Fundamentos de Sistemas Paralelos e Distribuídos (2020-1,2020-2,2021-1)

Disciplina ofertada para o BCC(OB), BSI e BMC (OP).

Vídeos sobre todos os pontos da matéria podem ser encontrados na playlist da disciplina no youtube.

Maiores informações estão disponíveis na página do curso no moodle a cada semestre.

Esta disciplina tem por objetivo apresentar os fundamentos de sistemas paralelos e distribuídos juntamente com algumas das tecnologias usadas na sua implementação e aplicações dos vários fundamentos. A disciplina também irá discutir modelos e técnicas mais recentes, inclusive algumas relacionadas a “big data” e computação em nuvem, mas o foco principal será na teoria geral.

A quase totalidade dos sistemas computacionais que utilizamos hoje em dia são paralelos e/ou distribuídos, se considerarmos desde máquinas multi-core até sistemas baseados na Internet. Ao mesmo tempo, a diversidade de aplicações que são paralelas e/ou distribuídas é imensa e crescente, embora muitos fundamentos continuam sendo um pilar fundamental para a construção desses sistemas e aplicações. Neste contexto, esta disciplina tem por objetivo familiarizar os alunos com os fundamentos que serão necessários para o restante do curso, assim como discutir o estado-da-arte nessas áreas.

• Fundamentos de computação distribuída
• Fundamentos de computação paralela
• Tendências

• Taxonomia de Flynn. Ley de Amdahl. Speedup.
• Memória compartilhada vs. memória distribuida.

• Paralelismo de dados x tarefas
• Arquiteturas de sistemas paralelos e distribuídos (cliente-servidor, mestre-escravo, par-a-par, etc.)

• Programação com variáveis compartilhadas
• Condições de corrida; sincronização de processos.
• Exclusão mútua e sessões críticas
• Deadlocks e outros princípios
• Abstrações de programação: sessões críticas, semáforos, monitores

• Arquitetura de sistemas distribuídos
• Paradigmas de comunicação: troca de mensagens, sistemas de filas de mensagens, chamadas de procedimentos remotos (RPC)
• Sistemas de nomes
• Coordenação, tempo e relógios lógicos
• Consistência e replicação
• Princípios de tolerância a falhas

Durante o período de Ensino Remoto Emergencial, a avaliação é constituída por:

• questionários de fixação do conteúdo, publicados a cada semana de aula, para serem entregues na semana seguinte;
• dois exercícios de programação, um em memória compartilhada, outro em memória distribuída;
• duas provas (take home).

Bibliografia adotada (ambos os livros adotados estão disponíveis gratuitamente nos sites dos autores):

• Sistemas Operacionais: Conceitos e Mecanismos, Carlos Maziero, 1a. Ed., DINF-UFPR, 2019
• Distributed Systems, van Steen e Tanenbaum, 3rd. Ed., van Steen Pub., 2017

Bibliografia adicional (apenas para o caso de alguém desejar se aprofundar em algum tópico):

• M. Ben-Ari. Principles of Concurrent and Distributed Programming, Prentice Hall, 1990.
• G. Couloris, J. Dollimore, T. Kindberg, Sistemas Distribuídos: Conceito e Projeto, Bookman, 2007.
• B. Wilkinson and M. Allen, Parallel Programming: Techniques and Applications Using Networked Workstations and Parallel Computers, Prentice Hall, 2nd Edition, 2004
• D. Comer and S. Stevens, Inter-networking with TCP/IP Vol III: Client-Server Programming and Applications, 3rd edition, Prentice Hall, 1999.
• Stevens, W. Richard, Unix Network Programming, Prentice-Hall, 2nd Edition, 1998
• G. Andrews, Foundations of Multithreaded, Distributed, and Parallel Programming, Addison Wesley, 1999.