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Computação em GRID: Estratégia para Inclusão Digital Marcos José Santana Departamento de Sistemas de Computação ICMC-USP São Carlos-SP.

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1 Computação em GRID: Estratégia para Inclusão Digital Marcos José Santana Departamento de Sistemas de Computação ICMC-USP São Carlos-SP

2 Roteiro IntroduçãoGrids Construção de um GRID Grid Anywhere Conclusões Informações e Contato Grupo SDPC

3 Introdução Inclusão Digital democracia no acesso às TIsdemocracia no acesso às TIs inserção na sociedade da informaçãoinserção na sociedade da informação melhorias na vida pessoalmelhorias na vida pessoal não basta usar, precisar se integrarnão basta usar, precisar se integrar precisa saber o que fazer...precisa saber o que fazer...

4 Introdução Inclusão Digital base: computador, rede e domíniobase: computador, rede e domínio não basta acessar a Internet...não basta acessar a Internet... precisa saber o que fazer comprecisa saber o que fazer comferramentas ações para todos terem acessoações para todos terem acesso ações para ampliar a acessibilidadeações para ampliar a acessibilidade

5 Introdução Inclusão Digital X Inclusão Social a sociedade acessa e dissemina conhecimentoa sociedade acessa e dissemina conhecimento Inclusão digital na inclusão socialInclusão digital inserida na inclusão social

6 Introdução (Fragmento) História da Computação Era dos Dinossauros....

7 Introdução (Fragmento) História da Computação Era dos Dinossauros.... Quem eram os incluídos?

8 Introdução (Fragmento) História da Computação Era dos Dinossauros.... Qual o sentido da inclusão digital?

9 Introdução (Fragmento) História da Computação Era dos Dinossauros.... O que se pensava sobre inclusão digital?

10 Introdução (Fragmento) História da Computação Era dos Dinossauros.... Quem eram os incluídos? Qual o sentido da inclusão digital? O que se pensava sobre inclusão digital?

11 Introdução (Era dos Dinossauros... ENIAC)

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13 Introdução (Era dos Dinossauros...) VálvulasVálvulas TransístoresTransístores Circuitos IntegradosCircuitos Integrados

14 Introdução (Era dos Dinossauros...) VálvulasVálvulas TransístoresTransístores Circuitos IntegradosCircuitos Integrados Desenvolvimento da microeletrônica alavanca o desenvolvimento do hardware

15 Introdução (Era dos Dinossauros...) MainframesMainframes

16 Introdução (Era dos Dinossauros...) EstadoEstado BancosBancos Grandes CorporaçõesGrandes Corporações UniversidadesUniversidades

17 Introdução (Era dos Dinossauros...) EstadoEstado BancosBancos Grandes CorporaçõesGrandes Corporações UniversidadesUniversidades Sociedade?Sociedade?

18 Introdução (Era dos Dinossauros...) EstadoEstado BancosBancos Grandes CorporaçõesGrandes Corporações UniversidadesUniversidades Sociedade?... Cérebro Eletrônico!!!!Sociedade?... Cérebro Eletrônico!!!!

19 Introdução (Era dos Dinossauros... IBM-1130)

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21 Introdução (Era dos Dinossauros...) MainframesMainframes MinicomputadoresMinicomputadores

22 Introdução (Era dos Dinossauros... PDP 11)

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24 Introdução (Fragmento) História da Computação Microprocessadores: a grande mudança rumo à inclusão digital...

25 Introdução (Fragmento) História da Computação Era dos Microcomputadores....

26 Introdução (Era dos Micromputadores ) Intel 8080 Zilog Z80

27 Introdução ( Era dos Micromputadores /Z80 ) Intel 8080Zilog Z80

28 Introdução ( Era dos Micromputadores... MC6800 ) Motorola MC6800

29 Introdução ( Era dos Micromputadores... CP200 )

30 Introdução ( Era dos Micromputadores... Apple II)

31 Introdução ( Era dos Micromputadores... Exato CCE )

32 Introdução ( Era dos Micromputadores... Macintosh )

33 Introdução ( Era dos Micromputadores... ATARI 1040ST )

34 Introdução (Fragmento) História da Computação...e a evolução (histórica) continua... notebooksnotebooks netbooksnetbooks....

35 Introdução ( Era dos Micromputadores... notebooks )

36 Introdução ( Era dos Micromputadores... netbooks )

37 Introdução ( Dinos X Atualidade ) HD 5MB do ano de 1956 Pen Drive 16GB HD 512GB do ano de 2009

38 Introdução E a inclusão Digital?

39 Introdução Mudanças?

40 Introdução Mudanças?Sociedade?

41 Introdução Mais um pouco de Evolução... Computação Paralela e Sistemas Distribuídos

42 Introdução Computação Paralela desde década de 60 (Era dos Dinos...)desde década de 60 (Era dos Dinos...) acelerar o processamento científicoacelerar o processamento científico arquiteturas paralelas:arquiteturas paralelas: SISD, SIMD, MIMD e MISD Supercomputadores (80,90...)Supercomputadores (80,90...)

43 Introdução Computação Paralela Supercomputadores são:Supercomputadores são: Caros Caros Geralmente específicosGeralmente específicos

44 Introdução E a inclusão Digital?

45 Introdução Sistemas Distribuídos Múltiplos recursos Múltiplos recursos Compartilhamento de recursosCompartilhamento de recursos Rede de interconexãoRede de interconexão TransparênciaTransparência RedundânciaRedundância Paralelismo/DistribuiçãoParalelismo/Distribuição Décadas de 60/70/80...Décadas de 60/70/80...

46 Introdução Convergência: Sistemas Distribuídos – MIMDSistemas Distribuídos – MIMD Computação Paralela/DistribuídaComputação Paralela/Distribuída Ambientes Paralelos VirtuaisAmbientes Paralelos Virtuais

47 Introdução Ambientes Paralelos Virtuais Desenvolvimento de AplicaçõesDesenvolvimento de Aplicações Software cria ambiente PVMMPI

48 Introdução (Ambientes Paralelos Virtuais) Ambientes Paralelos Virtuais Visão Uniforme de uma máquina virtual paralela

49 Introdução E a inclusão Digital?

50 Introdução SD - Modelos Arquiteturais Básicos Minicomputadores (décadas de 70/80) Minicomputadores (décadas de 70/80) Banco de processadores (décadas 70/80/90...) Banco de processadores (décadas 70/80/90...) Estação de Trabalho/Servidor (décadas 70/80/90/ ) Estação de Trabalho/Servidor (décadas 70/80/90/ )

51 Introdução SD - Modelos Arquiteturais Compostos Integrados (décadas de 70/80)Integrados (décadas de 70/80) Híbridos (décadas de 70/80/90/ )Híbridos (décadas de 70/80/90/ )

52 Introdução SD - Modelos Arquiteturais Avançados (Modernos) Estação de Trabalho Servidor + estações ociosasEstação de Trabalho Servidor + estações ociosas Orientação ObjetosOrientação Objetos

53 Introdução SD - Modelos Arquiteturais Avançados (Modernos) Estação de Trabalho/Servidor + estações ociosas (link com grids!!!)Estação de Trabalho/Servidor + estações ociosas (link com grids!!!) Orientação ObjetosOrientação Objetos

54 Introdução Estação de Trabalho/Servidor Cluster Agrupamento de máquinas Agrupamento de máquinas Sistema distribuído (conceitual/de fato?)Sistema distribuído (conceitual/de fato?) PVM/MPIPVM/MPI Uso de LANsUso de LANs Administração LocalAdministração Local

55 Introdução Cluster

56 Introdução Internet Grande sistema distribuídoGrande sistema distribuído Interconexão massiva de máquinasInterconexão massiva de máquinas Quebra de paradigmasQuebra de paradigmas Troca de informaçõesTroca de informações NegóciosNegócios EntretenimentoEntretenimento......

57 Introdução Estações de trabalho Clusters de Estações MainframesSupercomputadores Internet (rede global)

58 Introdução Estações de trabalho Clusters de Estações MainframesSupercomputadores Internet (rede global) GRIDs GRIDs

59 GRIDs Problemas complexos ou longosProblemas complexos ou longos Supercomputadores são carosSupercomputadores são caros Alguns problemas precisam de váriosAlguns problemas precisam de vários Reunir Esforços para solucionar um problemaReunir Esforços para solucionar um problema Verbas são finitas!Verbas são finitas!

60 GRIDs Problemas complexos ou longosProblemas complexos ou longos Supercomputadores são carosSupercomputadores são caros Alguns problemas precisam de váriosAlguns problemas precisam de vários Reunir Esforços para solucionar um problemaReunir Esforços para solucionar um problema Verbas são finitas!Verbas são finitas! Solução: REUNIR ESFORÇOS

61 GRIDs (Reunir Esforços...)

62 GRIDs Em grande parte dos casos, um problema complexo pode ser dividido em problemas menoresEm grande parte dos casos, um problema complexo pode ser dividido em problemas menores Dividir para conquistar!!!!Dividir para conquistar!!!! Os problemas menores podem ser resolvidos de forma paralela/distribuídaOs problemas menores podem ser resolvidos de forma paralela/distribuída

63 GRIDs x = x w = y = x z = x = w + y + z

64 GRIDs Exploração da existência de recursos computacionais ociososExploração da existência de recursos computacionais ociosos Mesmo em uso, os recursos podem estar sendo sub- utilizadosMesmo em uso, os recursos podem estar sendo sub- utilizados

65 GRIDs (uso de recursos ociosos)

66 GRIDs (Alguns Projetos Mundiais) Projeto Boinc Berkeley Open Infrastructure for Network Computing Berkeley Open Infrastructure for Network Computing Plataforma que permite Computação Distribuída utilizando computadores de voluntáriosPlataforma que permite Computação Distribuída utilizando computadores de voluntários Abriga diferentes projetosAbriga diferentes projetos Cada projeto possui sua própria infra-estruturaCada projeto possui sua própria infra-estrutura

67 GRIDs (Alguns Projetos Mundiais) Projeto Boinc Os voluntários definem os projetos que desejam fazer parteOs voluntários definem os projetos que desejam fazer parte Informação da contribuição de cada paísInformação da contribuição de cada país GigaFlops GigaFlops GigaFlops GigaFlops

68 GRIDs (Alguns Projetos Mundiais) Projeto Boinc:

69 GRIDs (Alguns Projetos Mundiais) LHC – Large Hadron Collider Produção de cerca de 15 Petabytes de dados por ano Produção de cerca de 15 Petabytes de dados por ano Estudo de 2004 apontava a necessidade de unidades de processamento Estudo de 2004 apontava a necessidade de unidades de processamento

70 GRIDs (Alguns Projetos Mundiais) LHC Grid Computing Composto por 140 centros de computação distribuídos em 38 países

71 Construção de um Grid Muitos requisitos a serem considerados:Muitos requisitos a serem considerados:Escalonamento Gerenciamento de execução Segurança Gerenciamento de dados Serviços de Informações Implementar esses requisitos é uma tarefa complexa Implementar esses requisitos é uma tarefa complexa

72 Construção de um Grid Middlewares Middleware é uma camada de software que abstrai os requisitos básicosMiddleware é uma camada de software que abstrai os requisitos básicos Oferece APIs para o acesso às funcionalidadesOferece APIs para o acesso às funcionalidades Programador mantém o foco na aplicação desejadaProgramador mantém o foco na aplicação desejada

73 Construção de um Grid (Midlewares) Globus Toolkit Ferramenta de código aberto;Ferramenta de código aberto; Uma das ferramentas mais utilizadas no mundo;Uma das ferramentas mais utilizadas no mundo; Alto nível de complexidade;Alto nível de complexidade; Execução da aplicação é feita na forma de fork;Execução da aplicação é feita na forma de fork; Existência de um adaptador para compatibilidade com outros escalonadores;Existência de um adaptador para compatibilidade com outros escalonadores;

74 Grid Anywhere (?) Televisão Digital Interativa Sistema TerrestreSistema Terrestre InteratividadeInteratividade Carrossel de dadosCarrossel de dados Set-top box é um computadorSet-top box é um computador Canal de retornoCanal de retorno

75 Grid Anywhere (?) Televisão Digital Interativa Sistema TerrestreSistema Terrestre InteratividadeInteratividade Carrossel de dadosCarrossel de dados Set-top box é um computadorSet-top box é um computador Canal de retornoCanal de retorno Inclusão Digital

76 Grid Anywhere (?) Televisão Digital Interativa Brasil adotou solução híbrida:Brasil adotou solução híbrida: Modulação e transmissão Japoneses Middleware Brasileiro Transparência para a aplicaçãoTransparência para a aplicação

77 Grid Anywhere (?) Televisão Digital Interativa: Cenário Brasileiro Há aproximadamente 54 milhões de aparelhos de TV Há aproximadamente 54 milhões de aparelhos de TV Em 2016, estima-se 80 milhõesEm 2016, estima-se 80 milhões Set-top boxes formam um enorme parque computacionalSet-top boxes formam um enorme parque computacional Muitas pessoas terão equipamentos limitados e elas precisam (devem?) ter acesso aos recursos do mundo digitalMuitas pessoas terão equipamentos limitados e elas precisam (devem?) ter acesso aos recursos do mundo digital

78 Grid Anywhere (?) Televisão Digital Interativa: Cenário Brasileiro Há aproximadamente 54 milhões de aparelhos de TV Há aproximadamente 54 milhões de aparelhos de TV Em 2016, estima-se 80 milhõesEm 2016, estima-se 80 milhões Set-top boxes formam um enorme parque computacionalSet-top boxes formam um enorme parque computacional Muitas pessoas terão equipamentos limitados e elas precisam (devem?) ter acesso aos recursos do mundo digitalMuitas pessoas terão equipamentos limitados e elas precisam (devem?) ter acesso aos recursos do mundo digital

79 Grid Anywhere (?) Qual a solução?

80 Grid Anywhere (?) Qual a solução? Inserir os set-top boxes em um grid!!!

81 Grid Anywhere Novo middleware para grids computacionaisNovo middleware para grids computacionais Baseado em migração de objetos JavaBaseado em migração de objetos Java Abordagem de fácil instalaçãoAbordagem de fácil instalação Anywhere: Objetivo de explorar uma grande variedade de equipamentosAnywhere: Objetivo de explorar uma grande variedade de equipamentos Set-top box é o primeiro equipamento envolvidoSet-top box é o primeiro equipamento envolvido

82 Grid Anywhere Arquitetura

83 Set-Top Box: Consumidor de Recursos Objetos Java referentes as aplicações executadas no set-top box podem ser migrados para outros equipamentos e invocados remotamenteObjetos Java referentes as aplicações executadas no set-top box podem ser migrados para outros equipamentos e invocados remotamente

84 Grid Anywhere Preciso de mais recursos para executar a aplicação! Java Object Java Object Java Object Java Object Chamada remota

85 Grid Anywhere Set-Top Box: Provedor de Recursos Aplicações que podem utilizar o mesmo aplicativo de forma paralela podem ser enviadas via broadcasting pela emissora de TV a todos os set-top boxes sintonizados a elaAplicações que podem utilizar o mesmo aplicativo de forma paralela podem ser enviadas via broadcasting pela emissora de TV a todos os set-top boxes sintonizados a ela

86 Grid Anywhere Preciso de alta potência computacional! Java Object Java Object Java Object Java Object Java Object Java Object Java Object Execução via Trigger!!

87 Grid Anywhere Inclusão Digital Set-top boxes podem ter um caminho parecido com os celularesSet-top boxes podem ter um caminho parecido com os celulares Um equipamento computacional ligado à Internet é uma porta de acesso ao mundo digitalUm equipamento computacional ligado à Internet é uma porta de acesso ao mundo digital

88 Grid Anywhere Inclusão Digital Além das aplicações da TV Interativa, o receptor pode ser utilizado para outras aplicações: Além das aplicações da TV Interativa, o receptor pode ser utilizado para outras aplicações: Acesso à web Aplicações de escritório Comunicação (VOIP, por exemplo) e-learning e-government, etc.

89 Grid Anywhere Inclusão Digital Equipamentos diferentes encontrados no mercadoEquipamentos diferentes encontrados no mercado Baixo custo e alto custoBaixo custo e alto custo Pessoas com renda inferior tendem a comprar equipamentos de baixo custo com recursos limitadosPessoas com renda inferior tendem a comprar equipamentos de baixo custo com recursos limitados Justamente essas pessoas precisam participar do processo de inclusãoJustamente essas pessoas precisam participar do processo de inclusão

90 Grid Anywhere Inclusão Digital Aplicações desenvolvidas para o Grid AnywhereAplicações desenvolvidas para o Grid Anywhere Front-end da aplicação fica no set-top box e objetos podem ser migrados para outros receptores ou computadores convencionaisFront-end da aplicação fica no set-top box e objetos podem ser migrados para outros receptores ou computadores convencionais Receptores simples executando aplicações mais complexasReceptores simples executando aplicações mais complexas

91 Grid Anywhere Inclusão Digital Mesma abordagem pode ser levada aos aparelhos celularesMesma abordagem pode ser levada aos aparelhos celulares Operadoras podem oferecer serviço de hospedagem de objetosOperadoras podem oferecer serviço de hospedagem de objetos Tecnologia 3G auxilia o processoTecnologia 3G auxilia o processo Celulares mais simples com capacidade de execução de aplicações mais complexasCelulares mais simples com capacidade de execução de aplicações mais complexas

92 Conclusões Inclusão Digital X Inclusão Social

93 Conclusões Inclusão Digital X Uso de Grids

94 Conclusões Inclusão Digital X Inclusão Social Inclusão Digital X Uso de Grids Inclusão Digital X TV Digital Interativa

95 Conclusão Inclusão Digital X Inclusão Social Inclusão Digital X Uso de Grids Inclusão Digital X TV Digital Interativa Inclusão Digital X

96 Informações e Contatos

97 Grupo SDPC – ICMC - USP Marcos José Santana Regina Helena Carlucci Santana Sarita Mazzini Bruschi Paulo Sérgio Lopes de Souza Francisco José Monaco Kalinka Regina L.J.Castelo Branco Jó Ueyama Edson Santos Moreira

98 Obrigado!


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