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"Computacion Paralela"

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Daniel Osbaldo Real Meraz

on 26 November 2013

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Transcript of "Computacion Paralela"

"Computacion Paralela"
Tipos de computacion paralela
Existen varios tipos de computacion paralela:
Paralelismo a nivel BIT
Paralelismo a nivel de instruccion
Paralelismo de datos
Paralelismo de tareas
las diferentes posibilidades que existen para desarrollar sistemas paralelos hacen que una clasificacion definitiva sea complicada y seguramente esteril.
En primer lugar se recuerdan las caracteristicas basicas del modelo secuencial, con el fin de eliminar los conceptos basicos que son comunes o diferentes de los sistemas paralelos.
Arquitectura de los computadores
secuenciales.

los computadores secuenciales, tanbien denominados computadores serie, se basan en la arquitectura de J. Von Newman.
Este modelo tiene como elementos fundamentales una unidad central de procesamiento (un CPU acronimo en ingles Processing Unit) y una memoria que se caracteriza por que en ella no se distinguen datos ni instrucciones.

Taxonomia de FLYNN
Adopta como criterios el flujo de instrucciones y el flujo de datos que en ellos se desarrolla. Se entiende por flujo (steam) una secuencia de elementos en este caso de datos o de instrucciones.
Organizacion del espacio de direcciones de memoria.
El intercambio de imformacion entre procesadores
depende del sistema de almacenamiento que se disponga atendiendo a este criterio se obtiene una nueva clasificacion de las arquitecturas paralelas en:
Sistema de memoria compartida a multiprocesadores.
Sistemas de memoria distribuida o multicomputadores.
los procesadores con sistema de memoria compartida se caracterizan por compartir fisicamente la memoria es decir todo acuerdo al mismo espacio de direcciones.

Redes de interconexion dinamicas o indirectas.
Diremos que se llama nodos a cualquiera de los dispositivos que se quiera conectar a la red tales como elementos de proceso, modulos de memoria procesadores de entrada/salida:
Grado de nodos
Diametro de una red
Ancho de biseccion
Productividad
Simetria
Conectividad

Sistema de memorias compartidas multiprocesadores.
Todos los procesadores tienen igual tiempo de acceso a la memoria compartido.
En la arquitectura de procesadores se conectan a la memoria atraves de un bus ,una red multietapa o un conmutador de barras cruzadas(crossbar) o disponen de su propia memoria cache.
los procesadores tipo NUMA presentan tiempo de acceso a la memoria compartida que dependen de la ubicacion del elemento de proceso y memoria.
Taxonomia de las arquitecturas paralelas.

SISD
(Single Instrucion Single data)
Instruccion unica, datos Unicos. En este grupo se encuentran la mayoria de las computadoras serie disponibles actualmente.
SIMD
Single Instruccion Multiple Data)
Instruccion unica, datos multiples, en esta clase situan los procesadores matriciales en los que existen varias unidades de procesamiento trabajando sobre flujos de datos distintos pero ejecutando la misma instruccion procesada por la unica unidad de control.
MISD
(Multiple Instruccion Single Data)
Instrucciones multiples, datos unicos, este tipo de organizacion se caracteriza por la existencia de varias unidades de procesamientos cada una ejecutando una instruccion diferente pero sobre el mismo flujo de datos.
MIMD
(Multiple Instruccion, Multiple Data)
Instruccines multiples, datos multiples, en esta categoria se incluyen la mayoria de los sistemas multiprocesadores y multicomputadores y en ellos cada procesador es capas de ejecutar un programa independiente de los demas procesadores.
Redes de medios compartidos.
Ocurre cuando varios host tienen acceso al mismo medio. Si varias pc se encuentran conectadas al mismo cable fisico, a la misma fibra optica se dice que se comparte el mismo entorno.

Redes conmutadas.
Consiste en un conjunto de nodos interconectados entre si a traves de medios de trasmision formando la mayoria de las veces una topologia mallada donde la imformacion se transfiere encaminandola del nodo de origen al nodo destino mediante conmutacion entre nodos intermedio.
Coherencia de cache.
Hace referencia a la integridad de los datos almacenados en las caches locales de los recursos compartidos.
La coherencia de la cache es un caso especial de la coherencia de memoria.
Sistemas de memoria distribuida multicomputadores:Clusters.
Pueden ser dos tipos basicos, el primero consta con un computador con multiples CPU comunicados por un bus de datos mientras que el segundo utiliza multiples computadores cada uno con su propio procesador enlazados por una red de interconexion mas o menos rapida, en el primer caso se habla de procesadores masivamente paralelos, Y el segundo se conoce de forma generica como clusters.

Redes de interconeccion estaticas.
las redes estaticas emplean enlaces directos fijos entre los nodos. Estos enlaces una ves fabrico en sistema son dificiles de cambiar por que la escalabilidad de estas topologias esta baja.
Las redes estaticas pueden utilizarse con eficiencia en los sistemas en que pueden predecirse el tipo de trafico de comunicaciones entre sus procesadores.
Cluster.
Se aplica a los conjuntos conglomerados de computadoras construidas mediante la utilizacion de hardware comunes y que se comportan como si fueran una unica computadora.
Programacion de cluster.
Herramientas de desarrollo.
Compiladores.
C / C++ / JAVA
Programacion paralela con C++
RAD
Herramientas basadas en GUI para el mercado de procesamiento paralelo
Depuradores
herramientas de analisis de rendimiento
herramientas de analisis de visualizacion


Consideraciones sobre el rendimiento de los clusters.
Dedicacion de equipos
Soluciones de almacenamiento en cluster
Consideraciones de rendimiento y escalabilidad
Compatibilidad de hardware de clusteres
Organizacion de clusteres dispersos geograficamente
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