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Departamento de Automática
Arquitectura e Ingeniería de Computadores

Tema 1 Introducción al paralelismo

Prof.

Dr. José Antonio de Frutos Redondo Dr. Raúl Durán Díaz Curso 2010-2011

Tema 1: Introducción
Arquitectura e Ingeniería de Computadores

Necesidad del paralelismo Rendimiento de computadores Taxonomía de Flynn Ley de Amdahl Procesamiento paralelo Entornos de programaciónparalela

© J. A. de Frutos Redondo, R. Durán 2005
V1.3

1. Introducción al paralelismo 2

1. Introducción
Arquitectura e Ingeniería de Computadores

Necesidad del paralelismo
Necesidad de potencia de cálculo
Procesos complejos en tiempo real (control de centrales, de viajes espaciales, control de tráfico, etc.) Simulación (de moléculas, de poblaciones, predicción meteorológica, modelosmecánicos, etc.) Problemas hasta ahora no atacables (salvo por procesos heurísticos) pero resolubles. Realimentación entre los avances tecnológicos y la potencia de cálculo solicitada.

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1. Introducción al paralelismo 3

1. Introducción
Arquitectura e Ingeniería de Computadores

Necesidad del paralelismo
Limitación de las posibilidades dela arquitectura clásica
Presencia de múltiples cuellos de botella:
memoria, unidades funcionales.

Limitaciones físicas:
límites en la capacidad de integración, crecimiento incontrolado de la disipación de calor al aumentar la frecuencia, límites en la frecuencia: (suponiendo velocidades de transición en el silicio 3·109cm/s y distancias de 1cm) fmáx = 1/1cm/3·109cm/s = 3 GHz dificultades demanejo de altas frecuencias en circuitos.

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1. Introducción
Arquitectura e Ingeniería de Computadores

La computación paralela es inevitable
Demanda de las aplicaciones: Insaciable necesidad de potencia de cálculo.
De propósito general: video, gráficos, CAD, bases de datos... Científica: Biología, Química,Física, ...

Tendencias tecnológicas:
El número de transistores en un CI crece rápidamente. Se esperan crecimientos lentos de la frecuencia de reloj.

Tendencias en arquitectura:
Límites del paralelismo a nivel de instrucción (superescalares). Paralelismo a nivel de tareas la vía más adecuada.

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1.Introducción
Arquitectura e Ingeniería de Computadores

Tendencias actuales:
Los microprocesadores actuales tienen soporte para multiproceso. Aparición de estaciones de trabajo multiprocesador : Sun, SGI, HP,… Los microprocesadores del mañana serán multiprocesadores.

Tendencia en las aplicaciones:
Realimentación entre la demanda de potencia y la complejidad de las aplicaciones. Amplio rango deprestaciones demandadas. Progresiva potencia con coste progresivo.

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1. Introducción
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Objetivo en la aplicación del paralelismo: aumentar el speedup. Speedup (p procesadores) =
Rendimiento (p procesadores) Rendimiento (1 procesador)

Para un problema determinado,el rendimiento es la inversa del tiempo: Speedup (p procesadores) =
Tiempo (1 procesador) Tiempo (p procesadores)

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Demanda científica
Fuente: Parallel Computer Architecture, Culler et al, Morgan Kauffman, 1999

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1. Introducción al paralelismo 8

1. Introducción
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Demanda de la Ingeniería
Las grandes máquinas paralelas tienen especial aplicación en industrias tales como:
Petróleo (análisis de reservas). Automóvil (simulación de choques, análisis aerodinámicos, eficiencia de la combustión). Aeronáutica (análisis de flujos de aire, eficiencia...