trabajo

Capítulo 1:
introducción al procesamiento paralelo

Objetivo: en ese capítulo se introduce el tema del procesamiento paralelo y de las estructuras de los computadores y se prepara al estudiante presentándole una panorámica del paralelismo en los sistemas informáticos y en diversas áreas de aplicación.

Tema 1: evolución de las computadoras.

Las generaciones de desarrollo de lascomputadoras han estado marcadas por la rápida evolución de los bloques de construcción iniciando con los relés y válvulas de vacío, pasando por los diodos y transistores discretos, los circuitos integrados de pequeña y mediana escala (SSI / MSI), y los circuitos integrados de alta y muy alta escala (LSI / VLSI). Los incrementos en velocidad y fiabilidad de los dispositivos y las reducciones en el coste ytamaño físico del hardware han potenciado enormemente el rendimiento de las computadoras. Sin embargo, el hecho de disponer de mejores dispositivos no es el único factor que contribuye a elevar el rendimiento. Lo anterior por cuanto el diseño de un computador no solamente se refiere a un problema de organización de hardware. Un sistema informático es una composición de elementos tales comoprocesadores, memorias, unidades funcionales, redes de interconexión, compiladores, sistemas operativos, dispositivos periféricos, canales de comunicación y bases de datos entre otros.

Arquitectura básica de una computadora:

Una computadora digital es un sistema de procesadores, memorias y dispositivos de entrada y salida interconectados. La organización de una computadora se ilustra en lasiguiente figura.

























Unidad central de procesamiento (CPU): Es el cerebro de la computadora, su principal función es ejecutar programas almacenados en la memoria central tomando sus instrucciones, examinándolas y luego ejecutándolas una tras otra. La unidad central de procesamiento se compone de varias partes. De la unidad de control (UC) dependen lasinstrucciones de la memoria principal y la determinación de su tipo, la unidad de control se asegura que la información fluya correctamente desde la entrada hacia la memoria, de la memoria hacia la unidad aritmético lógica, luego de nuevo hacia la memoria y finalmente hacia la salida. La unidad aritmético lógica realiza operaciones aritméticas y lógicas necesarias para llevar a cabo lasinstrucciones.


La unidad central de procesamiento también tiene una pequeña memoria de alta velocidad utilizada para almacenar resultados intermedios y cierta información de control. Esta memoria consta de varios registros, cada uno de los cuales tiene cierta función. El más importante es el registro contador de programa que se encarga de apuntar a la próxima instrucción que debe ejecutarse. El registrode instrucción contiene la instrucción que se está ejecutando. Los pasos que realiza la unidad central de proceso para la ejecución de instrucciones son los siguientes:

1. extraer de memoria la siguiente instrucción y llevarla al registro de instrucción
2. cambiar el contador del programa de modo que apunte a la siguiente instrucción
3. determinar el tipo de instrucción que se acaba deextraer
4. verificar si la instrucción requiere datos de la memoria, si es así, determinar donde están situados
5. extraer los datos de memoria y cargarlos en los registros de la unidad central de proceso
6. ejecutar la instrucción
7. almacenar los resultados
8. volver al paso uno para empezar la ejecución de la siguiente instrucción

La arquitectura de todo computador se basa en el principioVon Neumann, descubierto en 1949 por el matemático de origen húngaro Jonh Von Neumann. Dicho principio consiste en la capacidad de las máquinas computadoras de memorizar una serie de órdenes y de datos de tal modo que puedan trabajar solas. De esta forma a partir de la segunda y la tercera generación de computadoras se implementa este principio, paralelamente Von Neumann implementa un conjunto...