Introdução a Sistemas de Computadores Requisitos de Um Sistema de Computadores

(Desempenho)

Agenda

1. Largura da Banda e Latência

2. Produto Atraso X Largura de Banda

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Introdução

Até agora estivemos concentrados nos aspectos funcionais das redes de computadores As Redes de Computadores precisam de funcionar bem A eficácia da computação distribuída pela rede normalmente depende directamente da eficácia com que a rede disponibiliza os dados para a computação Embora o antigo ditado de programação Primeiro Faça Certo e Depois Faça Rápido seja valido em muitos ambientes de computação para as Redes de Computadores é normalmente necessário Projectar para o Desempenho Para isso é importante conhecer e entender os diversos factores que influenciam o desempenho da rede de computadores.

Largura da Banda e Latência

O Desempenho da Rede de Computadores é medido de duas maneiras fundamentais:

Largura de Banda (também chamada Throughput) Latência (também chamada atraso)

A Largura de Banda de um Link é dada pelo número de bits que podem ser transmitidos por esse link num determinado período de tempo

No deBits bits L arg uradeBanda

UnidadedeT empo s

As vezes é útil pensar na Largura de Banda em termos do tempo necessário para transmitir cada bit de dados

n InversodaL arg uradeBanda

UnidadedeTempo .

No deBits

Largura da Banda e Latência Largura de Banda e Throughput são dois termos mais confusos usados em rede de computadores É importante saber como são usados em diferentes situações e saber que normalmente são usados para indicar a mesma coisa:

Largura da Banda é literalmente uma medida da largura de uma banda de frequência

Por exemplo uma linha telefónica de voz aceita uma banda de frequência variando de 300 Hz a 3.300 Hz; Diz-se que ela tem uma Largura de Banda de 3.300 Hz 300 Hz = 3.000 Hz e

Quando se fala da Largura da Banda de um Link, normalmente refere-se ao numero de bits por segundo que podem ser transmitidos nesse Link

É importante distinguir entre a Largura de Banda que está disponível no Link e o numero de bits por segundo que podem ser realmente (de facto) transmitidos pelo Link Costuma-se usar a palavra Throughput para se referir ao Desempenho Medido de um sistema. Devido a diversas ineficiências de implementação, um par de nodos conectados por um Link com uma Largura de Banda de 10 Mbps poderia atingir um Throughput de apenas 2 Mbps

Largura da Banda e Latência

Muitas vezes fala-se de requisitos da Largura da Banda de uma aplicação. É o numero de bits por segundo que tem que ser transmitidos pela rede de modo a que tenha um desempenho aceitável.

Para umas aplicações esse numero poderia ser o Máximo Possível Para algumas, poderia ser algum numero fixo (de preferência, não mais do que a Largura de Banda disponível no Link) Para outras, poderia ser um numero variável

A definição e determinação dos requisitos de Largura de Banda de uma aplicação constitui uma etapa determinante para desenhar uma rede que de facto responda aos requisitos dessa aplicação.

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a)

b)

Largura da Banda e Latência

1 Segundo

1 Segundo

Fig. 20. Largura de Banda

Os bits transmitidos em determinada Largura de Banda podem ser considerados como tendo alguma largura:

a) bits transmitidos a 1 Mbps (cada bit com 1 µs de Largura)

b) bits transmitidos a 2 Mbps (cada bit com 0,5 µs de Largura)

Largura da Banda e Latência

A segunda medida de Desempenho é a Latência, que corresponde ao tempo gasto para uma mensagem atravessar de uma ponta da uma rede para a outra. A Latência é medida estritamente em unidades de tempo Existem situações em que é mais importante saber quanto tempo é necessário para enviar uma mensagem de uma ponta da rede a outra e retornar, em vez de Latência em um sentido. Chama-se a esse tempo de Tempo de Ida e Volta (Round-Trip Time TTL) da rede Normalmente pensa-se na Latência como tendo três componentes:

Atraso de propagação da luz Tempo gasto para transmitir uma unidade de informação Atraso na fila dentro de uma rede

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Largura da Banda e Latência

Latencia Pr opagacao Transnmiss ao Fila Distancia

Onde:

Pr opagacao

Transmissao

VelocidadeDaLuz

TamanhoDaI nformacao LarguraDeBanda

Distancia é o tamanho do fio ou meio de propagação Velocidade da Luz é a velocidade efectiva de propagação da luz nesse

fio ou meio de propagação Tamanho é o tamanho do pacote Largura de Banda é a largura de banda em que o o pacote é

transmitido

Produto Atraso X Largura da Banda Largura de Banda

Atraso

O Produto Atraso Largura de Banda é importante de se conhecer para a construção de Redes de Alto Desempenho pois corresponde a quantos bits o emissor precisa transmitir antes que o primeiro bit chegue ao receptor

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Produto Atraso X Largura da Banda

Também é útil falar sobre o produto destas duas medida, normalmente chamado de Atraso X Largura de Banda Intuitivamente se penarmos em um canal entre um par de processos como um tubo oco, onde:

a Latência corresponde a extensão do tubo e a Largura de Banda indica o diametro do tubo, então o Produto Atraso X Largura de Banda é o volume de informação no tudo, isto é, o numero de bits que ele contem.

Por exemplo, um canal transcontinental com uma Latencia unidirectional de 50 ms e uma Largura de Banda de 45 Mbps é capaz de manter:

Aproximadamente 280 KB de dados.

Grupo II

1. Determine a largura de um bit num link de 1 Gbps? Qual é o comprimento de um bit num cabo de cobre onde a velocidade de propagação da luz é de 2,3 x 108 m/s.

2. Supõe que um link ponto-a-ponto de 100 Mbps está sendo estabelecido entre a terra e uma estação (colónia) lunar. A distância entre a terra e a lua é aproximadamente de 385.000 km, e que os dados são transmitidos nesse link a uma velocidade da luz, isto é, 3 x 108 m/s.

a. Determine o RTT mínimo deste link.

b. Usando o RTT como delay (atraso), calcule o produto Delay x Bandwidth (Atraso x Largura de Banda) deste link.

c. Explique o sentido físico do produto Delay x Banwidth (Atraso x Largura de Banda) determinado na alinea anterior

d. Uma máquina fotográfica (câmara) na estação lunar tira fotografias da terra e guarda-as (grava-as) no formato digital num disco. Supõe que a estação de controle da missão na terra pretende fazer o download (baixar) a imagem mais recente, que é 25 MB. Qual é o tempo mínimo que vai passar entre o momento em que é emitido o pedido de transferência de dados e o momento em que termina a transferência da imagem.

3. Os hosts A e B estão interligados via um switch S através de dois links iguais de 10 Mbps. O atraso devido a propagação em cada um dos links é de 20 μs. S é um dispositivo do tipo Store-and-forward; começa a retransmitir cada pacote 35 μs depois de o ter recebido. Determine o tempo total necessário para transmitir 10.000 bits entre A e B.

a. Como um pacote simples

b. Como dois pacotes de 5.000 bits cada enviados um depois do outro.

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