Libro en PDF - DIT - Universidad Politécnica de Madrid

Hardware6.1 Arquitecturas paralelasLas diversas categorías de ordenadores paralelos se diferencian entre sí en dosparámetros fundamentales. El primero de ellos es cómo se va a conseguir el paralelismo,es decir, qué estructuras son las que van a funcionar en paralelo. Una vezdecidido este punto hay que precisar el método de interconexión entre los elementosparalelizables. Las comunicaciones son un problema crítico dentro de un ordenadorparalelo ya que es necesario coordinar todos los procesos que se ejecutan concurrentemente,el tipo de solución adoptada caracteriza a la máquina tanto o másque la propia arquitectura.Como se dijo antes, la idea básica del paralelismo es que si un procesador consigueunas prestaciones X, entonces es lógico pensar que n procesadores conseguiránunas prestaciones nX. Esto, por supuesto, en teoría, ya que la coordinación deesos n procesadores supone una sobrecarga muy importante y hay problemas queno se pueden resolver de forma eficiente con un ordenador paralelo. De acuerdocon esto, las interpretaciones que se pueden hacer, y se han hecho, del paralelismoson muy diversas y afectan a todos los niveles de organización del ordenador.Desde las máquinas para proceso numérico con múltiples unidades funcionales alos ordenadores con varios procesadores completos, hay un amplio abanico deposibilidades que prácticamente se ha experimentado por completo, existiendomuchos prototipos y productos comerciales.Aquí vamos a dar sólo un breve repaso a las diversas arquitecturas básicas y aalgunos métodos de conexión, intentando resaltar la complejidad que resuelven yla que generan.Arrays sistólicos. Se basan en el hecho de que en muchas aplicaciones matemáticashay un núcleo básico de operaciones que se están utilizando constantemente,por ejemplo, las multiplicaciones de matrices, soluciones de sistemas lineales otransformadas de Fourier. Con un número suficientemente amplio de elementosfuncionales (pequeños procesadores o unidades aritmético-lógicas) y las conexionesadecuadas entre ellos se puede conseguir paralelizar una operación matemáticacompleja reduciendo en mucho los tiempos de cálculo. En la figura 8 aparece unarray sistólico para la multiplicación de matrices [A] x [B] = [C]. Los arrays sistólicosejecutan las operaciones y la Entrada/Salida al mismo tiempo y no necesitanningún tipo de control.Evidentemente, sólo son útiles en determinadas operaciones matemáticas yrentables unicamente en determinadas aplicaciones de proceso numérico y necesitanun ordenador de propósito general que realice el resto de las funciones. Laeficiencia conseguida es muy grande pues se diseña el hardware exactamentepara el tipo de operación a realizar.243