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SISTEMAS CONCURRENTES

TEMA 2 VISIÓN ARQUITECTURA

2.1 Clasificación
2.2 SISD
2.3 MISD
2.4 SIMD
2.5 MIMD
2.5.1 Multiprocesadores memoria común
- Coherencia cache
2.5.2 Multiprocesadores memoria no común (multicomputadoras)

2.1 Clasificación

Con el paso de los años se han propuesto diversos esquemas de clasificación de los ordenadorespero ninguno de ellos ha tenido un éxito completo. El más aceptado ha sido, sin duda la de Flynn (1972 TAN) (66 PAT) aunque es algo rudimentaria y lo lógico sería que hoy con los avances que se han realizado, tuviéramos otra más actual.
Flynn eligió dos características consideradas por él como esenciales: el número de flujos de instrucciones y el número de flujos de datos:

SISD. SingleInstruction, Single Data.
SIMD Single Instruction, Multiple Data.
MISD Multiple Instruction, Single Data.
MIMD Multiple Instruction, Multiple Data.

Obviamente, algunas máquinas son híbridas entre estas categorías pero este modelo clásico ha sobrevivido porque es sencillo, fácil de entender y da una buena aproximación

2.2 SISD

Un ordenador con un flujo de instrucciones y uno de datos sellama SISD (Single Instruction, Single Data). Todos los ordenadores tradicionales de un procesador caen dentro de esta categoría, desde las computadoras personales hasta los grandes mainframes.

2.3 MISD

La siguiente categoría es MISD (Multiple Instruction, Single Data), con un flujo de varias instrucciones y un flujo de datos. Ninguno de los ordenadores conocidos se ajusta a este modelo.2.4 SIMD (máquinas vectoriales)

La siguiente categoría es SIMD (Single Instruction, Multiple Data), con un flujo de instrucciones y varios flujos de datos. Estas máquinas son útiles para las operaciones que repiten los mismos cálculos en un conjunto de datos (vectores).

Por ejemplo, para sumar dos vectores de 64 entradas, se envían 64 flujos de datos a 64 ALUs para formar 64 sumas en unsolo ciclo.

Las virtudes de SIMD son que todas las unidades de ejecución paralela están sincronizadas y todas responden a una sola instrucción que emana de un único contador de programa (PC). Desde la perspectiva del programador, esta situación es cercana al SISD.
Una memoria central contiene los programas y una unidad de control centralizada se encarga de extraer cada instrucción y ejecutarla.Aunque cada unidad ejecutará la misma instrucción, cada unidad de ejecución tiene sus registros de dirección propios y por lo tanto cada unidad puede tener diferentes direcciones de datos.

• La motivación original para SIMD fue amortizar el coste de la unidad de control mediante varias unidades de ejecución.

• Otra ventaja es el tamaño reducido de la memoria para almacenar el programa, yaque sólo se necesita una copia. La memoria virtual y el incremento de la capacidad de los chips de memoria han reducido la importancia de esta ventaja.

• Los ordenadores SIMD reales tienen una mezcla de instrucciones SISD y SIMD

• Habitualmente, hay un ordenador central SISD que realiza las operaciones secuenciales como los saltos.

• Las instrucciones SIMD se envían a todas lasunidades de ejecución, cada una con su propio conjunto de registros y memoria.
• Las unidades de ejecución dependen de la red de interconexión para intercambiar datos.

• SIMD funciona mejor cuando trata con vectores en bucles for.

• SIMD tiene su peor rendimiento en las sentencias case o switch, donde cada unidad de ejecución debe ejecutar una operación diferente con sus datos, dependiendo delos datos que tenga. Básicamente, estas unidades tienen un rendimiento de una n-ésima parte, siendo n el número de casos del condicional.

La SIMD más conocida es la Illiac IV, sin duda el proyecto de supercomputador más desastroso, aunque aportó mucha tecnología útil para futuros proyectos.
Los costes subieron de los 8 millones de dólares presupuestados en 1966 a los 31 millones en 1972, a...
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