taxonomia arquitectura computadores

 

En 1966 Michael Flynn propuso un mecanismo de clasificación de las computadoras. La taxonomía de Flynn es la manera clásica de organizar las computadoras, y aunque no cubre todas las posibles arquitecturas, proporciona una importante penetración en varias arquitecturas de computadoras. El método de Flynn se basa en el número de instruccciones y de la secuencia de datos que la computadorautiliza para procesar información. Puede haber secuencias de instrucciones sencillas o múltiples y secuencias de datos sencillas o múltiples. Esto da lugar a 4 tipos de computadoras, de las cuales solamente dos son aplicables a las computadoras paralelas. 
SISD (Single Instruction Single Data)
Se refiere a las computadoras convencionales de Von Neuman. Ejemplo: PC’s.
En la categoría SISD están lagran mayoría de las computadoras existentes. Son equipos con un solo procesador que trabaja sobre un solo dato a la vez. A estos equipos se les llama también computadoras secuenciales.
Este es el modelo tradicional de computación secuencial donde una unidad de procesamiento recibe una sola secuencia de instrucciones que operan en una secuencia de datos. 
Este es el modelo tradicional decomputación secuencial donde una unidad de procesamiento recibe una sola secuencia de instrucciones que operan en una secuencia de datos. 
  

Fig. 3.1 Modelo SISD (Single Instruction Single Data). 
  
Ejemplo: Para procesar la suma de N números a1, a2, ... aN, el procesador necesita accesar a memoria N veces consecutivas (para recibir un número). También son ejecutadas en secuencia N-1 adiciones.Es decir los algoritmos para las computadoras SISD no contienen ningún paralelismo, éstas están constituidas de un procesador.


SIMD (Single Instruction Multiple Data)
   A diferencia de SISD, en este caso se tienen múltiples procesadores que sincronizadamente ejecutan la misma secuencia de instrucciones, pero en diferentes datos. El tipo de memoria que estos sistemas utilizan es distribuida.Fig. 3.2 Modelo SIMD(Single Instruction Multiple Data). 

   Aquí hay N secuencias de datos, una por procesador, así que diferentes datos pueden ser utilizados en cada procesador. Los procesadores operan sincronizadamente y un reloj global se utiliza para asegurar esta operación. Es decir, en cada paso todos lo procesadores ejecutan la misma instrucción, cada uno en diferente dato.
Máquinascon arreglos de procesadores tales como ICL DAP (Distributed Array Processor) y computadoras vectoriales canalizadas como CRAY 1 & 2 y CIBER 205 son de arquitectura SIMD. 
Ejemplo: Sumando dos matrices A + B = C. Siendo A y B de orden 2 y teniendo 4 procesadores:  
  
  
A11 + B11 = C11 A12 + B12 = C12
A21 + B21 = C21 A22 + B22 = C22







La misma instrucción es ejecutada en los 4procesadores (sumando dos números) y los 4 ejecutan las instrucciones simultáneamente. Esto toma un paso en comparación con cuatro pasos en una máquina secuencial. 
  
  
 
MIMD (Multiple Instruction Multiple Data)

   Este tipo de computadora es paralela al igual que las SIMD, la diferencia con estos sistemas es que MIMD es asíncrono. No tiene un reloj central. Cada procesador en unsistema MIMD puede ejecutar su propia secuencia de instrucciones y tener sus propios datos. Esta caracteristica es la más general y poderosa de esta clasificación. 
  
 

Fig. 3.3 Modelo SIMD(Single Instruction Multiple Data). 

   Se tienen N procesadores, N secuencias de instrucciones y N secuencias de datos. Cada procesador opera bajo el control de una sencuencia de instrucciones, ejecutada porsu propia unidad de control, es decir cada procesador es capaz de ejecutar su propio programa con diferentes datos. Esto significa que los procesadores operan asíncronamente, o en terminos simples, pueden estar haciendo diferentes cosas en diferentes datos al mismo tiempo. 
Los sistemas MIMD se clasifican en:
Sistemas de Memoria Compartida.
Sistemas de Memoria Distribuida.
Sistemas de...