Computacion Paralela

La Computación Paralela

Es una técnica de programación en la que muchas instrucciones se ejecutan simultáneamente. 

Se basa en el principio de que los problemas grandes se pueden dividir en partes más pequeñas que pueden resolverse de forma concurrente “en paralelo”.

 

Tipos De Computación Paralela

• Paralelismo a nivel de bit.
• Paralelismo a nivel de instrucción.
• Paralelismo de datos.
• Paralelismo de tareas.

 
Paralelismo a nivel de bit


La aceleración en la arquitectura de computadores se lograba en gran medida duplicando el tamaño de la palabra en la computadora, la cantidad de información que el procesador puede manejar por ciclo. El aumento del tamaño de la palabra reduce el número de instrucciones que el procesador debe ejecutar para realizar una operación en variables cuyos tamaños son mayores que la longitud de la palabra. 

Paralelismo a nivel de instrucción


Un programa de ordenador es, en esencia, una secuencia de instrucciones ejecutadas por un procesador. Estas instrucciones pueden reordenarse y combinarse en grupos que luego son ejecutadas en paralelo sin cambiar el resultado del programa. Esto se conoce como paralelismo a nivel de instrucción.

Paralelismo de datos

El paralelismo de datos es el paralelismo inherente en programas con ciclos, que se centra en la distribución de los datos entre los diferentes nodos computacionales que deben tratarse en paralelo. 

La paralelización de ciclos conduce a menudo a secuencias similares de operaciones (no necesariamente idénticas) o funciones que se realizan en los elementos de una gran estructura de datos. Muchas de las aplicaciones científicas y de ingeniería muestran paralelismo de datos.
 
Paralelismo de tareas

El paralelismo de tareas es la característica de un programa paralelo en la que cálculos completamente diferentes se pueden realizar en cualquier conjunto igual o diferente de datos. Esto contrasta con el paralelismo de datos, donde se realiza el mismo cálculo en distintos o mismos grupos de datos. El paralelismo de tareas por lo general no escala con el tamaño de un problema.

Chip Set

CHIPSET 

Es el conjunto de circuitos que nos encontramos sobre la placa base. Se encarga de conectar los distintos elementos que se encuentran en el interior de la CPU.

La capacidad para crear dispositivos cada vez más pequeños, ha permitido que tarjetas que tenían que ser discretas, como la de sonido o la de red pasen a estar soportadas por el propio chipset.

Su Función


Se encarga de entablar la conexión correcta entre la placa madre y diversos componentes esenciales de la PC, como lo son el procesador, las placas de video, las memorias RAM y ROM, entre otros.  


Los chipsets por tanto suelen incluir gran cantidad de componentes:

Tarjeta gráfica. Es muy común, encontrarnos con equipos que tienen la tarjeta integrada en el propio chipset. No confundir con aquellos que la tienen integrada en el propio microprocesador.

Tarjeta de sonido. Casi todas las placas incorporan ya de serie soporte para audio y sus conexiones. Esta cubrirá las necesidades básicas del usuario normal.

Tarjeta de red. Al igual que ha ocurrido con las tarjetas de sonido, estas han acabado emplazadas en la propia placa base.

Conexión inalámbrica. Desde la aparición de los primeros Centrino, Intel tenía claro que quería incluir la máxima funcionalidad en la placa base para crear laptops más pequeños y con menos consumo. Es muy común encontrar chipset que añaden conexión Wifi y bluetooth sin necesidad de añadir una tarjeta externa.

Conexionado hacia el exterior. Aparte de las conexiones para los elementos anteriores, es común ver USB integrados en el chipset o puertos SATA o PCI Express para dispositivos externos.


Tipos de Chipset 

• El Northbridge 
• El Southbridge 

El Northbridge
 

Llamado puente norte, es el encargado de interconectar el microprocesador y la memoria RAM, controlando todas las tareas de acceso entre estos elementos y los puertos PCI y AGP. 

Al mismo tiempo, el Northbridge mantiene una comunicación permanente con el Southbridge.

El Southbridge
 

Llamada como puente sur, se encarga de comunicar el procesador con todos los periféricos conectados al equipo.

Asimismo, su función también reside en controlar los diversos dispositivos que se hallan asociados a la motherboard, como los puertos USB, la disquetera, las unidades ópticas, los discos rígidos, y un largo etcétera.

Nota:

El chipset siempre será el encargado de darnos el conexionado hacia el exterior. De nada nos sirve tener una tarjeta gráfica integrada en la CPU, si al final el chipset que se monta sobre tu placa no tiene una salida para conectarlo a un monitor.

Memoria RAM

Memoria RAM 

RAM son las siglas de random access memory, un tipo de memoria de ordenador a la que se puede acceder aleatoriamente; es decir, se puede acceder a cualquier byte de memoria sin acceder a los bytes precedentes. 

Tipos Básicos de Memoria RAM

• RAM dinámica (DRAM)
• RAM estática (SRAM)

DRAM

La meoria RAM dinámica necesita actualizarse miles de veces por segundo.

SRAM 

La memoria RAM estática no necesita actualizarse, por lo que es más rápida, aunque también más cara. 


Ambos tipos de memoria RAM son volátiles, es decir, que pierden su contenido cuando se apaga el equipo.

El termino RAM se utiliza como sinónimo de memoria principal, la memoria que está disponible para los programas.

Procesadores

El Procesador 

El procesador, también conocido como CPU o micro, es el cerebro del PC. Sus funciones principales incluyen el manejo del sistema operativo, la ejecución de las aplicaciones y la coordinación de los diferentes dispositivos que componen el equipo.

En el aspecto físico, no es más que una pequeña pastilla de silicio la cual está recubierta de lo que llamamos encapsulado. Este se inserta en la placa base sobre un conector que se denomina socket, aunque esto no siempre es así, en un laptop o portátil lo normal es que se suelde directamente.

 

Desde un punto de vista histórico el procesador es uno de los elementos del PC que más ha evolucionado, tanto en su proceso de fabricación, como en su arquitectura interna.

Componentes

 

Núcleos. Un núcleo no es más que un procesador en miniatura. Los procesadores modernos tienen varios de ellos lo cual hace que puedan acelerar ciertos tipos de aplicaciones y evitar bloqueos.

Cache. La memoria cache es el elemento del sistema de memoria de un PC que se encuentra en el interior del micro, se usa para acelerar la velocidad de los accesos a la RAM.

Controlador de memoria. Este fue uno de los primeros elementos que se integro consiguiendo acelerar el acceso la memoria RAM. Esto tiene un inconveniente y es que sólo puedes usar el tipo de memoria para la que tu procesador este preparado.

Tarjeta gráfica. Si integran este componente ya no hablamos de CPUs sino de APUs. Ya no estaríamos ante un micro convencional si no ante un hibrido entre procesador y tarjeta gráfica. En la actualidad y parece que en desarrollos futuros casi todos los micros con los que te encuentres serán de este tipo. 

Otros elementos. Los micros han incorporado aún mas funcionalidad que antes se encontraba sobre la placa base.

Tipos de Procesadores

•  Pentium-75 ; 5×86-100 (Cyrix y AMD)
• AMD 5×86-133
• Pentium-90
• AMD K5 P100
• Pentium-100
• Cyrix 686-100 (PR-120)
• Pentium-120
• Cyrix 686-120 (PR-133) ; AMD K5 P133
• Pentium-133
• Cyrix 686-133 (PR-150) ; AMD K5 P150
• Pentium-150
• Pentium-166
• Cyrix 686-166 (PR-200)
• Pentium-200
• Cyrix 686MX (PR-200)
• Pentium-166 MMX
• Pentium-200 MMX
• Cyrix 686MX (PR-233)
• AMD K6-233
• Pentium II-233
• Cyrix 686MX (PR-266); AMD K6-266
• Pentium II-266
• Pentium II-300
• Pentium II-333 (Deschutes)
• Pentium II-350
• Pentium II-400                                                       

¿Cómo funcionan?

Todo el sistema está gobernado por un reloj que se usa para sincronizar los diferentes bloques funcionales. La velocidad a la que este cambia de estado se denomina frecuencia de funcionamiento y está relacionada con la capacidad de cómputo del sistema.

El funcionamiento de un procesador se puede dividir en las siguientes etapas:

• Se lee una instrucción de memoria. El conjunto de instrucciones de cualquier procesador actual incluye más de mil diferentes y va creciendo con el tiempo. Se añaden para mejorar la velocidad de procesamiento de ciertas aplicaciones.

• Se buscan los datos. Algunas instrucciones necesitaran de datos para realizar sus cálculos que pueden no encontrarse dentro del procesador y tendrán que buscarse por tanto en el sistema de memoria.

• Se realiza la operación. Una vez que se tiene todo se ejecuta la operación, para esto puede ser necesario el trabajo de varios bloques como la unidad aritmética lógica o la de punto flotante.

• Se pasa a la siguiente instrucción. Que no es siempre la que se encuentra a continuación en la memoria. Muchas instrucciones pueden cambiar el flujo del programa y permitir saltos o repetir ciertas acciones hasta que se cumpla una determinada condición.

 

Nota:

Este es el cerebro del computador. Dependiendo del tipo de procesador y su velocidad se obtendrá un mejor o peor rendimiento. Hoy en día existen varias marcas y tipos.