Libro en PDF - DIT - Universidad Politécnica de Madrid

Complejidad y Tecnologías de la InformaciónProcesadores múltiples. La reducción del precio de los procesadores completosha producido un interés creciente en las máquinas que incorporan varios procesadorescomo elementos básicos de bajo coste. En estos sistemas cada procesadorse puede programar completamente y ejecutar su propio programa, de esta formase consigue una flexibilidad mucho mayor que en las estructuras anteriores aunqueesta flexibilidad se traduce en una complejidad mucho mayor en el control y laprogramación. Con este tipo de diseño se pueden conseguir factores de aceleracióncasi lineales pero existen una serie de factores a tener en cuenta: si los procesadoresse han de coordinar cada cierto tiempo, las prestaciones se ven seriamenteafectadas, existen muchos procesos que no son paralelizables y sólo se puedenejecutar de forma secuencial, los algoritmos paralelos requieren más pasos quelos secuenciales y una sobrecarga adicional para gestionar ese paralelismo, quevarios procesadores compartan recursos puede ralentizar mucho determinadosprocesos y, finalmente, operaciones como la entrada/salida pueden llegar aconsumir un tanto por ciento muy elevado del tiempo de computación reduciendolas ventajas del paralelismo.Estos son los cinco tipos básicos de arquitecturas paralelas. Por supuesto, sepodrían hacer muchas otras clasificaciones (tema que ya tratamos al hablar de lastaxonomías) atendiendo a criterios diversos. Aparte de esta clasificación, la otraforma de estudiar los ordenadores paralelos es atendiendo a las conexiones entrelos diferentes elementos que los forman:- Arrays sistólicos. Una forma muy eficiente de conectar los elementos deproceso es realizar estas conexiones de acuerdo con la tarea que van a realizar.La solución no es flexible en absoluto (una vez establecidas las conexiones, losprocesadores sólo funcionarán eficientemente con la aplicación para la que fueronadaptados) pero se consiguen soluciones muy optimizadas. El problema fundamentalque presentan es que esa optimización sólo ocurre en el proceso de losdatos haciendo que la Entrada/Salida sea vital para conseguir unas buenasprestaciones.- Redes de Banyan. Para solucionar la falta de flexibilidad de los arrays sistólicos,se pueden sustituir algunos elementos de proceso por conmutadores programablesque permitan cambiar la configuración de la red de procesadores ampliando elabanico de posibilidades a las que es aplicable, esto son las redes de Banyan.Tienen la gran ventaja de que como la conmutación es hardware, no haypérdida de eficiencia en los cálculos. Algunas aplicaciones de este tipo deredes también solucionan en parte el problema de la E/S dejando los datosfijos y realizando operaciones sucesivamente sobre éstos.- Cubos-k. Los cubos k-binarios conectan 2 k procesadores. Las conexiones sehacen entre los vértices (procesadores) de un cubo de k dimensiones. En lafigura aparece el caso k=3. Este tipo de conexiones ofrecen muchas rutas de246