupo de instrucciones denominado programa.
La estructura básica de una computadora incluye microprocesador (CPU), memoria y dispositivos de entrada/salida (E/S), junto a los buses que permiten la comunicación entre ellos. En resumen la computadora es una dualidad entre hardware (parte física) y software (parte lógica), que interactúan entre sí para una determinada función.
La característica principal que la distingue de otros dispositivos similares, como una calculadora no programable, es que puede realizar tareas muy diversas cargando distintos programas en la memoria para que los ejecute el procesador.
¿QUÉ ES UN MICROPROCESADOR?
Un microprocesador es un circuito integrado construido en un pedazo diminuto de silicón. Contiene miles, o incluso millones, de transistores que se interconectan vía los rastros extrafinos de aluminio. Los transistores trabajan guardar y manipular datos juntos para que el microprocesador pueda realizar una variedad ancha de funciones útiles. El particular funciona un microprocesador realiza es dictado por software.
El primer microprocesador de INTEL fue los 4004. Se introdujo en 1971, y contuvo 2,300 transistores. El Pentium ® de hoy II procesador, por contraste, contiene 7.5 millones de transistores. Uno de los microprocesadores de las tareas más comunes realiza es servir como los "cerebros" dentro de las computadoras personales, pero ellos entregan "inteligencia" a los otros dispositivos innumerables también. Por ejemplo, ellos pueden dar su velocidad-dial del teléfono y opciones del redial, automáticamente pueden bajar el termostato de su casa por la noche, y pueden hacer su automóvil más seguro y más energía eficaz.
El Multiprocesador MADE [1,2], ha sido diseñado con el objetivo de procesar la información que reciba por el bus de datos a una elevada velocidad. Su principio de funcionamiento está basado en una arquitectura de detección de eventos [3]. La metodología de funcionamiento de esta arquitectura consiste en ejecutar ciertos procesos como respuesta a la detección de uno o más eventos. De esta manera no se tiene un sistema sincrónico que dependa de una única señal de sincronismo, sino que cada nodo procesador actúa independientemente en función de los procesos que le correspondan y hayan sido activados. La aparición de un evento determinado libera la ejecución de un nuevo proceso. De esta manera se economiza tiempo y se maximiza la utilización del Multiprocesador.El MADE en su primera etapa utilizaba la técnica de memoria compartida [3], con dos microcontroladores 8031 como unidades básicas de proceso, una memoria de programa para cada módulo y una memoria de datos compartidos que permitía coherencia entre los dos módulos. En la segunda etapa se integran los nodos de procesamiento en una sola unidad, de modo que se puede lograr una mayor velocidad de trabajo, suprimiendo problemas de velocidad de transmisión entre buses externos. De igual forma, se busca optimizar el manejo de memoria con una técnica de memoria compartida distribuida, reemplazando la memoria centralizada de la versión anterior.
7.2 Sistemas Distribuidos que integran arquitecturas multiprocesadores
La industria informática, ha tenido siempre un objetivo primordial, repetido a lo largo de toda su cadena (fabricantes de semiconductores, fabricantes de sistemas y usuarios): la búsqueda de la velocidad. Para alcanzar este objetivo se han invertido ingentes cantidades de recursos, hasta alcanzarlos límites físicos del silicio.Obviamente, la velocidad va ligada a las prestaciones, y por lo general, la primera ha sido la principal medida para decidirse por un sistema u otro. Sin embargo, por muy evidente que parezca, y dados los límites físicos de los semiconductores, las prestaciones pueden no estar forzosamente ligadas a la velocidad. Hoy es posible construir sistemas, que aún teniendo procesadores más "lentos" que otros, ofrezcan unas prestaciones significativamente superiores. Son los sistemas multiprocesador, que como su denominación indica, incorporan varios procesadores para llevar a cabo las mismas funciones.No es un concepto nuevo, ya que los "mini computadores" construidos por compañías como NCR, Sequent y Stratus, ya empleaban varios nodos de proceso como alternativas económicas a otros productos de otras compañías. Sin embargo, aquellos sistemas aún duplicaban recursos caros del sistema, como memoria y dispositivos de entrada/salida, y por tanto, confinaban los sistemas multiprocesador al mundo de los sistemas de alto nivel.Ahora, y en gran medida gracias a los procesadores de arquitectura RISC, el soporte multiprocesador es una solución integrada y fácilmente disponible en estaciones de trabajo de sobremesa, que resuelve, a través de hardware VLSI, los complejos problemas de compartición de recursos (memoria compartida) de aquellas primeras máquinas.Evidentemente, estas mejoras en el hardware, para ser funcionales, requieren importantes desarrollos en el software, y de hecho, muchos sistemas operativos admiten extensiones multiproceso (Match, SCO, Solaris, System V,etc.), que proporcionan paralelismo "en bruto" (asignando múltiples tareas a múltiples procesadores) a nivel del sistema operativo.
Las aplicaciones escritas para facilitar el paralelismo en su ejecución, incrementan significativamente las prestaciones globales del sistema; esto es lo que se denomina multi-enhebrado (multithreading), que implica dividir una sola aplicación entre varios procesadores. Sin embargo, los desarrolladores de software y programadores de aplicaciones sólo han comenzado a explorar las vastas posibilidades de incremento de prestaciones que ofrecen los sistemas con capacidades reales de proceso en paralelo.El multiproceso no es algo difícil de entender: más procesadores significa más potencia computacional. Un conjunto de tareas puede ser completado más rápidamente si hay varias unidades de proceso ejecutándolas en paralelo.
Esa es la teoría, pero otra historia es la práctica, como hacer funcionar el multiproceso, lo que requiere unos profundos conocimientos tanto del hardware como del software. Es necesario conocer ampliamente como están interconectados dichos procesadores, y la forma en que el código que se ejecuta en los mismos ha sido escrito para escribir aplicaciones y software que aproveche al máximo sus prestaciones.Para lograrlo, es necesario modificar varias facetas del sistema operativo, la organización del código de las propias aplicaciones, así como los lenguajes de programación.Es difícil dar una definición exacta de un sistema multiprocesador, aunque podemos establecer una clasificación de los sistemas de procesadores en:SISD o secuencia única de instrucciones y datos (Single Instruction, Single Data): una sola secuencia de instrucciones opera sobre una sola secuencia de datos (caso típico de los ordenadores personales).SIMD o secuencia única de instrucciones y múltiple de datos (Single Instruction, Múltiple Data): una sola secuencia de instrucciones opera, simultáneamente, sobre múltiples secuencias de datos (array processors).MISD o múltiples secuencias de instrucciones y única de datos (Múltiple Instruction, Single Data): múltiples secuencias de instrucciones operan, simultáneamente, sobre una sola secuencia de datos (sin implementaciones útiles actualmente).MIMD o múltiples secuencias de instrucciones y datos (Múltiple Instruction, Múltiple Data): múltiples secuencias de instrucciones operan, simultáneamente, sobre múltiples secuencias de datos.
Los sistemas multiprocesadores pueden ser clasificados con mayor propiedad como sistemas MIMD. Ello implica que son máquinas con múltiples y autónomos nodos de proceso, cada uno de los cuales opera sobre su propio conjunto de datos. Todos los nodos son idénticos en funciones, por lo que cada uno puede operar en cualquier tarea o porción de la misma.
7.3 Aplicación de multimedia en sistemas distribuidos
SISTEMAS MULTIMEDIA
Las investigaciones y desarrollos en el área de la multimedia se puede dividir en dos grandes grupos: el primero centrado en el área de estaciones de trabajo independientes con el software y las herramientas relacionadas, tal como composición musical, enseñanza asistida por computador, video interactivo, etc. El segundo grupo centrado en el intercambio de información multimedia entre esas estaciones de trabajo a través de redes, combinando así los sistemas distribuidos con la multimedia. Todo esto ofrece un gran panorama y un enorme potencial para nuevas aplicaciones basadas en los sistemas multimedia distribuidos, los cuales incluyen sistemas de información multimedia, los sistemas de colaboración y conferencia, los servicios multimedia sobre demanda, televisión de alta resolución y la enseñanza a distancia.
Los sistemas distribuidos multimedia requieren transferencia de datos continua sobre periodos de tiempo relativamente altos, sincronización en el manejo de los diferentes tipos de datos (ejemplo: voz y sonido), espacios de almacenamiento extremadamente grandes, manejo de tiempo real y técnicas especiales de indexamiento y recuperación de los datos de tipo multimedia, además de otros problemas que surgen a partir de éstos.Esa creciente necesidad de incrementar la interconexión de las cada vez más poderosas estaciones de trabajo multimedia da como resultado una evolución de las comunicaciones en búsqueda de las redes (sus características) que soporten la transmisión de este tipo de información multimedia. Este trabajo resume esos requerimientos de manejo de datos multimedia y muestra, de manera general, las características de varias tecnologías de redes de alta velocidad que buscan satisfacer esos requerimientos.Los distintos avances en la tecnología han permitido el desarrollo de aplicaciones multimedia técnica y económicamente realizables.
Estos avances incluyen el poder de las estaciones de trabajo, la alta capacidad de los dispositivos de almacenamiento, las altas velocidades de las redes, los avances en tratamiento de imágenes y vídeo, los avances en el manejo del procesamiento del audio, procesos de reconocimiento de voz, los algoritmos de compresión y el avance mismo del audio y el vídeo.Entre la diversa variedad de aplicaciones multimedia que se pueden desarrollar potencialmente se distinguen tres tipos de sistemas que hoy por hoy se encuentran en uso: el correo multimedia, los sistemas de trabajo colaborativo y los sistemas de conferencia multimedia.Los sistemas de correo multimedia son más sofisticados que los sistemas de correo electrónico estándar.
Ellos implementan múltiples aplicaciones, como edición multimedia de correo de voz, las cuales requieren altas ratas de transmisión de datos comparada con las ratas utilizadas en sistemas de correo de solo texto.Los sistemas de trabajo colaborativo permiten que los diversos integrantes de un grupo de trabajo puedan discutir un problema desde sus sitios de computo de manera simultánea. Durante esas reuniones se puede ver, discutir y modificar documentos multimedia.Los sistemas de conferencia permiten que un cierto número de participantes intercambien información multimedia a través de redes de voz y datos.
7.4 Configuración de arquitectura array (redundat of array inexpensive disk)
TECNOLOGÍA RAID
La tecnología RAID utiliza una arquitectura que protege y restaura los datos, tras la sustitución de un disco averiado se realiza la reconstrucción de los datos a partir de la información almacenada. El nuevo disco refleja todas las transacciones realizadas anteriormente y durante la falla.
Al mantener la integridad de los datos mientras se sustituye la unidad averiada y se regeneran los mismos, la batería de discos RAID impide su pérdida.A continuación se describen los siete niveles de la tecnología RAID:
Nivel 0. Este nivel no incorpora redundancia de datos sin embargo, almacena y recupera los datos con más rapidez que el almacenamiento de datos en serie en un único disco, gracias al empleo de una técnica denominada distribución de datos que mejora la velocidad de transferencia de datos del disco. Su inconveniente es que no resuelve el problema de la fiabilidad pues los datos no se almacenan de manera redundante.
Nivel 1. La configuración del nivel 1 de RAID (o discos espejo) incluye dos unidades de disco: una unidad de datos y una unidad de réplica. Cuando se escriben datos en una unidad también se escriben en la otra. El disco redundante es una réplica exacta del disco de datos por lo que se le conoce también como disco espejo. Los datos pueden leerse en cualquiera de las dos unidades de forma que si se avería la unidad de datos es posible acceder a la unidad de réplica con lo que el sistema puede seguir funcionando. Este nivel de RAID constituye la mejor opción para aplicaciones que conllevan un gran número de operaciones de escritura, sin embargo, su principal inconveniente es el costo que implica duplicar el número de discos necesarios para los datos.
Nivel 2. Este nivel cuenta con varios discos para bloques de redundancia y corrección de errores. El acceso es simultáneo a todas las unidades tanto en operaciones de lectura como de escritura. El número de discos extra en el nivel 2 de RAID varia desde cuatro en un grupo de 10 discos, hasta cinco discos en un grupo de 25.
Nivel 3. El nivel 3 de RAID proporciona la seguridad de los datos gracias a la información de paridad almacenada en una única unidad dedicada, con lo que se logra una forma más eficaz de proporcionar redundancia de datos. En el nivel 3 de RAID los datos se dividen en fragmentos y se transfieren a los distintos discos que funcionan en paralelo lo que permite enviar más datos de una sola vez y aumentar de forma sustancial la velocidad general de transferencia de datos. Esta última característica convierte a este nivel en idóneo para aquellas aplicaciones que requieren la transferencia de grandes cantidades de Información hacia y desde el servidor central. No obstante, en aquellos entornos en los que muchos usuarios necesitan leer y escribir múltiples registros aleatorios, las peticiones de operaciones de entrada-salida simultáneas pueden sobrecargar y hacer lento el sistema. En el nivel 3 de RAID los discos participan en cada transacción, atendiendo cada petición de entrada-salida de una en una. Por consiguiente, el nivel 3 de RAID no es una opción adecuada para aplicaciones transaccionales en las que la mayor parte del tiempo se emplea en buscar pequeños registros esparcidos aleatoriamente por los discos.
Nivel 4. En el nivel 4 de RAID los bloques de datos pueden ser distribuidos a través de un grupo de discos para reducir el tiempo de transferencia y explotar toda la capacidad de transferencia de datos de la matriz de discos. El nivel 4 de RAID es preferible al nivel 2 para pequeños bloques de datos porque en este nivel los datos son distribuidos por sectores y no por bits. Otra ventaja del nivel 4 de RAID frente a los niveles 2 y 3 es que al mismo tiempo puede estar activa más de una operación de lectura-escritura sobre el conjunto de discos. El nivel 4 de RAID tiene división a nivel de bloques y el acceso al array de discos es paralelo, pero no simultáneo. Posee un disco dedicado a paridad y corrección de errores. La operación de escritura se realiza de forma secuencial y la de lectura en paralelo.
Nivel 5. En el nivel 5 de RAID las unidades de disco actúan independientemente. Cada unidad es capaz de atender sus propias operaciones de lectura-escritura, lo que aumenta el número de operaciones de entrada-salida simultáneas. Esta característica mejora considerablemente el tiempo de acceso, especialmente con múltiples peticiones de pequeñas operaciones de entrada-salida. El nivel 5 de RAID asegura un mejor rendimiento de operaciones de entrada-salida para aplicaciones en las que el sistema realiza búsquedas aleatorias de muchos archivos pequeños como sucede en las aplicaciones transaccionales. El nivel 5 de RAID ofrece la posibilidad de soportar múltiples operaciones de escritura, de forma que los datos pueden escribirse en un disco y su información de paridad en otro. El inconveniente de este nivel es que presenta una operación adicional de escritura al almacenar los datos, ya que tanto los datos como la información de paridad se actualizan en operaciones distintas y en unidades de disco diferentes. Por lo tanto, las aplicaciones que implican numerosas operaciones de escritura pueden sufrir descensos en el rendimiento. No obstante, otras unidades de la batería pueden seguir leyendo datos durante la operación de escritura, lo que contribuye a mejorar el rendimiento general de las operaciones de entrada-salida de la batería. Debido a la operación adicional de escritura de la información de paridad, el nivel 5 de RAID es el más apropiado para aplicaciones con un elevado número de operaciones de lectura respecto a las de escritura.
Nivel 6. El nivel 6 de RAID agrega un nivel más de discos, resulta una organización con dos dimensiones de discos y una tercera quede a los sectores de los discos. La ventaja de este nivel consiste en que no solamente se puede recuperar un error entre dos discos, si no que es posible recuperar muchos errores de tres discos. La operación de escritura es difícil debido a la necesidad de sincronizar todas las dimensiones. Esta organización funciona como el nivel O de RAID en cada una de las dos dimensiones de discos, y como el nivel 1 de RAID en la operación entre las dos dimensiones de discos. El acceso es simultáneo en cada una de las dimensiones independientes de discos.
Nivel 7. Como en el nivel 4, en el nivel 7 de RAID los bloques de datos encuentran distribuidos por discos y además posee un disco dedicado a paridad. Las mayores diferencias con respecto al nivel 4 estriban en que la lectura / escritura se realiza de forma asíncrona y está centralizada sobre una caché vía un bus de alta velocidad, la cual a su vez integra la generación de la paridad. También posee un sistema operativo en tiempo real que controla la comunicación y sincronización entre los discos, lo que permite una gran velocidad de transferencia pero con baja fiabilidad.
Integrantes:
Ismael Santiago Estrada (Representante)
Juan P. Torres Hernandez
Jair M. Ramirez Flores
Gerardo Rodriguez Garcia
Armando de la Cruz Rosales
Bibliografia:
Correo electronico:

6 Comments:

At 6:57 PM, Blogger miguel said...

BRENDA ISABEL MACARIO MONITA

hola muchachos, la verdad me parece que pusieron mucha informacion, pero en si de lo que hablan de un MULTIPROCESADOR el cual dicen que es una pc que cuenta con 2 o mas microprocesadores, luego nos hablan de los MICROPROCESADORES y de la SISTEMAS MULTIMEDIA, en donde nos mencionan que se divide en 2 grupos. Tambien nos hablan de la tecnologia RAID la cual dicen que utiliza una arquitectura que permite proteger y restaurar los datos tras la sustitucion de un disco averiado.



ademas nos hablan de cada uno de los niveles de los que consta un sistema RAID, que son 7.

 
At 8:23 PM, Blogger miguel said...

miguel sosa sanchez
Me gusta la forma en como organizaron la informacion, mencionan QUÉ ES UN MULTIPROCESADOR?
Se denomina multiprocesador a un ordenador que cuenta con dos o más microprocesadores (CPU).
Mencionan de los sistemas multimedia Las investigaciones y desarrollos en el área de la multimedia se puede dividir en dos grandes grupos: el primero centrado en el área de estaciones de trabajo independientes con el software y las herramientas relacionadas, tal como composición musical, enseñanza asistida por computador, video interactivo, etc. El segundo grupo centrado en el intercambio de información multimedia entre esas estaciones de trabajo a través de redes, combinando así los sistemas distribuidos con la multimedia.

La tecnología RAID utiliza una arquitectura que protege y restaura los datos, tras la sustitución de un disco averiado se realiza la reconstrucción de los datos a partir de la información almacenada. El nuevo disco refleja todas las transacciones realizadas anteriormente y durante la falla.
Ademas de sus 7 niveles de los raid.

 
At 7:58 AM, Blogger distribuidos said...

BENÍTEZ SOSA MIRIAM.

Creo que es bastante información pero esta bien explicada y abarca con todos los puntos. Con respecto a la información nos dice que la estructura básica de una computadora incluye microprocesador (CPU), memoria y dispositivos de entrada/salida (E/S), junto a los buses que permiten la comunicación entre ellos. También nos mencionan varios conceptos como el de l a tecnología RAID que utiliza una arquitectura que protege y restaura los datos, tras la sustitución de un disco averiado se realiza la reconstrucción de los datos a partir de la información almacenada y nos mencionan sus niveles.

 
At 10:16 AM, Blogger zygma said...

IRACEMA DE LA CRUZ CRUZ

EN ESTE BLOG NOS HABLAN ACERCA DE LOS SIGUIENTES PUNTOS LOS CUALES LOS EXPLICAN Y PONEN ALGUNOS DE LOS PUNTOS MÁS IMPORTANTES DE DICHOS SUBTEMAS.

COMIENZAN HABLANDO DE QUÉ ES UN MULTIPROCESADOR
SE DENOMINA MULTIPROCESADOR A UN ORDENADOR QUE CUENTA CON DOS O MÁS MICROPROCESADORES
MENCIONAN UNA ESTRUCTURA BÁSICA DE UNA COMPUTADORA INCLUYE MICROPROCESADOR (CPU), MEMORIA Y DISPOSITIVOS DE ENTRADA/SALIDA (E/S), JUNTO A LOS BUSES QUE PERMITEN LA COMUNICACIÓN ENTRE ELLOS.

QUÉ ES UN MICROPROCESADOR

ES UN CIRCUITO INTEGRADO CONSTRUIDO EN UN PEDAZO DIMINUTO DE SILICÓN
CONTIENE MILES DE TRANSISTORES QUE SE INTERCONECTAN VÍA LOS RASTROS EXTRAFINOS DE ALUMINIO.

APLICACIÓN DE MULTIMEDIA EN SISTEMAS DISTRIBUIDOS

LOS SISTEMAS DISTRIBUIDOS MULTIMEDIA REQUIEREN TRANSFERENCIA DE DATOS CONTINUA SOBRE PERIODOS DE TIEMPO RELATIVAMENTE ALTOS, SINCRONIZACIÓN EN EL MANEJO DE LOS DIFERENTES TIPOS DE DATOS

ENTRE LA DIVERSA VARIEDAD DE APLICACIONES MULTIMEDIA QUE SE PUEDEN DESARROLLAR POTENCIALMENTE SE DISTINGUEN TRES TIPOS DE :
1.EL CORREO MULTIMEDIA,
2.LOS SISTEMAS DE TRABAJO COLABORATIVO Y
3.LOS SISTEMAS DE CONFERENCIA MULTIMEDIA.

TECNOLOGÍA RAID
UTILIZA UNA ARQUITECTURA QUE PROTEGE Y RESTAURA LOS DATOS.

SU BLOG ESTA BIEN HECHO Y ENTENDIBLE. CON UNOS COLORES QUE RESALTAN LOA TEMAS DEL TEXTO GENERAL QUE HACE MAS AMENO LA LECTURA.

 
At 10:25 PM, Blogger Owel Hernandez Borges said...

su informacion es buena

en esta undiad nos habla de un multiprocesador el cual puede verse como un computador paralelo compuesto por varios procesadores interconectados que comparten un mismo sistema de memoria.

tambien habla de un microprocesador, el cual es un chip que sirve como cerebro del ordenador.

RAID es un acrónimo del inglés "Redundant Array of Independent Disks". que Significa matriz redundante de discos independientes.

RAID es un método de combinación de varios discos duros para formar una única unidad lógica en la que se almacenan los datos de forma redundante. Ofrece mayor tolerancia a fallos y más altos niveles de rendimiento que un sólo disco duro o un grupo de discos duros independientes.

consta de 7 niveles

 
At 12:46 PM, Blogger prevencion de fallas en los sistemas distribuidos said...

LUIS DANIEL AQUINO HERNANDEZ

La informacion es buena, esta muy detallada solo podria mejorar si le dieran un poco de estructura.

La informacion esta muy bien desarrollada, nos mencionan un poco de los antecedentes los multiprocesadores MADE. El tema de los sistemas Multimedia esta muy bien detallado y se muestra la tecnologia RAID que ayuda a proteger la informacion mediante el uso de discos.

 

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