Multicomputadores

Son un tipo especial de sistemas con múltiples procesadores. Las características que les distinguen son:

 

1. La memoria es privada (es decir, cada procesador tiene un mapa de direcciones propio que no es accesible directamente a los demás).

2. La comunicación entre procesadores es por paso de mensajes a través de una red de interconexión.

•      En un multicomputador, cada nodo es una computadora clásica.

•      Los nodos colaboran para resolver juntos un mismo problema (ejecutar la misma aplicación).

•      La compartición de datos es explícita, ya que el acceso a datos comunes es por paso de mensajes.

Redes de Interconexión

Clasificación dependiendo de la topología de red:

La estructura topológica se caracteriza pon la red de encaminamiento de datos.

 

1.    Redes de interconexión estáticas. Los enlaces entre procesadores son pasivos y buses no pueden ser reconfigurados.

 

Caracterización:

o    Tamaño de la red: Número de nodos que la componen

o    Grado de un nodo: Número de enlaces que inciden en el nodo

o    Diámetro de la red: es el máximo camino más corto entre dos nodos cualesquiera

 

Tipos:

o    Unidimensional

•      lineal

 

 

 

 

 

 

 

 

 

o    Bidimensional

•      anillo

•      estrella

•      árbol

•      malla

•      r. sistólica

 

o    Tridimensional

•      t. conexa

•      a. cordal

•      cubo-3

 

 

 

 

 

 

2. Redes de interconexión dinámicas. Los enlaces pueden ser reconfigurados mediante ajustes de elementos activos de conmutación de red.

 

Redes cuya configuración puede modificarse:

• Monoetapa: Realizan conexiones entre elementos de proceso en 1 etapa. Por tanto, puede no ser posible llegar desde cualquier elemento a cualquier otro, es necesario recircular la información (redes recirculantes).

 

• Multietapa: Realizan conexiones entre los elementos de proceso en más de 1 etapa. Es capaz de conectar un EP arbitario de entrada a uno arbitrario de salida. Se describen mediante: Caja de conmutación, topología de red y estructura de control

 

3. Combinada.

 

Multiprocesadores

Se denomina multiprocesador a un ordenador que cuenta con dos o más microprocesadores (CPUs) compartiendo memoria y periféricos. Las ventajas más evidentes son mayor potencia de computación y fiabilidad.

Podemos clasificar en sistemas multiprocesadores simétricos, en el cual cada procesador corre una copia idéntica del sistema operativo y se comunica con los demás procesadores según sus necesidades; o multiprocesadores asimétricos, en los cuales cada procesador tiene asignado una tarea predefinida. Un procesador maestro controla el sistema.

Los ordenadores multiprocesador presentan problemas de diseño que no se encuentran en ordenadores monoprocesador. Estos problemas derivan del hecho de que dos programas pueden ejecutarse simultáneamente y, potencialmente, pueden interferirse entre sí. Concretamente, en lo que se refiere a las lecturas y escrituras en memoria. Existen dos arquitecturas que resuelven estos problemas:

• La arquitectura NUMA, donde cada procesador tiene acceso y control exclusivo a una parte de la memoria.
• La arquitectura SMP, donde todos los procesadores comparten toda la memoria.

Para que un multiprocesador opere correctamente necesita un sistema operativo especialmente diseñado para ello. La mayoría de los sistemas operativos actuales poseen esta capacidad.

Computadores matriciales

Características y tipos

Clasificación atendiendo a la organización del mapa de memoria:

• MEMORIA DISTRIBUIDA: Cada EP dispone de su bloque de memoria.

 

• MEMORIA COMPARTIDA: Los elementos de memoria pueden ser compartidos por todas las EPs.

Procesadores Paralelos

Un sistema de procesadores paralelos es aquel en el que se interconectan varios procesadores para cooperar en la ejecución de los programas de aplicación sistemas de procesadores paralelos: Utilizan sólo unos pocos procesadores, entre dos y del orden de la docena. Sistemas de procesadores masivamente paralelos: Con un número elevado de procesadores, cientos, miles, o incluso decenas de miles. Factores clave que han permitido la realización práctica de los procesadores paralelos:

1. El uso de procesadores RISC comerciales. Bloque básico de la estructura.

2. Los avances en los esquemas de comunicación procesador-a-procesador.

3. La demanda de prestaciones, por parte de las aplicaciones.

 

TIPOS DE PROCESADORES PARALELOS

 

d• Múltiples secuencias de instrucciones y una secuencia de datos (MISD): Se transmite una secuencia de datos a un conjunto de procesadores, cada uno de los cuales ejecuta una secuencia de instrucciones diferente.

• Múltiples secuencias de instrucciones y múltiples secuencias de datos (MIMD): Un conjunto de procesadores ejecuta simultáneamente secuencias de instrucciones diferentes con conjuntos de datos diferentes. Los computadores MIMD se pueden subdividir además según la forma que tienen los procesadores para comunicarse:

 

a) Sistema multiprocesador: Si los procesadores comparten una memoria común.

b) Sistema multicomputador: Si cada procesador tiene una memoria dedicada.

 

a) MIMD: MULTIPROCESADORES.

 

MIMD de memoria compartida, todos los procesadores pueden acceder a la misma memoria, mediante un bus compartido de alta velocidad.

 

b) MIMD: MULTICOMPUTADORES.

 

MIMD de memoria distribuida, cada procesador tiene su propio espacio de memoria, no visible para el resto. Los resultados y coordinación se pasan a través de una red. En la comunicación por mensaje, la red de interconexión es clave.

 

 

 

Posibles topologías: