MULTI-CORE Y MULTITHREADED CLUSTER

"Año del Fortalecimiento de la Soberanía Nacional"[pic 1][pic 2]

MULTI-CORE Y MULTITHREADED

CLUSTER

PROFESOR                :                 ANTONIO NORONHA GOMEZ

CURSO                        :                 COMPUTACIÓN PARALELA

FACULTAD                :                INGENIERIA DE SISTEMAS E INROMATICA

FECHA                        :                 05-09-2022

        ALUMNO                :                BARDALES LAYCHE, BILL ANDERSON

IQUITOS-PERÙ

2022

INTRODUCCIÓN

La computación paralela es un tipo de computación en la que muchos cálculos o procesos se llevan a cabo simultáneamente. El paralelismo se ha empleado durante mucho tiempo en la informática de alto rendimiento, pero ha ganado un mayor interés debido a las limitaciones físicas que impiden el escalado de frecuencia. Dado que el consumo de energía (y, en consecuencia, la generación de calor) por parte de las computadoras se ha convertido en una preocupación en los últimos años, la computación paralela se ha convertido en el paradigma dominante en la arquitectura de computadoras principalmente en forma de procesadores multinúcleo.

También se han centrado sus esfuerzos en encontrar nuevas alternativas para utilizar eficazmente los millones de transistores disponibles para mejorar el rendimiento de manera que minimicen tanto la complejidad del diseño como el uso de energía adicional. En este escenario, el paradigma del multihilo se ha hecho popular para hacer frente a los problemas anteriores.

Existen otras formas de computación paralela como el empleo de redes de computadoras para llevar a cabo una gran tarea o grupo de tareas, completando operaciones en segundos o minutos, cosa que a una sola computadora le tomaría mucho más tiempo; a este grupo de computadoras interconectadas trabajando como si fuera una sola se le llama “Cluster", grilla o red

1. PROCESADOR

Antes de nada, vamos a definir exactamente lo que es una CPU o un procesador. Como bien indican sus siglas en inglés (Central Processing Unit) es la unidad de procesamiento encargada de interpretar las instrucciones de un hardware haciendo uso de distintas operaciones aritméticas y matemáticas.

Para que lo entendáis, son como el cerebro de un ordenador, capaces de leer e interpretar las señales que les manda el usuario a través de los distintos componentes y resto de aplicaciones. Todo ello en cuestión de nanosegundos y en código binario. Y es que desde su aparición en la década de 1970. El creciente mercado y la demanda de un rendimiento más rápido rendimiento impulsaron a la industria a fabricar chips más rápidos e inteligentes.

También se han ideado otras técnicas para mejorar el rendimiento, como el procesamiento paralelo, el paralelismo a nivel de datos y el paralelismo a nivel de instrucciones, que han demostrado ser muy eficaces. Una de estas técnicas que mejora significativamente el rendimiento son los procesadores multi-núcleo (multi-core) y también los hilo (thread) dentro de un procesador es la forma en que cada uno de los núcleos del CPU recibirá y procesará la información. 

Pero antes de entrar a fondo con los conceptos debemos saber bien las diferencias entre núcleo e hilo.

1. DIFERENCIA ENTRE NÚCLEOS E HILOS

1. NUCLEO

Una de las cosas más sonadas en cuanto a CPU’s son los núcleos (‘cores’ en inglés). Los cores son, como veremos más adelante, como un subprocesador en sí mismo. Antes, los procesadores eran de un solo núcleo (single core), por lo que no podían realizar más que una tarea al mismo tiempo.

Como un núcleo es un procesador en sí mismo, una CPU multinúcleo de dos núcleos pueda ejecutar dos tareas al mismo tiempo.

Es como nosotros, que solo podemos comer una sola cosa al mismo tiempo porque solo tenemos una boca. Llegados a un punto, se pasó a lo que denominamos como CPU multinúcleo (más de un núcleo, que equivaldría a que nosotros tuviésemos dos bocas para comer). (García, 2017)

1. HILOS

Los hilos (‘thread‘ en inglés) son otra cosa totalmente distinta a los núcleos, aunque a menudo se confunden. Se puede definir como el flujo de control de programa. Ayudan de forma directa a la manera en la que un procesador administra sus tareas. La función de los hilos se podría decir que hace que los ‘tiempos de espera’ entre procesos se aprovechen mejor.

Aunque un núcleo solamente pueda realizar una tarea al mismo tiempo, se pueden usar los hilos para hacer creer al usuario (y al propio ordenador) que sí se puede hacer más de una cosa al mismo tiempo.

¿Y como es eso? Es muy simple: en vez de realizar una tarea por completo, divides la tarea en porciones (cada hilo se encarga de un aspecto concreto del programa), de modo que vas alternando entre porciones de tareas para que parezca que ambas se ejecutan al mismo tiempo. (García, 2017)

1. MULTICORE

"Un procesador multinúcleo suele ser un único procesador que contiene varios núcleos en un chip". Los núcleos son unidades funcionales compuestas por unidades de cálculo y cachés. Estos múltiples núcleos en un solo chip se combinan para replicar el rendimiento de un único procesador más rápido. Los núcleos individuales de un procesador multinúcleo no son necesariamente tan rápidos como los procesadores mononúcleo de mayor rendimiento, pero mejoran el rendimiento general al gestionar más tareas en paralelo. El aumento del rendimiento se puede apreciar al entender la forma en que los procesadores de un solo núcleo y los de varios núcleos ejecutan los programas. Los procesadores de un solo núcleo Los procesadores de un solo núcleo que ejecutan varios programas asignarían una franja de tiempo para trabajar en un programa y luego asignarían diferentes intervalos de tiempo para el resto de los programas. Si uno de los procesos tarda más tiempo en completarse entonces el resto de los procesos comienzan a retrasarse. Sin embargo, en el caso de los procesadores multinúcleo, si tienes varias tareas que pueden ejecutarse en paralelo al mismo tiempo, cada una de ellas será ejecutada por un Debido a los avances en la tecnología de los circuitos y a las limitaciones de rendimiento de los procesadores superespeculativos de gran tamaño, los multiprocesadores de chip (CMP) o la tecnología multinúcleo se han convertido en la corriente principal de los diseños de CPU. (Venu, 2011)

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