Introduccion Al Procesamiento Paralelo

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ESPG MAESTRA EN INGENIERIA DE SISTEMAS E INFORMTICAADMINISTRACIN DE TECNOLOGAS DE INFORMACIN

Tema 01: Introduccin al Procesamiento ParaleloProf: Alberto E. Cohaila Barrios

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07/11/2008

acohailab@unjbg.edu.pe, acohailab@hotmail.com, acohailab@speedy.com.pe

Arquitectura de Computadores Paralelos

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Temas a desarrollar:1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Introduccin al procesamiento paralelo Rendimiento en los computadores Paralelismo en sistemas monoprocesadores Principios de Segmentacin encauzada Computadores de Segmentacin encauzada Estructura y algoritmos en procesadores matriciales Arquitectura y programacin de los multiprocesadores: Pascal FC, LabVIEW y C++ 8. Multiprocesamiento 9. Arquitectura paralela distribuida: Cluster 10. Aplicaciones07/11/2008 Arquitectura de Computadores Paralelos 2

1. Introduccin al procesamiento paralelo Conceptuacin de Procesamiento Paralelo (PP) Computador de altas prestaciones Servidor PC industrial PC usuario

Evolucin de la arquitectura

Concurrencia en sistemas informticos modernos- Demanda creciente -

Aplicaciones avanzadas

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1. Introduccin al paralelismo Conceptuacin de Procesamiento Paralelo (PP) Estructura de los computadores paralelosclasificacin:

Computadores de segmentacin encausada

Procesadores matriciales

Sistemas multiprocesadores

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Flujo Arquitectura de Computadores Paralelos

tcnicas: VLSI y

de datos

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1.1 Concepto de Arquitectura de computadores Primera aparicin del trmino en 1964 (Amdahl): Estructura de un computador que el programador en lenguaje mquina debe conocer si quiere escribir un programa correcto para dicho computador Bsicamente: Registros y memoria Conjunto de instrucciones y su formato Modos de direccionamiento Codificacin de las instrucciones

No considera la forma en que se implementan las instrucciones07/11/2008 Arquitectura de Computadores Paralelos 5

1.1 Concepto de Arquitectura de computadores Bell y Newell, en 1970, introdujeron una descripcin multinivel jerrquica: Nivel Nivel Nivel Nivel de de de de circuito elctrico diseo lgico programacin conmutacin procesador-memoria

El tercer nivel corresponde al de Amdahl. El cuarto nivel trata sobre las interconexiones entre el procesador, la memoria y el resto de elementos del sistema (buses, etc. hardware PCB).07/11/2008 Arquitectura de Computadores Paralelos

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1.2 Evolucin de los computadores Para disear un sistema informtico potente y de costo razonable; y para idear programas eficaces que resuelva un problema computacional, deben comprenderse las estructuras hardware y software subyacentes y los algoritmos de computacin que vayan a ser implementados en la mquina mediante lenguajes de programacin orientados al usuario y/o concurrentes.

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1.2 Evolucin de los computadores

Seguridad

Banco de datos

Canales de comunicacin Dispositivos comunicaci perifricos perif

El sistema informtico modernoComposicin de elementos tales como:Sistemas operativos Procesadores Memorias Unidades funcionales Redes de interconexin interconexi Compiladores

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Ejemplo 01: Sistema de monitoreo remoto de variables de clima como alternativa de solucin al Agro en la regin de TacnaMedicin de variables de temperatura, Medici radiacin, humedad, velocidad de viento; radiaci adquirir, visualizar y almacenar el BD. Luego el envi de informacin historica envi informaci de modo remoto a usuarios (agricultor) final.

Problema computacional

Sistema operativo + lenguaje de programacinComprender la estructura

Hardware y software + Algoritmo computacional07/11/2008 Arquitectura de Computadores Paralelos 9

Ejemplo 02: Comunicacin entre Host basados en el estndar USB 2.0 (NO ethernet)

Problema computacional

Elaborar el algoritmo de protocolo de red bajo la normativa USB 2.0 que comunique mas de 2 host. host.

Sistema operativo + lenguaje de programacinComprender la estructura

Hardware y software + Algoritmo computacional07/11/2008

Windows vista + Java - Algoritmo de multiprogramacin multiprogramaci - Driver del fabricante10

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1.2 Evolucin de los computadores 1 Generacin (1938-1953): Primer computador analgico: 1938 Primer computador digital electrnico: 1946 (ENIAC) Dispositivos de conmutacin: paso de rels a vlvulas de vaco. Componentes hardware muy caros Operaciones en CPU bit a bit (en serie) Lenguaje de programacin: cdigo mquina binario Primer programa almacenado (1950)07/11/2008 Arquitectura de Computadores Paralelos 11

1.2 Evolucin de los computadores 2 Generacin (1952-1963): Primer computador con transistores: 1954 Memorias de ferrita Primeros lenguajes de alto nivel: FORTRAN y ALGOL Primeros ordenadores con mejoras en arquitectura: LARC (1959), con E/S independiente de otras unidades de proceso Forma normal de trabajo: procesamiento por lotes, donde los programas se ejecutan secuencialmente, uno cada vez y de principio a fin.07/11/2008 Arquitectura de Computadores Paralelos 12

1.2 Evolucin de los computadores 3 Generacin (1962-1975): Circuitos integrados de pequea y mediana escala de integracin. Memorias de estado slido (abaratamiento de memoria) Programas ms grandes Introduccin a la multiprogramacin, con el propsito de permitir la ejecucin de mltiples segmentos de programa intercalados con operaciones de E/S Primeros procesadores vectoriales Introduccin a la memoria virtual07/11/2008 Arquitectura de Computadores Paralelos 13

1.2 Evolucin de los computadores 4 Generacin (1972-1986): Circuitos VLSI (reduccin de tamaos y costes) Ampliacin de los lenguajes de alto nivel, para considerar a un tiempo datos escalares y vectoriales La mayora de los sistemas operativos son de tiempo compartido y emplean memoria virtual. Compiladores con capacidad de vectorizacin

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1.2 Evolucin de los computadores 5 Generacin (1986-): Multiprocesamiento de mas de 2 ncleos Mas de 1000 Megaflops Procesadores a escala nanometrica ( Tm>Tp Td