Procesamiento en Paralelo


PROCESAMIENTO PARALELO
Una manera tradicional de incrementar las prestaciones de un sistema consiste en utilizar varios procesadores que puedan ejecutar en paralelo una carga de trabajo dada. Las dos organizaciones de múltiples procesadores más comunes son los multiprocesadores simétricos (SMP) y los clúster (Stalling, 2000)
Un SMP es un computador constituido por varios procesadoressimilares, interconectados mediante un bus o algún tipo de estructura de conmutación. El problema más crítico es resolver en un SMP es la coherencia de cache. Un cluster es un grupo de computadoras completas interconectadas y trabajando junto como un solo recurso de cómputo, proporcionando la ilusión de ser una única máquina.
Un sistema NUMA es un multiprocesador de memoria compartida en el que eltiempo de acceso de un procesador a una palabra de memoria varía según la ubicación de la palabra en memoria.
TIPOS DE SISTEMAS PARALELOS
Flynn propone las siguientes categorías:
Una secuencia de instrucciones y una secuencia de datos (SISD): un único procesador interpretan una única secuencia de instrucciones, para operar con los datos almacenados en una única memoria. Las computadorasmonoprocesador están en esta categoría.
Una secuencia de instrucciones y múltiples secuencias de datos (SIMD): una única instrucción maquina controla paso a paso la ejecución simultánea y sincronizada de un cierto número de elementos de proceso. Cada elemento de proceso tiene una memoria asociada de forma que cada instrucción es ejecutada por cada procesador con un conjunto de datos diferente. Losprocesadores vectoriales y los matriciales están en esta categoría.
Múltiples secuencias de instrucciones y secuencia de datos (MISD): se transmite una secuencia de datos a un conjunto de procesadores, cada uno de los cuales ejecuta su secuencia de instrucciones diferente. Esta estructura nunca ha sido implementada.
Múltiples secuencias de instrucciones y múltiples secuencias de datos (MIMD): un conjuntode procesadores ejecuta simultáneamente secuencias de instrucciones diferentes con conjuntos de datos diferentes. Los SMP, los cluster y los sistemas NUMA están en esta categoría.
En la organización MISD, los procesadores de uso general; cada uno es capaz de procesar todas las instrucciones necesarias para realizar las transformaciones apropiadas de los datos. Las computadoras MIMD, se puedensubdividir, además, según la forma que tienen los procesadores para comunicarse. Si los procesadores comparten una memoria en común, entonces cada procesador accede a los programas y datos almacenados en la memoria compartida y los procesadores se comunican unos con otros a través de esa memoria. La forma más común de ese tipo de sistema se conoce como multiprocesador simétrico (SMP). En un SMP,varios procesadores comparten una única memoria mediante un bus compartido y otro tipo de mecanismo de interconexión. Un desarrollo más reciente es la organización con acceso no uniforme a memoria (NUMA).
ORGANIZACIONES PARALELAS
El dibujo 5.2a corresponde a la estructura de un SISD. Se dispone de una unidad de control que proporciona una secuencia de instrucciones a una unidad de proceso. Lamemoria de proceso actúa sobre una única secuencia de datos captados desde la unidad de memoria. En una maquina SIMD, también existe una única unidad de control, que proporciona una única secuencia de instrucciones a cada elemento de proceso. Cada elemento de proceso puede tener su propia memoria dedicada o puede haber una memoria compartida. Finalmente, en una computadora MIMD hay múltiples unidadesde control y cada una proporciona una secuencia de instrucciones separada a su propio elemento de proceso. El MIMD puede ser un multiprocesador de memoria compartida (dibujo 5.2c), o una microcomputadora de memoria distribuida (dibujo 5.2d).





MULTIPROCESADORES SIMETRICOS
A medida que aumenta la demanda de mayores prestaciones y dado que el costo de microprocesadores se reduce los...