Procesamiento en serie vs procesamiento paralelo

Procesamiento en serie vs procesamiento paralelo

Para clasificar las arquitecturas podemos usar el término grado de paralelismo, con este término nos referiremos a la máxima cantidad de bits que puede procesar una arquitectura por unidad de tiempo.

De este modo encontramos 4 tipos de procesamiento:

·         Palabra en serie y bit en serie (WSBS): es el procesamiento más lento y existió en las primeras computadoras, este procesa un bit a la vez.

·         Palabra en paralelo y bit en serie (WPBS): Procesa una porción de bits a la vez.

·         Palabra en serie y bit en paralelo (WSBP): Usada en la arquitectura Von Neumann, esto procesa palabras de n bits a la vez.

·         Palabra en paralelo y bit en paralelo (WPBP): Es el más rápido, procesa por vez un arreglo.

Ancho de banda del subsistema

La estructura del bus tiene el problema de cuello de botella en la comunicación. Sin embargo este problema es permitido debido a los siguientes motivos:

·         Simplifica el concepto del diseño de la máquina y se adopta a la inclinación de hacer las cosas una a una.

·         Nos simplifica una sola conexión entre las distintas partes como se muestra en la siguiente imagen.

¿Qué es ancho de banda de subsistema?

En forma sintética se puede decir que es la cantidad de operaciones por unidad de tiempo. Por otro lado cuando se mide ancho de banda se debe tomar en cuenta:

·         En el caso de ancho de banda de la memoria se refiere a capacidad de información a transmitir por unidad de tiempo.
    En la siguiente tabla un ejemplo de memorias RAM DDR3:

·         En el caso de la CPU se refiere a la cantidad de instrucciones que procesa por unidad de tiempo.

·         En el caso de unidades externas el concepto varía un poco porque la tasa de transferencia varia de un sistema a otro. Por ejemplo en un disco el ancho de banda será la tasa de transferencia promedio (3Mb/s), en otro caso en impresoras y lectores este será más lento.

·         En el caso de los procesadores el ancho de banda podemos definirlo utilizando el término de megaflops(millones de instrucciones por segundo de punto flotante). Como también los MIPS(millones de instrucciones por segundo).

Sin embargo si quisiéramos sacar el ancho de banda útil se realiza sobre la cantidad de resultados por segundo.

Por tanto el ancho de banda de la memoria tiene que ser mayor ya que es utilizada por los diferentes dispositivos de entrada y salida como por la CPU. Por este hecho el ancho de banda se reparte entre todos los dispositivos, y para igualar la potencia entre los 3 subsistemas se utiliza los siguientes mecanismos:

·         Balance entre la entrada y salida y memoria.

·         Balance entre cpu.

Paralelismo con una sola CPU.

Es la capacidad de procesar datos concurrentes al mismo tiempo para aumentar la capacidad de computo con un solo procesador, y para realizar aquello se utiliza técnicas como pipeline o multiplicación de los componentes de hardware.

Características de componentes paralelos: Se pueden dividir en las siguientes configuraciones

·         Computadores Pipeline

·         Procesadores matriciales

·         Sistemas multiprocesadores

Los computadores que utilizan la técnica de pipeline realizan operaciones superpuestas. Por otro lado los procesadores matriciales usan varias ALU’S sincronizadas y los multiprocesadores son un conjunto de procesadores que comparten recursos o interactúan entre sí.

Una característica de la arquitectura pipeline es que permiten aumentar la carga de trabajo y reduce el costo de implementación.

El funcionamiento de la arquitectura pipeline podemos definirlo comparando con la forma de operar en una industria donde las tareas son divididas a varias unidades especializadas.

BIBLIOGRAFIA

• Miguel A.Nuevas tendencias en la informática: Arquitecturas paralelas y programación declarativa.Ed. COMPOBELL.
• Stephen W.(2009).Multicore processors and systems.Ed. Springer.USA.