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Tema 3: Paralelismo en Multiprocesadores (I)
Perspectiva histórica: Diversas clasificaciones de las arquitecturasparalelas.
Enfoque global actual: Arquitecturas paralelas actuales
Aspectos fundamentales de diseño
Bibliografía: “Parallel Computer Architecture”, Draft version,Por J. Dongarra
Aportaciones: E.L. Zapata, J. Plata y M. Valero
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Perspectiva histórica :
Diversas clasificaciones de lasarquitecturas paralelas.
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Clasificación de Flynn
Basado en las nociones de flujo de instrucciones (control) y flujo de datos
Clasificación de las Organizaciones Paralelas
SISD : Single Instruction - Single Data
MISD: Multiple Instruction - Single Data
SIMD: Single Instruction - Multiple Data
MIMD: Multiple Instruction - Multiple Data
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Máquinas SIMD
ControlM
P
Ventajas : Simplicidad del control, coste, facilidad en la depuración de programas
Desventajas : Modelo poco flexible, ineficiencia si pocos procesadores están Activados
Ejemplos : Illiac-IV, CM-1, Maspar MP-1
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Máquinas MISD
Ejec. Ejec. Ejec.
Control Control Control
Memoria
Ventajas : Diseño simple, relación coste-rendimiento bajo para aplicaciones específicas (procesamiento de señales, …)
Desventajas : Aplicabilidad limitada, programación compleja
Ejemplos : Procesadores sistólicos, como el CMU Warp
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Máquinas MIMD
M M M
PPP
P PM MRed Interconexión
Red Interconexión
Ventajas : Aplicabilidad general
Desventajas : Difíciles de diseñar, costes de sincronización medios/altos, progra-mación compleja.
Ejemplos : SGI Challenge, Cray T3D, NCube, CM-5
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Clasificación (2)
Schwartz
Basada en el número de procesadores (granularidad) y el tipo de su conectividad
Grano grueso Hasta 10 procesadores
Grano medio Decenas a miles de procesadores
Grano fino Miles a …. de procesadores
El concepto de granularidad puede también aplicarse a la forma en que un algoritmoparalelo genera tareas concurrentes.
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Clasificación (3)
Acceso a memoria
Basado en la forma en que los procesadores comparten los datos
SM Memoria compartida o memoria global
Todos los procesadores acceden a los mismos módulos de memoria
DM Memoria distribuida o memoria local
Cada procesador tiene su propia memoria. El acceso a los datos en lamemoria de otro procesador es mediante el pase de mensajes ( o en algunos casos mediante radiación)
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Topologías (1)
Los computadores paralelos pueden clasificarse por la interconexión (comunicación)entre procesadores. Los procesadores pueden comunicarse mediante:
Memoria compartida
Buses compartidos
Red de interconexión
dinámica (reconfigurable): etapa simple o múltiple, barras cruzadas, …
estática: malla, árbol, toro, totalmente conectada, hypercubo, anillos, ciclos conectados en cubo, intercambio y barajamiento, …
Métodos de interconectividad más usuales
SM-MIMD Bus, conexión directa, red de conmutación multietapa
DM-MIMD Malla, toro, hipercubo, anillo, configurable.
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SHARED MEMORY
P P P
M M M
NETWORK
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DISTRIBUTED MEMORY
P P P
M M M
NETWORK
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Bell’s Taxonomy
Gordon Bell, Scalable, Parallel Computers: Alternatives, Issues, and Challenges,Int. J. Paral. Progr., 22(1), 94, 9. 3-46
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Bell’s Evolution
Gordon Bell, Scalable, Parallel Computers: Alternatives, Issues, and Challenges,Int. J. Paral. Progr., 22(1), 94, 9. 3-46