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2.4: Taxonomía de Flynn- Estructuras y Arquitecturas Multiprocesador

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    Introducción

    Esta sección presenta al alumno los diseños de los procesadores modernos y sus funcionalidades. La taxonomía de Flynn también se discute en la sección.

    Detalles de la actividad

    La taxonomía de Flynn es una clasificación de arquitecturas informáticas. es decir, es una clasificación de arquitecturas de computadora. Se ha utilizado como herramienta en el diseño de procesadores modernos y
    sus funcionalidades. Las definiciones de clasificación de Flynn se basan en el número de flujos de instrucción (o control) concurrentes y flujos de datos disponibles en la arquitectura. Ellos son; -

    1. SISD (flujo de instrucción único, flujo de datos único)

    Computadora secuencial que no explota paralelismo ni en la instrucción ni en los flujos de datos. Una sola unidad de control (CU) obtiene una sola secuencia de instrucciones (IS) de la memoria. La CU genera entonces señales de control apropiadas para dirigir el elemento de procesamiento único (PE) para operar en un solo flujo de datos (DS), es decir, una operación a la vez.

    Las máquinas uniprocesadores tradicionales como una PC (las PCs actualmente fabricadas tienen múltiples núcleos) o mainframes antiguos.

    2. Flujo de instrucciones único, flujos de datos múltiples (SIMD)

    Una computadora que explota múltiples flujos de datos contra un solo flujo de instrucciones para realizar operaciones que pueden paralelizarse naturalmente.

    Por ejemplo, un procesador de matriz o una unidad de procesamiento de gráficos (GPU)

    3. Múltiples flujos de instrucciones, flujo de datos único (MISD)

    Múltiples instrucciones operan en un flujo de datos. Arquitectura poco común que generalmente se usa para tolerancia a fallas. Los sistemas heterogéneos operan en el mismo flujo de datos y deben acordar el resultado.

    Los ejemplos incluyen la computadora de control de vuelo del transbordador espacial.

    4. Múltiples flujos de instrucciones, múltiples flujos de datos (MIMD)

    Múltiples procesadores autónomos que ejecutan simultáneamente diferentes instrucciones sobre diferentes datos. Las arquitecturas MIMD incluyen procesadores superscalares multinúcleo y sistemas distribuidos, utilizando un espacio de memoria compartida o un espacio de memoria distribuida.

    Diagrama que compara clasificaciones

    Estas cuatro arquitecturas se muestran a continuación visualmente. Cada unidad de procesamiento (PU) se muestra para una computadora unicore o multi-core:

    Nota

    A partir de 2006, todas las 10 mejores y la mayoría de las supercomputadoras TOP500 se basan en una arquitectura MIMD.

    Divida aún más la categoría MIMD en las dos categorías siguientes, e incluso a veces se consideran subdivisiones adicionales.

    5. Programa único, múltiples flujos de datos (SPMD)

    Múltiples procesadores autónomos que ejecutan simultáneamente el mismo programa (pero en puntos independientes, en lugar de en el bloqueo que impone SIMD) en diferentes datos. También denominado proceso único, datos múltiples, el uso de esta terminología para SPMD es técnicamente incorrecto, ya que SPMD es un modelo de ejecución paralela y asume múltiples procesos cooperantes que ejecutan un programa. SPMD es el estilo más común de programación paralela. El modelo SPMD y el término fueron propuestos por Frederica Darema.

    Gregory F. Pfister fue gerente del proyecto RP3, y Darema formó parte del equipo RP3.

    6. Múltiples programas, múltiples flujos de datos (MPMD)

    Múltiples procesadores autónomos que operan simultáneamente al menos 2 programas independientes. Normalmente, dichos sistemas escogen un nodo para que sea el “host” (“el modelo explícito de programación host/nodo”) o “manager” (la estrategia “Manager/Trabajador”), que ejecuta un programa que agrupa datos a todos los demás nodos que ejecutan un segundo programa. Esos otros nodos luego devuelven sus resultados directamente al gerente. Un ejemplo de esto sería la consola de juegos Sony PlayStation 3, con su procesador SPU/PPU.

    Conclusión

    Estas secciones introdujeron al alumno la clasificación de la arquitectura informática y se ha utilizado como herramienta en el diseño de procesadores modernos y sus funcionalidades

    Evaluación

    Discutir la arquitectura de flujo de datos de múltiples flujos de instrucciones (MISD)

    Esto implica que varias instrucciones están operando en una sola pieza de datos. Los mismos datos fluyen a través de una matriz lineal de procesadores que ejecutan diferentes flujos de instrucciones. Esta arquitectura también se conoce como matriz sistólica para la ejecución en canalización de algoritmos específicos.

    • No se usa mucho en la práctica.

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