Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T06:40:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 296396.pdf: 2488598 bytes, checksum: a4e9ea14f66e78119ba209f21d328a30 (MD5) / As grades computacionais são amplamente utilizadas para a resolução de problemas que demandam um grande poder computacional. Os dispositivos móveis, por apresentarem cada vez mais recursos e maior capacidade de processamento, têm sido utilizados em ambientes de grades. Com o crescente acesso a tais ambientes, a qualquer momento e localização, deseja-se que o usuário tenha o mínimo conhecimento sobre o ambiente, preocupando-se apenas com as características de sua aplicação. Nesses ambientes, em caso de indisponibilidade de recursos que atendam às requisições, as aplicações são colocadas em filas, não ocorrendo garantias de execução. A reserva antecipada de recursos, nesse contexto, é um mecanismo importante, pois permite um melhor planejamento de uso da grade, garantindo um maior aproveitamento na utilização dos recursos. Através deste mecanismo, um usuário pode requisitar um futuro uso de recursos, a fim de garantir maiores níveis de QoS e de QoE. Nesta dissertação é apresentada uma arquitetura para reserva antecipada de recursos, considerando as características da aplicação como fator determinante para a reserva. Especificamente, a abordagem proposta visa melhorar a qualidade das reservas, procurando o melhor nível de adequação dos recursos com base nas particularidades requisitadas pelo usuário. Assim, as reservas realizadas, além de garantirem uma QoS, buscam melhorar o desempenho durante a execução das tarefas. A arquitetura proposta ainda apresenta uma interface móvel de acesso para os usuários interagirem através de dispositivos móveis. Nos experimentos realizados, a arquitetura, quando comparada com outras abordagens, mostrou ser eficiente. Realizou uma boa distribuição das reservas, alcançando uma maior eficiência computacional e garantindo um bom desempenho das aplicações executadas nos recursos previamente reservados. / Grid computing is widely used to solve problems that require high computing power. Mobile devices have been used in grid environments due to their increasing number of resources and growing processing power. The increasing accesses to these environments at anytime and anywhere requires the least knowledge from the user who only has to worry about the characteristics of his application in the grid environment. In such environments, in case of unavailability of resources to meet the requests, applications are placed in queues without executions guarantees. In this context, advanced reservation is an important mechanism that enables better planning use of the grid by ensuring a better use of its resources. Through this mechanism, a user can request a future use of resources in order to ensure higher levels of QoS and QoE. This dissertation presents an architecture for advanced resource reservation that considers the application characteristics as the major factor for the reservations. Specifically, the proposed approach aims to improve the reservation quality, seeking the highest levels of adequacy of resources based on specifics user requirements. Besides ensuring QoS, the performed reservations also aims to improve performance during a job execution. The proposed architecture also presents a mobile access interface for users to interact with the grid through mobile devices. In the experiments, the architecture has shown to be efficient when compared with other approaches. Our approach performed a good distribution of reserves, achieving greater computational efficiency by ensuring a good performance of applications running on the resources reserved in advance.

As grades computacionais e as redes peer-to-peer (P2P) surgiram como áreas distintas, com diferentes propósitos, modelos e ferramentas. No decorrer dos últimos anos, estas áreas foram convergindo, uma vez que a infraestrutura e o modelo de execução descentralizada das redes P2P provaram ser uma alternativa adequada para o tratamento de questões relacionadas à manutenção de grades de larga escala, tais como escalabilidade, descoberta, alocação e monitoramento de recursos. O modelo MultiCluster trata a convergência entre grades computacionais e redes peer-to-peer de uma forma mais restrita: os problemas de escalabilidade, de descoberta e alocação de recursos são minimizados considerando-se apenas recursos localmente disponíveis para a construção de uma grade, a qual pode ser usada para a execução de aplicações com diferentes características de acoplamento e comunicação. Esse trabalho apresenta a arquitetura do modelo e seus aspectos funcionais, bem como um primeira implementação do modelo, realizada através da adaptação da biblioteca de programação DECK sobre os protocolos do projeto JXTA. A avaliação do funcionamento dessa implementação é apresentada e discutida, com base em algumas aplicações com diferentes características. / Grid computing and peer-to-peer computing emerged as distinct areas with different purposes, models and tools. Over the last years, these areas has been converging since the infrastructure and the execution model used in peer-to-peer networks have proven to be a suitable way to treat some problems related to the maintenance of large scale grids, such as scalability, monitoring, and resource discovery and allocation. The MultiCluster model addresses the convergence of grids and peer-to-peer networks in a more restricted way: the problems related to scalability, resource allocation and discovery are minimized by considering only local resources for the conception of a small scale grid, which can be used to run applications with different characteristics of granularity and communication. This work presents the MultiCluster architecture and its functional aspects, as well as a first implementation carried out by adapting the DECK programming library to use JXTA protocols and its consequent evaluation, based on applications with different characteristics.

Atualmente, os computadores pessoais são equipados com processadores de vários núcleos possuem alto poder de processamento. Algumas pesquisas realizadas indicam que estes mesmos computadores permanecem em média 80% do tempo ociosos. A união destas duas informações fomenta à pesquisa de um tipo de computação distribuída, conhecida como grades oportunistas. A utilização de um ambiente de grade oportunista permite a implementação de um computador paralelo capaz de processar grandes volumes de tarefas, com baixo custo financeiro. Apesar do baixo custo financeiro proporcionado por este ambiente, tem-se um alto custo computacional devido a utilização de recursos não dedicados. Estes ambientes sofrem de um problema que tem servido de objeto de diversas pesquisas, a indisponibilidade de recursos. O problema da indisponibilidade de recursos deve-se a volatilidade deste recursos. A volatilidade deve-se a liberdade de tornarem-se ociosos ou ocupados a qualquer instante, sem a necessidade de aviso prévio ao servidor. A volatilidade é a responsável por gerar uma série de interrupções de execução de tarefas e a consequente necessidade de novos escalonamentos desta mesma tarefa. Para reduzir o impacto deste problema, o escalonador de tarefas poderia considerar informações sobre o comportamento futuro dos recursos, ou seja, poderia considerar informações provenientes de um preditor de disponibilidade. Este trabalho propõe o modelo AvSchedP, modelo este capaz de realizar a previsão de disponibilidade baseando-se em dados binários e de forma dinâmica. O modelo AvSchedP foi projetado para ser integrado a escalonadores de grades oportunistas. O AvSchedP foi implementado e diversos experimentos foram realizados. Os experimentos foram realizados para avaliar a qualidade de previsão e a adequação do modelo a um sistema de grade oportunista, o XtremWeb. Os resultados obtidos demonstram que o AvSchedP apresenta bons resultados ao realizar previsões de duração de disponibilidade em ambientes formados por recursos voláteis. / Nowadays, personal computers have multi-core processors with high processing power. Some researches show that these computers remain 80 % of the time idle. The union of these two information instigates a kind of distributed computing, known as opportunistic grids. The opportunistic grid environment usage allows the implementation of a parallel computer like, capable of processing large volumes of tasks, with a low cost. Despite the low financial cost, it has a high computational cost due to use of nondedicated resources. Opportunistic grid environments have a problem that has been the subject of several researches: the resource availability. The resource availability problem is caused by the volatility of resources. The resource is free to become idle or busy at any time without notice the server. The volatility is responsible for generating a lot of task execution interruptions and consequently, task rescheduling. To alleviate this problem, the task scheduler could consider information about the future behavior of resources provided by an avalibility predictor. This paper proposes a new model, called AvSchedP , to perform dynamic resource availability prediction based on binary data. The model was designed to be integrated into opportunistic grid schedulers. The AvSchedP was implemented and several experiments were performed. These experiments were conducted to evaluate the prediction quality and the model integrability to the XtremWeb opportunistic grid system. The results show that the AvSchedP has good results when making availability duration predictions for environments composed by volatile resources.

As grades computacionais e as redes peer-to-peer (P2P) surgiram como áreas distintas, com diferentes propósitos, modelos e ferramentas. No decorrer dos últimos anos, estas áreas foram convergindo, uma vez que a infraestrutura e o modelo de execução descentralizada das redes P2P provaram ser uma alternativa adequada para o tratamento de questões relacionadas à manutenção de grades de larga escala, tais como escalabilidade, descoberta, alocação e monitoramento de recursos. O modelo MultiCluster trata a convergência entre grades computacionais e redes peer-to-peer de uma forma mais restrita: os problemas de escalabilidade, de descoberta e alocação de recursos são minimizados considerando-se apenas recursos localmente disponíveis para a construção de uma grade, a qual pode ser usada para a execução de aplicações com diferentes características de acoplamento e comunicação. Esse trabalho apresenta a arquitetura do modelo e seus aspectos funcionais, bem como um primeira implementação do modelo, realizada através da adaptação da biblioteca de programação DECK sobre os protocolos do projeto JXTA. A avaliação do funcionamento dessa implementação é apresentada e discutida, com base em algumas aplicações com diferentes características. / Grid computing and peer-to-peer computing emerged as distinct areas with different purposes, models and tools. Over the last years, these areas has been converging since the infrastructure and the execution model used in peer-to-peer networks have proven to be a suitable way to treat some problems related to the maintenance of large scale grids, such as scalability, monitoring, and resource discovery and allocation. The MultiCluster model addresses the convergence of grids and peer-to-peer networks in a more restricted way: the problems related to scalability, resource allocation and discovery are minimized by considering only local resources for the conception of a small scale grid, which can be used to run applications with different characteristics of granularity and communication. This work presents the MultiCluster architecture and its functional aspects, as well as a first implementation carried out by adapting the DECK programming library to use JXTA protocols and its consequent evaluation, based on applications with different characteristics.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-04-13Bitstream added on 2014-06-13T18:20:04Z : No. of bitstreams: 1 menezes_d_me_sjrp.pdf: 3182347 bytes, checksum: 52e757c22a6f90de1feb14d78b6536f0 (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / A crescente necessidade por poder computacional, unida com o progresso atingido nos computadores pessoais e redes de interconexão, fez surgir diversas propostas, tais como grades computacionais, para tornar a computação de alto desempenho mais barata e acessível. Como contraponto, a maior acessibilidade aos recursos para computação de alto desempenho oferecida pelas grades, criou um universo de usuários tipicamente não especialistas em computação paralela, aumentando a demanda por ferramentas de avaliação de desempenho e de apoio ao desenvolvimento de sistemas. Visando criar uma ferramenta de simulação de grades com facilidade de uso, mesmo para usuários não especialistas em programação, vem sendo desenvolvido o simulador de grades com-putacionais iSPD ( iconic Simulator of Parallel and D istributed systems ). Como o escalonamento de tarefas é essencial na computação distribuída, o iSPD necessitava de uma interface para a especificação de escalonadores no ambiente simulado que mantivesse os conceitos de fácil modelagem. Este trabalho de pesquisa apresenta a proposta e desenvolvimento de técnicas que permitam que o usuário do iSPD modele novas políticas de escalonamento de forma automatizada e simples. Estas técnicas foram aplicadas em um novo componente capaz de interpretar algoritmos de escalonamento especificados pelo usuário adicionando-os a um banco de algoritmos pré-disponibilizados / The increasing demand for more computing power, associated with the progress in personal computers and interconnection networks, culminated in proposals to make high performance computing cheaper and more accessible such as computer grids. The greater accessibility to resources for high performance computing offered by grids created a universe of users lacking of parallel programming expertise, increasing the demand for tools for performance evaluation and systems development support. Aiming for the development of a grid performance evaluation to ol that could be easy to use, even for people not expert in parallel programming, iSPD (iconic Simulator of Parallel and Distributed systems) has been developed. Since task scheduling in distributed systems is a critical process, iSPD needed an easy approach to specify scheduling policies for a grid. This work presents the development, and its associated results, of a set of techniques that allow the iSPD’s user to model scheduling policies in an automated and simple way. These techniques were applied to a new component capable of interpreting scheduling algorithms specified by a user, adding them to a prebuilt algorithms database. Results achieved with this component show that the used approach is right

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-07-01Bitstream added on 2014-06-13T18:39:29Z : No. of bitstreams: 1 franco_pb_me_sjrp.pdf: 2600940 bytes, checksum: c5d3454406b1b9e853e5a555f0a171cb (MD5) / Diversos são os esforços para o desenvolvimento de políticas de escalonamento em grid computacional. O uso de simuladores de grid computacional é de especial importância para o estudo de algoritmos de escalonamento de tarefas. Através dos simuladores, é possível avaliar e comparar o desempenho de diferentes algoritmos em diferentes cenários. Apesar das ferramentas de simulação fornecerem funcionalidades básicas para simulação de ambientes distribuídos, elas não disponibilizam políticas internas de escalonamento de tarefas; além disso, a implementação dos algoritmos deve ser feita pelo próprio usuário. Portanto, o objetivo deste trabalho é desenvolver a biblioteca de escalonamento de tarefas LIBTS (Library Tasks Scheduling) e adaptá-la ao simulador SimGrid para oferecer aos usuários uma ferramenta que possibilite o estudo de algoritmos de escalonamento de tarefas em grid computacional. Através da LIBTS os usuários podem comparar os algoritmos implementados (Workqueue (WQ), Workqueue with Replication (WQR), Sufferage, XSufferage, Dynamic FPLTF) em diversos cenários, como também desenvolver e implementar novos algoritmos de escalonamento de tarefas. Este trabalho também proporciona uma revisão de literatura sobre grid computacional, apresentando as características e metodologias dos algoritmos implementados na LIBTS e as principais características das ferramentas de simulação. Além disso, os cenários de testes criados para comparar os algoritmos validaram o funcionamento da biblioteca e o funcionamento correto dos algoritmos na LIBTS / Too much has been done to develop scheduling policies in computational grid. The use of computational grid simulators is particularly important for studying the algorithms of task scheduling. Through the simulators it’s possible to assess and compare the performance of different algorithms in various scenarios. Despite the simulation tools provide basic features for simulation in distributed environments, they don’t offer internal policies of task scheduling, so that the implementation of the algorithms must be realized by the user himself. Therefore, this study aims to develop the library of task scheduling LIBTS (Library Tasks Scheduling) and adapt it to the SimGrid simulator to provide the users with a tool to analyze the algorithms of task scheduling in the computational grid. Through the LIBTS, the users can compare the implemented algorithms (Workqueue (WQ), Workqueue with Replication (WQR), Sufferage, XSufferage, Dynamic FPLTF) in several scenarios, as well as to develop and implement new algorithms of task scheduling. This work also provides a literature review about the computational grid, presenting the characteristics and methodologies of the implemented algorithms in the LIBTS and the most important features of the simulation tools. Furthermore, the test scenarios created to compare the algorithms validate the library operation and the correct operation of the algorithms in LIBTS

Orientador: Aleardo Manacero Junior / Banca: Mário Antônio Ribeiro Dantas / Banca: Marcos Antônio Cavenagui / Resumo: A crescente necessidade por poder computacional, unida com o progresso atingido nos computadores pessoais e redes de interconexão, fez surgir diversas propostas, tais como grades computacionais, para tornar a computação de alto desempenho mais barata e acessível. Como contraponto, a maior acessibilidade aos recursos para computação de alto desempenho oferecida pelas grades, criou um universo de usuários tipicamente não especialistas em computação paralela, aumentando a demanda por ferramentas de avaliação de desempenho e de apoio ao desenvolvimento de sistemas. Visando criar uma ferramenta de simulação de grades com facilidade de uso, mesmo para usuários não especialistas em programação, vem sendo desenvolvido o simulador de grades com-putacionais iSPD ( iconic Simulator of Parallel and D istributed systems ). Como o escalonamento de tarefas é essencial na computação distribuída, o iSPD necessitava de uma interface para a especificação de escalonadores no ambiente simulado que mantivesse os conceitos de fácil modelagem. Este trabalho de pesquisa apresenta a proposta e desenvolvimento de técnicas que permitam que o usuário do iSPD modele novas políticas de escalonamento de forma automatizada e simples. Estas técnicas foram aplicadas em um novo componente capaz de interpretar algoritmos de escalonamento especificados pelo usuário adicionando-os a um banco de algoritmos pré-disponibilizados / Abstract: The increasing demand for more computing power, associated with the progress in personal computers and interconnection networks, culminated in proposals to make high performance computing cheaper and more accessible such as computer grids. The greater accessibility to resources for high performance computing offered by grids created a universe of users lacking of parallel programming expertise, increasing the demand for tools for performance evaluation and systems development support. Aiming for the development of a grid performance evaluation to ol that could be easy to use, even for people not expert in parallel programming, iSPD (iconic Simulator of Parallel and Distributed systems) has been developed. Since task scheduling in distributed systems is a critical process, iSPD needed an easy approach to specify scheduling policies for a grid. This work presents the development, and its associated results, of a set of techniques that allow the iSPD's user to model scheduling policies in an automated and simple way. These techniques were applied to a new component capable of interpreting scheduling algorithms specified by a user, adding them to a prebuilt algorithms database. Results achieved with this component show that the used approach is right / Mestre

Atualmente, os computadores pessoais são equipados com processadores de vários núcleos possuem alto poder de processamento. Algumas pesquisas realizadas indicam que estes mesmos computadores permanecem em média 80% do tempo ociosos. A união destas duas informações fomenta à pesquisa de um tipo de computação distribuída, conhecida como grades oportunistas. A utilização de um ambiente de grade oportunista permite a implementação de um computador paralelo capaz de processar grandes volumes de tarefas, com baixo custo financeiro. Apesar do baixo custo financeiro proporcionado por este ambiente, tem-se um alto custo computacional devido a utilização de recursos não dedicados. Estes ambientes sofrem de um problema que tem servido de objeto de diversas pesquisas, a indisponibilidade de recursos. O problema da indisponibilidade de recursos deve-se a volatilidade deste recursos. A volatilidade deve-se a liberdade de tornarem-se ociosos ou ocupados a qualquer instante, sem a necessidade de aviso prévio ao servidor. A volatilidade é a responsável por gerar uma série de interrupções de execução de tarefas e a consequente necessidade de novos escalonamentos desta mesma tarefa. Para reduzir o impacto deste problema, o escalonador de tarefas poderia considerar informações sobre o comportamento futuro dos recursos, ou seja, poderia considerar informações provenientes de um preditor de disponibilidade. Este trabalho propõe o modelo AvSchedP, modelo este capaz de realizar a previsão de disponibilidade baseando-se em dados binários e de forma dinâmica. O modelo AvSchedP foi projetado para ser integrado a escalonadores de grades oportunistas. O AvSchedP foi implementado e diversos experimentos foram realizados. Os experimentos foram realizados para avaliar a qualidade de previsão e a adequação do modelo a um sistema de grade oportunista, o XtremWeb. Os resultados obtidos demonstram que o AvSchedP apresenta bons resultados ao realizar previsões de duração de disponibilidade em ambientes formados por recursos voláteis. / Nowadays, personal computers have multi-core processors with high processing power. Some researches show that these computers remain 80 % of the time idle. The union of these two information instigates a kind of distributed computing, known as opportunistic grids. The opportunistic grid environment usage allows the implementation of a parallel computer like, capable of processing large volumes of tasks, with a low cost. Despite the low financial cost, it has a high computational cost due to use of nondedicated resources. Opportunistic grid environments have a problem that has been the subject of several researches: the resource availability. The resource availability problem is caused by the volatility of resources. The resource is free to become idle or busy at any time without notice the server. The volatility is responsible for generating a lot of task execution interruptions and consequently, task rescheduling. To alleviate this problem, the task scheduler could consider information about the future behavior of resources provided by an avalibility predictor. This paper proposes a new model, called AvSchedP , to perform dynamic resource availability prediction based on binary data. The model was designed to be integrated into opportunistic grid schedulers. The AvSchedP was implemented and several experiments were performed. These experiments were conducted to evaluate the prediction quality and the model integrability to the XtremWeb opportunistic grid system. The results show that the AvSchedP has good results when making availability duration predictions for environments composed by volatile resources.

Computação em grade tem se estabelecido como um importante paradigma de computação, por permitir lidar com grandes quantidades de cálculos e dados e a colaboração de participantes geograficamente distribuídos. Esses sistemas devem ser organizados de forma completamente distribuídas, com cada participante mantendo informações sobre outros participantes, e as informações necessárias ao funcionamento do sistema circulando pela rede de overlay resultante. Quando novas propostas de algoritmos, protocolos ou infraestruturas para a grade são apresentadas, sua avaliação efetiva implica considerar sua operação com uma grande quantidade de participantes, o que invariavelmente significa que simulações devem ser realizadas. Este trabalho apresenta um sub-sistema de simulação de redes de overlay integrado à plataforma de simulação de computação de grade GridSim, de forma a facilitar o estudo desse tipo de estruturas e o desenvolvimento de novas propostas de protocolos e algoritmos para seu uso em grades de computadores. A metodologia adotada resultou no desenvolvimento de um Java package no GridSim com classes e interfaces que representam os conceitos básicos de redes de overlay e da interface dos clientes com essas redes. A partir dele foi possível desenvolver protocolos para redes estruturadas e não estruturadas no simulador e simulá-los utilizando cenários de grade de dados. Com os resultados obtidos foi possível observar que, os protocolos implementados no simulador estão de acordo com o que é encontrado na literatura. / Grid Computing has been established as an important computing paradigm, since it allows dealing with a large quantity of computations and data and the collaboration of geographically distributed participants. Those systems must be organized in a completely distributed way, with each participant knowing about some other participants, and the needed information to the functioning system circulating through the resulting overlay network. When new algorithm proposals, protocols or infrastructures to the grid are presented, its evaluation implies to consider its operation with a large number of participants, which invariably means that simulations must be done. This work presents a subsystem of overlay network simulation integrated to the GridSim simulation platform, in order to facilitate the study of that type of structures and the development of new protocols and algorithms for use in grid computers. The adopted methodology led up to the development of a Java package with classes and interfaces that represent the basic concepts of overlay networks and of the clients interface with those networks. Using this package, it was possible for develop protocols to structured and non-structured networks in the simulator and simulate them using data grid scenarios. With the obtained results it was possible to observe that the implemented protocols in the simulator agree with what is found in the literature.

A necessidade de poder computacional é crescente nas mais diversas áreas de atuação humana, tanto na indústria como no ambiente acadêmico. A Computação em Grade permite a interligação de recursos computacionais dispersos de maneira a permitir sua utilização mais efetiva, provendo aos usuários acesso simplificado ao poder computacional de diversas máquinas. Entretanto, os primeiros projetos de Computação em Grade objetivavam a interligação de máquinas paralelas ou aglomerados de alto desempenho e alto custo, acessível apenas a poucas instituições. Em contraponto ao alto custo das máquinas paralelas, os computadores pessoais se difundiram de maneira extraordinária nos últimos quinze anos. A expansão da base instalada foi acompanhada de uma crescente evolução na capacidade de tais máquinas. Os aglomerados dedicados de computadores pessoais representam a primeira tentativa de utilização de tais recursos para computação paralela e, apesar de serem amplamente utilizados, ainda requerem um investimento significativo. Entretanto, as mesmas instituições que adquirem tais aglomerados dedicados normalmente possuem centenas ou até milhares de computadores pessoais, os quais têm sua capacidade utilizada apenas parcialmente, resultando em grande ociosidade dos recursos. Os sistemas de Computação em Grade Oportunistas fornecem a possibilidade de se utilizar a base instalada de computadores pessoais de maneira a realizar computação utilizando a parte dos recursos que, de outra forma, estariam ociosos. Diversos sistemas dessa categoria foram desenvolvidos e utilizados com êxito para realizar tarefas de computação em diversas áreas como astronomia, biologia e matemática. O InteGrade, sistema de Computação em Grade Oportunista aqui apresentado, pretende oferecer características inovadoras para sistemas oportunistas, como suporte a aplicações paralelas que demandam comunicação entre nós e a utilização de coleta e análise de padrões de uso das máquinas da Grade, de maneira a permitir que se realize previsões sobre a disponibilidade das máquinas, permitindo uma utilização mais eficiente das mesmas. Além disso, o InteGrade emprega amplamente o paradigma de Orientação a Objetos, tanto na definição da arquitetura do sistema quanto na sua implementação. O trabalho aqui apresentado consistiu no estudo de outros projetos de Computação em Grade, na definição de uma arquitetura inicial para o InteGrade, passando pela descrição de seus principais módulos assim como sua implementação. Além disso, também descrevemos o projeto e a implementação de uma biblioteca para programação paralela no InteGrade utilizando o modelo BSP. / The past years witnessed a substantial increase in the need for computing power in various fields of human activity, including many industrial and academic endeavors. Grid Computing addresses those needs, providing seamless access to distributed computing resources, allowing one to use the combined computing power of various machines. However, the majority of the earlier Grid Computing systems focused on connecting high performance computers, which are very expensive resources only accessible to a small number of institutions. Contrasting with high cost parallel computing, personal computing experienced a tremendous growth in the last fifteen years. Personal computers are ubiquitous, cheap, and extremely powerful. The increase in processing power motivated the creation of dedicated PC clusters, allowing one to perform high performance computing tasks at a fraction of the price of a traditional parallel machine. Although cheaper, building a cluster still requires a considerable investment. At the same time, institutions that rely on the processing power of dedicated clusters typically own a large number of personal computers that are idle for most of the time, resulting in a loss of computing power that could otherwise be used for computing tasks. Opportunistic Grid Computing systems allow the use of the idle computing power of personal computers to perform useful computation. Many Opportunistic systems were successfully employed to solve problems in areas such as astronomy, biology, and mathematics. InteGrade, an Opportunistic Grid Computing system developed in the context of this thesis, aims to provide features not commonly available in other Opportunistic systems, such as support for parallel applications that require communication among application nodes, and usage pattern collection and analysis, which will allow for better scheduling decisions by providing predictions about future resource availability. InteGrade is a fully object oriented system, featuring both object oriented architecture and implementation. The work presented in this thesis includes a survey of existing Grid Computing systems and the definition of the InteGrade initial architecture, including the specification and implementation of various software modules. We also present the design and implementation of a parallel programming library that implements the BSP computing model, which allows one to write parallel applications that execute on InteGrade.