Manual de organizacion

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White paper: Procesadores multinúcleo

Introducción
El presente documento trata el tema de los procesadores multinúcleo, dando un panorama de por qué se decidió fabricarlos, sus antecedentes, como trabajan. Además se muestran algunos procesadores multi-núcleo actuales, de Intel y de AMD. Se ha puesto énfasis en el procesador Cell, por su potencial y su capacidad.

Panorama actual
La fuertecompetencia en el mundo de los procesadores, especialmente entre Intel y AMD, ha producido que la tecnología actual de fabricación de procesadores esta llegando a sus límites. Cada vez la miniaturización de los componentes del procesador es más difícil (el límite de construcción del silicio ronda los 15-20nm, donde el silicio empieza a ceder por falta de consistencia, ya se ha llegado a los 45nm),el problema de la generación de calor ha aumentado, produciendo que sea más difícil aumentar la frecuencia principal del procesador. Todos estos problemas dificultan el aumento de rendimiento de los procesadores. Los procesadores actuales no sobrepasan los 3,8 Ghz con refrigeración por aire (core i7 y Phenom II), necesitan grandes disipadores y ventiladores porque generan mucho calor. No se podíacontinuar fabricando procesadores de la misma manera, se estaba llegando a un "estancamiento", por lo que era necesario tomar otro camino, utilizar otra variable que hiciera que el rendimiento del procesador aumentará. Entonces, basándose en el procesamiento en paralelo, se empezaron a construir los procesadores multi-núcleo.

Descripción inicial
Los procesadores multi-núcleo son un procesadorque contiene dentro de su empaque a varios núcleos o "cerebros". La mayoría de los procesadores son mono-núcleo. Mientras un procesador mono-núcleo tiene un solo cerebro para ejecutar procesos, un procesador multi-núcleo puede repartir los procesos entre sus varios cerebros para su posterior ejecución.

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Es como cuando a una persona le dan muchos trabajos por hacer, si otrolo ayuda entre los dos pueden dividirse el trabajo y terminar más rápido. Si a los dos les toca hacer un solo trabajo, si este es divisible, entonces los dos lo también lo harán mas rápido. Pero si el trabajo no es divisible, entonces en ese caso uno solo lo haría. Por eso las aplicaciones que sacan más provecho de estos procesadores multinúcleo son aquellas que pueden generar muchos hilos deejecución (thread) como las aplicaciones de audio/video, cálculo científico, juegos, tratamiento de gráficos en 3D, etc. Pero de todas maneras siempre hay aplicaciones que no se dividen en hilos de ejecución, que no aprovechan por completo estos procesadores. Pero estos procesadores pueden ejecutar varias de estas aplicaciones al mismo tiempo. Solo cuando uno ejecute una sola aplicación que no seaparalelizable (no se pueda descomponer en hilos) es cuando no se aprovecha el potencial de procesamiento que tienen estos procesadores.

Actualmente muchos programas son poco paralelizables (excepto en los sectores donde se usan supercomputadoras, sistemas distribuidos y paralelos, etc.), pero se pueden ejecutar muchos de ellos a la vez. Con el auge de estos procesadores, saldrán aplicaciones másparalelizables. Como historia se puede decir que el primer procesador multinúcleo en el mercado fue el IBM Power4 en el año 2000. Una alternativa a los procesadores multinúcleo son los sistemas multiprocesadores, que consisten en una placa madre que puede soportar desde 2 a más procesadores. El rendimiento es bastante bueno, pero también es bastante caro.

Antecedentes de los procesadoresmultinúcleo
Los procesadores multinúcleo se basaron en los sistemas distribuidos, la computación paralela, y las tecnologías como el Hyperthreading; que mostraban como dividir el trabajo entre varias unidades de ejecución. Procesamiento en Paralelo: El procesamiento en paralelo es la división de una aplicación en varias partes para que sean ejecutadas a la vez por diferentes unidades de ejecución. El...
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