redes

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REDES DE INTERCONEXIÓN

4.1. Introducción
Evidentemente, un sistema con varios procesadores precisa de unos medios de comunicación entre dichos procesadores. Esta función de comunicación puede realizarse básicamente de
dos formas:
Compartiendo algún recurso, tradicionalmente la memoria. Será a través de accesos a
ese recurso, por parte de los diversos procesadores, como será posible elintercambio de
información. En este caso se dirá que se ha establecido la comunicación por memoria
compartida.
A través del envío de copias de las informaciones desde cada uno de los procesadores
hacia los demás elementos de proceso con los que se quiera comunicar. En este segundo
caso hablaremos de comunicación por paso de mensajes
Estos dos métodos concuerdan con las dos filosofíasdiferentes analizadas en el apartado 1.4.2, respecto a la distribución o compartición de la memoria. El primer método se utiliza
en los sistemas multiprocesadores, mientras que el segundo se utiliza en los sistemas multicomputadores. Debe quedar claro, no obstante, que estas formas de trabajo a bajo nivel pueden
quedar enmascaradas por el software; esto significa que el programador puede emplear un modelode programación (paso de mensajes o variables compartidas) e internamente utilizarse el
otro.
En ambos casos será necesaria una vía de comunicación física, bien para unir físicamente la
memoria compartida a todos los procesadores, o bien para poder enviar mensajes de un elemento
de proceso a otro.
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Redes de interconexión

4.2. Rendimiento de los sistemas de comunicación entreprocesadores
En este párrafo analizaremos la modificación del rendimiento de los sistemas por el hecho de añadir más elementos de proceso. Habrá que tener en cuenta los beneficios del proceso
paralelo, pero también se deberá contabilizar la sobrecarga que suponen las comunicaciones.
Para modelar matemáticamente estos rendimientos plantearemos diferentes perfiles de comunicación. Esto dará lugar avarios modelos que analizaremos a continuación. Todos estos modelos
se deben al trabajo de Indurkhya, Stone y Xi-Cheng (1986).

4.2.1. Modelo básico: dos procesadores con comunicación total entre los
procesos
En este modelo, consideraremos un sistema con dos procesadores en el que se ejecutan m
tareas. El modelo parte de las siguientes hipótesis:
El tiempo de cálculo puro de cada tarea es Runidades de tiempo.
Cada tarea se comunica con cada una de las demás con un coste en tiempo adicional
de C unidades, si las tareas que se comunican se ejecutan en procesadores distintos. No
hay coste adicional de comunicaciones apreciable si las tareas se ejecutan en el mismo
procesador.
Según estas hipótesis, supongamos que, de las m tareas, k se ejecutan en un procesador y m − k
en elotro. En estas condiciones, el tiempo de ejecución de las tareas repartidas entre ambos
procesadores será:
T = R m´x(k, m − k) + C(m − k)k
a
[4.1]
Los dos términos de esta ecuación representan, respectivamente, al tiempo de cálculo y al tiempo de comunicaciones. Sería interesante calcular en qué condiciones el tiempo total de ejecución, dado por la expresión 4.1, se hace mínimo. En la figura 4.1puede verse la representación
gráfica de la citada expresión, tomando R como unidad (el tiempo que tarda en ejecutarse cada
tarea en un solo procesador), para 100 tareas y diferentes valores de la relación R/C. Como se
observa de forma evidente, ambos términos de 4.1 tienen un extremo relativo en k = m/2, aunque de diferente clase; asimismo, ambos términos tienen sendos extremos absolutos en k =0 y
k = m, pero también de diferente clase. Como puede verse en la citada figura, para R/C = 10
es contraproducente repartir las tareas entre ambos procesadores, ya que el tiempo total de ejecución obtenido es mayor que cuando se ejecutan todas en uno solo; no ocurre lo mismo para
R/C = 100, en que el tiempo de ejecución con la carga repartida es menor. Calcularemos ahora el valor de R/C para...