Evolución procesadores

ARQUITECTURA DE COMPUTADORES

Influencia de las arquitecturas de procesador en las aplicaciones
Juan Jesús Ojeda Castelo
INTRODUCCIÓN En este artículo se va a contemplar cómo han ido evolucionando las arquitecturas de microprocesadores a lo largo de los años y como esto ha afectado a la forma de diseñar e implementar las aplicaciones así como las herramientas y recursos necesarios que se hanido necesitando para poder adaptarse a este nuevo paradigma. La cuestión es que las arquitecturas más antiguas contenían un solo procesador y las arquitecturas actuales constan de varios núcleos con lo cual esto ha provocado que haya cambiado la forma de programar las aplicaciones ya que si se ejecuta un programa que estaba destinado a un sistema monoprocesador en uno con multiprocesadorlógicamente no se va a apreciar la diferencia pero si en ese mismo programa se analiza qué partes pueden ser paralelizables y se lleva a cabo, se podrá comprobar que por norma general el tiempo de ejecución disminuirá y que aumentará el rendimiento. EVOLUCIÓN SEGÚN LAS NECESIDADES LA MEMORIA CACHÉ Anteriormente cuando las arquitecturas constaban de un solo procesador la técnica más socorrida y conocida paraaumentar el rendimiento era aumentar la frecuencia de reloj a la cual trabaja el procesador con la siguiente fórmula se entenderá el motivo de esta decisión: 1 Ra= fc x x nILP x nOPI
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Como solución a este dilema se decidió que la mejor opción sería usar los procesadores multicore que combinan varios procesadores en un mismo chip para así poderaumentar el rendimiento gracias al paralelismo. Por otro lado al cambiar la arquitectura y fomentar el uso de multi-cores hizo que se pensara en cambiar las aplicaciones para adaptarse a este cambio, esa adaptación consistió en paralelizar las aplicaciones para así aumentar su velocidad de ejecución. Para poder llevar a cabo esta idea se hizo imprescindible la creación de MPI1, que es una libreríade funciones para C, la cual permite la sincronización y comunicación entre los procesadores y de Open MP, el cual permite mediante la inserción de directivas seleccionar que parte del código quieres paralelizar y cuál dejar secuencial con el uso de múltiples threads. La última tendencia que se ha incorporado a este mundo complejo de las arquitecturas de microprocesador es integrar la GPU con laCPU dando lugar a la denominada APU (Accelerated Processing Unit) para así acelerar las tareas multimedia. 5

Frecuencia de reloj Al mantener el rendimiento (Ra) una relación directamente proporcional con la frecuencia de reloj si producimos un aumento de ésta conlleva a que el rendimiento también aumente. Aunque parecía una gran idea, ésta no lo fue tanto cuando se observó que la alta velocidadde reloj no sólo producía un aumento del rendimiento sino también de la temperatura y el tiempo de vida del procesador disminuía notablemente aparte se tenía que invertir un considerable coste económico para disipar el calor que se producía y un incremento del consumo energético.

Si nos fijamos en los AMD Athlon 64 X2 4400+4 que poseen 2 memorias Caché L2 con una capacidad de 512KB y los AMDPhenom II X6 1100T4 que tienen una cache L2 y L3 con una capacidad de 6 MB como se puede apreciar en este cambio está claro que se han tomado la molestia de mejorar esta parte de la arquitectura esto es debido a que se ha ido aumentando su tamaño para que el procesador pueda disponer de las instrucciones y datos que necesita utilizar continuamente con lo cual gracias a este aumento se reducirá losfallos de memoria en caché y continua así mejorar el rendimiento ya que el coste de traer datos de memoria principal es más alto y la latencia aumenta como resultado obtendríamos un incremento de los tiempos de ejecución de los programas. Pero no sólo es importante la capacidad que puedan obtener las memorias caché sino su distribución y comunicación con respecto a los

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