Procesadores: Estructura de los sistemas paralelos



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? Procesadores cada vez más eficientes: 2-6 Gflop/s ? Dos mercados: - gama “alta” IBM ? Power4, 5, PowerPC, Cell Intel / HP ? Itanium 2 , IA64 - gama “baja” Intel ? Pentium 4, Xeon AMD ? Opteron Un procesador
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Itanium (IA-64)
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IBM Power4/5
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IBM Power4/5
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IBM Power4/5
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? La busca de paralelismo a nivel de instrucción tiene un límite, marcado en muchas ocasiones por la propia aplicación (+ hard, + soft). Existen múltiples problemas para los que un solo procesador no es suficiente, por más que éste sea cada vez más rápido. Y en otros muchos casos, es posible reducir sensiblemente el tiempo de ejecución. Necesidad de Paralelismo
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? Ejemplo “simple”: meteorología atmósfera dividida en “puntos” de 1x1x1 km3 ? 1010 puntos 300 operaciones c.f. / elemento ? 3 x 1012 f cada 10 minutos (144 veces día) ? 5 x 1014 f una máquina a 1.000 MF/s ? 5 x 105 s ? simular una interacción ... 6 días. Además, el tamaño de las tareas a ejecutar puede crecer todo lo que queramos. Necesidad de Paralelismo
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? Solución: Paralelismo Utilizar P (muchos) procesadores que cooperen en la resolución de un problema, para ir P veces más rápido. + tolerancia a fallos + throughput + entrada/salida Necesidad de Paralelismo
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(Gp:) Array Vectorial (Gp:) MP (Gp:) P (Gp:) C (Gp:) bus (Gp:) memoria compartida (Gp:) SMP (Gp:) MPP/NUMA Clusters (Gp:) memoria distribuida (Gp:) P (Gp:) C (Gp:) M (Gp:) red general (Gp:) 1 (Gp:) 1 (Gp:) N (Gp:) N (Gp:) SIMD (Gp:) MIMD (Gp:) SISD (Gp:) fl. instrucciones (Gp:) flujo datos Clasificación
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? Dos arquitecturas básicas: 1. Memoria compartida (shared memory): El espacio de direccionamiento es único. Todos los procesadores pueden acceder a todas las posiciones de memoria. La comunicación entre procesos es a través de variables compartidas. 2. Memoria Distribuida (distributed memory): Cada procesador tiene un espacio de direccionamiento privado. No existen posiciones de memoria comunes. La comunicación entre procesos es mediante paso de mensajes. Sistemas SIMD