Processadores Para o Próximo Milênio - Parte 2

Processamento Paralelo

Sabemos então que devemos usar uma grande quantidade de processadores, mas como controlá-los de forma a que façam alguma coisa de útil? Existem grandes problemas! Para iniciar, vamos trabalhar o conceito de processamento paralelo através de um exemplo bem simples. Se um pedreiro constrói uma casa em um ano, então dois pedreiros constróem a mesma casa em meio ano. Este é conceito básico do processamento paralelo: a divisão das tarefas. Podemos seguir adiante e concluir que cem pedreiros gastam apenas 3,6 dias. Será isto um absurdo?

É claro que há um limite, pois o trabalho dos pedreiros só será eficiente se estiverem perfeitamente sincronizados e equilibrados. Este ponto é importante: todos os pedreiros devem ter a mesma carga de trabalho. Em termos técnicos, usa-se a expressão “Balanceamento da Carga de Trabalho”. Esse balanceamento pode ser feito de dois modos. No primeiro modo, o trabalho de cada pedreiro é idêntico, ou seja, cada um faz 1/100 da casa. No outro modo é usado a especialização, ou seja, alguns pedreiros “viram” cimento enquanto outros assentam tijolos e outros tratam do encanamento, e assim por diante.

Ao imaginarmos todas as tarefas que devam ser executadas para a construção da casa, fica claro que algumas delas não poderão ser paralelizadas. Imagine 100 pedreiros para assentar um porta, ou 100 pedreiros em cima da casa tentando montar o telhado. A casa acabaria por cair! Além disso, deve haver um limite para a quantidade de pedreiros que podem trabalhar em paralelo. A partir deste limite, quanto mais pedreiros colocamos, pioramos o desempenho e em conseqüência, aumentamos o tempo de construção.

Temos então dois grandes problemas: até quanto podemos paralelizar uma tarefa e até quantos processadores devem ser alocados? A partir daí, surgem outras questões: como sincronizar esses processadores de forma a que um não repita o trabalho do outro e como garantir o balanceamento da carga de trabalho? Agora temos condições de entender porque se diz que as dificuldades presentes no projeto do hardware de máquinas paralelas não são tão complexas quando comparados com os problemas de sua programação. Diz-se que os computadores estão sempre uma geração atrasada em relação às nossas necessidades e os programas, duas gerações atrasadas. Em suma, um desafio maior que o projeto de supercomputadores é a sua programação.