Ing En Sistemas Computacionales

Arquitecturas Párlelas


Arquitecturas paralelas.
Las mayorías de las computadoras que usamos a diario, se basan en una arquitectura que nace por el año de 1945, la arquitectura de Von Neuman, en esta arquitectura se utiliza el mismo dispositivo de almacenamiento para instrucciones y datos. Los ordenadores que están en esta arquitectura constan de los siguientes elementos: memoria,dispositivos de entrada y salida, CPU (contiene unidad aritmético logia, unidad de control, registro o cache), bus del sistema para comunicar las diferentes partes. El funcionamiento de esta configuración ejecuta de forma secuencial los siguientes pasos, obtiene siguiente la instrucción de memoria, la guarda en el registro y apunta a la siguiente instrucción, la unidad de control decodifica lainstrucción y se encarga de coordinar a los demás elementos para realizar la función determinada, se ejecuta la instrucción, se carga la siguiente, ejecuta una instrucción a la vez. Para las tareas comunes que se ejecutan en aplicaciones de 32 y 16bit, por ejemplo, usar el paquete de office, navegar en internet, descargar contenido web, con las velocidades de procesamiento que maneja el hardwareactual, es transparente para los usuarios que su ordenador trabaje de forma secuencial.
Dicho lo anterior podemos definir el termino arquitectura computacional como la forma que están acomodados los elementos, que forman un ordenador, es decir, si tienen un solo procesador, o más, como es la comunicación entre memoria, procesador, controladores de entrada salida y de qué forma se da lacomunicación de estos elementos atreves del bus del sistema.
Hay aplicaciones y servicios, que necesitan configuraciones especiales tanto en hardware como software para poder funcionar de forma óptima, dado el poder de procesamiento que requieren, en una arquitectura secuencial sería difícil que su desempeño sea el esperado. Cuando un ordenador, tiene una arquitectura donde existen dos o más procesadoresfísicos, estos procesadores pueden o no compartir memoria, pueden o no compartir dispositivos de entrada/ salía y almacenamiento, y sobre este hardware está instalado un sistema operativo y aplicaciones que puedan trabajar el paralelismo, podemos decir que el ordenador tiene una arquitectura paralela.
Vamos a definir cómputo paralelo como un conjunto de elementos de proceso independientes queoperan de forma conjunta para resolver problemas de elevado coste computacional, aplica desde la conexión de procesadores hasta la conexión de ordenadores. Y arquitectura paralela podemos definirla como sistema con dos o más procesadores conectados de tal manera que le sea posible compartir la ejecución de una determinada tarea.
Atendiendo la clasificación de Flynn (taxonomía de Flynn es unaclasificación de arquitecturas de computadoras propuesta por Michael J. Flynn en 1972) las arquitecturas paralelas pueden ser esencialmente de dos tipos: SIMD, MIMD.
En una arquitectura SIMD, cada procesador ejecuta la misma operación en sincronismo sobre su propio conjunto de datos, la única unidad de control es la responsable de buscar las instrucciones y repartirlas a los distintosprocesadores, el conjunto de datos se estructura en forma de arreglo, pueden utilizar memoria compartida o distribuida. Podemos utilizar esta arquitectura en los casos que hay que aplicar la misma operación a un gran número de datos, por ejemplo las imágenes se representan como matrices de pixeles, un proceso que pueda operar nativamente sobre estas matrices tendrá mayor rendimiento que uno que operesobre cada uno de los valores de la matriz.
Un ejemplo de esta arquitectura es la conocida computadora Illiac IV, esta computadora posee 256 elementos de procesamiento, distribuidos en cuatro cuadrantes de 8 x8 elementos de procesamiento, las unidades de procesamiento de un cuadrante tienen una unidad de control común, la función de la unidad de control es decodificar todas las instrucciones y...