Supercomputadores

Olá, Morimoto,
Você se esqueceu na reportagem dos computadores do futuro de uma coisa muito mais simples do que computadores quânticos: Sistemas multiprocessados. Ate agora, os maiores computadores do mundo são construídos não com 1 ou 2 processadores, mas, com milhares
deles, pois como se sabe, duas cabeças pensam melhor do que uma só. Porque então, não aplicar isso aos microcomputadores? Com o barateamento dos custos dos microprocessadores, será fácil e barato construir micros com muitos processadores, que serão
centenas de vezes mais poderosos que os atuais. Em tese, ate com os microprocessadores atuais, faríamos coisas assombrosas se reuníssemos um grande numero de processadores. Se o preço dos microprocessadores cair bastante, não vejo motivo para usar um só
para se construir um computador.

Um abraço,
Dihelson Mendonca

Oi Dihelson, realmente alguns processadores já estão bom preços muito baixos. Um Duron por exemplo pode ser encontrado aqui no Brasil por menos de 75 dólares e tem um desempenho respeitável. Lá fora, custa ainda menos.

Em termos de preço, não seria uma má idéia montar micros com 2 ou 4 processadores, você gastaria ns 300 dólares nos 4 processadores, mais um 200 dólares numa placa mãe adequada (desde claro que algum fabricante as fabricasse em quantidade) e teria um
sistema multiprocessado poderoso pelo preço de um Pentium III.

De fato já tiveram essa idéia, só que em escala um pouquinho maior 🙂 o pessoal do Tokyo Institute of Technology construiu um supercomputador usando 78 processadores Athlon de 1.33 GHz e um cluster Beowulf. Entraram na lista dos 500 supercomputadores com
um projeto que custou uma pechincha perto da turma dos IBM Blue Pacific.

Já existe uma versão SMP do Athlon e é de se esperar que daqui a alguns meses ter um PC com dois Athlons de 1.2 ou 1.4 GHz comece a tornar-se algo comum. Não são exatamente sistemas baratos, mas já são razoavelmente acessíveis. Dois Athlons MP de 1.2 GHz,
junto com a placa mãe custam hoje por volta de 800 dólares. E este preço deve cair pela metade em breve.

Mas, fora a questão econômica (que hoje em dia vem se tornando cada vez menos importante, com o barateamento dos sistemas), existem alguns problemas com os sistemas multiprocessados, que são potencializados num PC doméstico.

Em primeiro lugar, vem o desempenho. Mesmo tendo dois ou quatro processadores, você continua tendo o mesmo barramento com a memória RAM, a mesma placa de vídeo o mesmo (e muito lento) HD, etc. Isso limita bastante o número de aplicações em que as várias
cabeças podem ajudar.

Em jogos 3D, o fator limitante quase sempre será o desempenho da placa de vídeo, sendo assim, tendo um Duron 750, ou 4 Athlons de 1.4 o FPS continuará sendo m mesmo, a menos claro que você pretenda comprar uma GeForce Ultra para jogar a 640 x 480
🙂

Em compactação de vídeo e de áudio, novamente não existe ganho, pois o sistema não tem como dividir a mesma tarefa entre os vários processadores. Já é complicado conseguir “achar” as várias instruções por ciclo que um processador atual processa, num
programa escrito para rodar num 486, que processa uma instrução por vez. Vale lembrar também que num sistema multiprocessado, quem faz a divisão das tarefas entre os processadores é o próprio sistema operacional. A tarefa de dividir as tarefas também
requer processamento, isso significa que é possível que em algumas situações (hipotéticas claro) um sistema com dois processadores possa se sair um pouco pior que outro com apenas um processador.

Haveria um ganho perceptível de desempenho apenas caso você rodasse, junto com o programa de compactação de vídeo, outros programas que pudessem ocupar os demais processadores. Mas o desempenho sempre ficará dentro do permitido pela memória RAM, pelo HD,
ou por outros componentes que possam ser um fator limitante.

A situação em que um sistema com vários processadores será sempre bastante superior, seria um cenário com vários aplicativos pesados rodando simultaneamente, com as tarefas sendo distribuídas entre os vários processadores. É por isso que eles são tão
usados em servidores, principalmente os que acumulam várias funções.

Em termos de sistema operacional, é necessário que exista suporte, mas isso vem sendo um problema cada vez menor, já que os Win 95/98/ME, que não suportam multiprocessamento vem sendo substituídos por sistemas mais atuais, como o Win 2000/XP e Linux, que
já oferecem suporte a vários processadores.

Além do problema dos aplicativos, existem outros problemas, como por exemplo o aquecimento. Se já é complicado manter apenas um Athlon de 1.2 ou 1.33 GHz operando a uma temperatura adequada, imagine conseguir a façanha de fazê-lo com 4 Athlons, dentro do
mesmo gabinete, um ao lado do outro? Num servidor ainda vá lá, pois eles são guardados em salas refrigeradas, mas conseguir dissipar quase 300 Watts de calor (4 Athlons de 1.33 GHz) à base de coolers é um pouco mais complicado.

Outro ponto importante, é o consumo elétrico. Hoje em dia cada vez mais gente está deixando os micros ligados continuamente, para baixar arquivos, manter um servidor FTP doméstico, compartilhar a conexão, compactar filmes em Divx, etc. e com o
racionamento o consumo do PC vem se tornando preocupante. Com apenas um processador, é possível desligar apenas o monitor e ativar o gerenciamento de energia, baixando o consumo do PC para algo em torno de 40 ou 50 Watts, metade do que uma TV consome.
Mas, com vários processadores, isso fica mais complicado, pois ao contrário do monitor, do HD ou da placa de vídeo, eles não podem ser desligados, caso contrário o PC entraria em estado de espera, e o trabalho pararia.

Este último problema poderia ser resolvido com um sistema de gerenciamento de energia implantado no processador, coisa que já existe nos mobiles Pentium III e Celeron e também no Athlon 4. Neste caso, a frequência dos processadores é reduzida nos momentos
de inatividade, diminuindo também o consumo elétrico. Por enquanto esse recurso so é usado em processadores destinados a notebooks, mas deve tornar-se comum em breve.

Mas, a meu ver, a tendência continuará sendo justamente o contrário. Ao invés de sistemas multiprocessados, teremos cada vez mais componentes integrados. Veja, hoje em dia, mais de 90% dos modems vendidos são softmodems, não que eles seja uma coisa boa,
mas são mais baratos. Alguém pensou que os processadores já tinham potência suficiente para acumular as tarefas de modulação de sinais, correção de erros, etc. realizadas pelo modem. Sendo assim, poderiam retirar estes circuitos do modem, criando um
produto bem mais barato. De fato a idéia fez sucesso. É uma daquelas coisas de que quase todo mundo fala mal, mas no final acaba comprando.

Hoje em dia além dos modems, a maioria das placas de som onboard também usa o processador para processar muitos dos efeitos sonoros, sobretudo os efeitos gerados através das APIs 3D. Lembra das placas RAID para discos IDE? A maioria, incluindo as placas
off board mais baratas, assim como quase todas as interfaces RAID onboard também operam via software. Quem faz todo o trabalho de dividir os dados nos pacotes que serão espalhados entre os HDs e os junta-los novamente depois é o próprio processador.

Isso só para citar alguns exemplos. Agora, estão incluindo componentes como modems e som no próprio chipset da placa mãe. Logo logo começarão a incorporar tudo ao próprio processador. Você vai comprar uma placa mãe simples, sem quase nada além dos
encaixes, um processador de 100 dólares e vai ter um PC completo, com vídeo, modem, som, rede, etc. Incluindo o monitor, vai custar uns 300 dólares, e vai ter um desempenho superior aos topo de linha de hoje. A maioria dos consumidores vai preferir
comprar estes processadores (provavelmente vão chama-los de “com tudo onchip” 🙂 do que um PC tradicional, com todos os componentes separados, que serão bem mais poderosos, oferecerão possibilidade de upgrade, etc. mas que serão bem mais caros.

No final das contas, a maioria dos usuários acaba utilizando o PC para tarefas simples, na maioria das vezes, a tarefa mais intensiva são os jogos. Com isso, o fator econômico acaba falando sempre mais alto. É só ver a proporção de PCs com tudo onboard e
64 MB de RAM em comparação com os de configuração melhor.

Os supercomputadores com vários processadores vão continuar existindo, com um poder de processamento cada vez mais fabuloso, mas continuarão sendo como são hoje: caros.