Libro en PDF - DIT - Universidad Politécnica de Madrid

Complejidad y Tecnologías de la Información6. ParalelismoLa enorme velocidad de evolución de los ordenadores ha permitido abordar problemascada vez más complejos a través del aumento de la capacidad de computación.Pero aunque esto fuera impensable hace pocos años, se está llegando allímite de esas posibilidades, dada la concepción tradicional de los ordenadores. Laarquitectura von Neumann, la más conocida y utilizada, presenta varios problemasde cuellos de botella que hasta ahora se han ido resolviendo mejorando el hardwareque la soportaba. Cuando hizo falta más velocidad se construyeron procesadoresmás rápidos, cuando faltó más capacidad se construyeron procesadores máspotentes, para responder a la necesidad de manejar enormes cantidades de datosse perfeccionaron las memorias, su velocidad y su capacidad, pero incluso todas esasmejoras y avances tiene un límite si no se cambia la arquitectura del ordenador.El límite teórico en arquitecturas clásicas viene impuesto por la velocidad de transmisiónde los electrones dentro de los circuitos que componen el ordenador (una fracciónde la velocidad de la luz). Una velocidad ciertamente elevada pero insuficientepara muchos problemas que se plantean hoy en día a los ordenadores.Un ejemplo de este tipo de problemas es la simulación de tiempo atmosférico.Estas simulaciones se hacen dividiendo la zona de la atmósfera a estudiar en unarejilla tridimensional y estudiando la evolución de las condiciones climatológicas encada una de las divisiones, luego se integran todos los resultados en una soluciónglobal. La resolución y la exactitud aumentan disminuyendo el tamaño de las divisiones(ver en el capítulo dedicado a los conceptos relacionados con la complejidadlos problemas que plantea el estudio de la atmósfera). Estos cálculos, paraque sean útiles en predicción, han de hacerse en tiempo real, es decir, la prediccióndel tiempo para mañana no puede tardar dos días.Para solucionar este tipo de problemas se pensó hace ya tiempo en recurrir aarquitecturas paralelas, en las que la idea básica es que si un procesador ejecuta1000 instrucciones por segundo, 100 procesadores ejecutarán 100.000 instruccionespor segundo. En la práctica esto no es así, como veremos, pero este tipo dearquitecturas no sólo permiten abordar problemas como los mencionados sino queademás pueden tratarse de un forma totalmente distinta. El ejemplo del tiempoatmosférico ilustra muy bien este punto. Los cálculos para cada división de la rejillason independientes entre sí, salvo las condiciones de contorno que se imponenunas a otras y las influencias entre ellas, luego se puede pensar en realizar elanálisis de cada una de estas divisiones en un procesador y, utilizando un númerosuficiente de procesadores, ejecutar todas al mismo tiempo.242