%&'NC # C$arles: Memory – Caches. Caches. !os !os tres tres artí artícu culo los s ante anteri rior ores es se prop propor orc ciona ionan n al alum alumno no en el fic$ fic$er ero o articulos.zip# articulos.zip# disp isponib onible le en la eb de la asig asign natur atura# a# en la secci ecci* *n de acti+idades.
Libros ' art"#ulos on(line: " 'N,# "laise: ntrod ntroduct uction ion to Parall Parallel el Comput Computing ing -en línea línea.. !aren !arence ce !i+ermore National !aborator/. -0ec$a de consulta: 12 abril 3414. Disponible en: $ttps:55computing.llnl.go+5tutorials5parallel6comp5 78!TICO' 9'OC%%O'. n i;ipedia -en línea. -0ec$a de consulta: 31 abril 3414. Disponible en: $ttp:55en.i;ipedia.org5i;i57ulti abril 3414. Disponible en: $ttp:55en.i;ipedia.org5i;i5Cluster6(computing)
Re#ursos adi#ionales: demás de los materiales indicados anteriormente# el alumno podrá utili@ar otras fuentes de informaci*n on-line# on-line# cuando lo estime necesario.
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TRAA+O A REALI,AR l trabaAo a reali@ar consistirá en contestar un cuestionario de preguntas relati+as al tema de los computadores paralelos. !as preguntas del cuestionario se organi@an en base a los artículos proporcionados# indicándose claramente Bu artículo o artículos es necesario leer antes de contestar un determinado bloBue de preguntas. n algunas ocasiones# es posible Bue el alumno deba buscar informaci*n adicional a los artículos proporcionados en fuentes on
NOTA: no ol-idarse de rellenar los datos del alumno en la primera p.gina/ l trabaAo# una +e@ contestado se imprime / se entrega al profesor en la fec$a estipulada. %e agradece la impresi*n en color# si el posible.
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CUESTIONARIO l artículo Parallel Computing # de C$arles Koelbel# proporciona una introducci*n sencilla a la computaci*n paralela. No obstante# alguno de los puntos de este artículo pueden resultarte de difícil comprensi*n# como por eAemplo el punto > (9arallel lgorit$ms and pplications). Debido a ello# puedes saltarte este punto. 8na +e@ leído este artículo# contesta las siguientes preguntas: 941. EFu significa computaci*n paralelaG
943. l artículo comien@a presentado eAemplos diferentes de computaci*n paralela (supercomputadores# ser+ers# grids# multicores / =98s). Indica en cuáles de ellos te parece Bue los procesadores se comunican utili@ando redes de área local (t$ernet) o área etensa (Internet).
94>. l uso de la computaci*n paralela reBuiere encontrar en los algoritmos la posibilidad de $acer +arias operaciones simultáneamente. isten di+ersas formas en las Bue un algoritmo puede proporcionar dic$a posibilidad# / cada forma da lugar a un tipo diferente de paralelismo. Define las formas de paralelismo Bue se indican a continuaci*n: 9aralelismo de datos:
Pipelining :
9aralelismo de tareas:
94L. l concepto de pipelining en la computaci*n paralela es idntico al concepto base de una tecnología utili@ada en las C98s para incrementar sus prestaciones. EDe Bu tecnología se trataG
94. continuaci*n se proporciona un fragmento de un algoritmo escrito en lenguaAe C / formado por tres sentencias. E%e podrían eAecutar dic$as sentencias en paraleloG E9or BuG M P " M "1P
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C M >P
94H. %egn la taonomía de 0l/nn# indica el tipo de arBuitectura paralela al Bue pertenecen los siguientes eAemplos: l computador elemental: 8n procesador Intel Core 3 Duo: 94Q. !os procesadores de la familia Intel RH pre+ios a la aparici*n de las arBuitecturas multicore se comportan $abitualmente como sistemas %I%D. No obstante# en un determinado momento de la e+oluci*n de la familia RH se introduAeron en los procesadores de esta familia nue+os Auegos de instrucciones Bue permitían operar a estos procesadores como sistemas %I7D. "usca en Internet informaci*n sobre esto / contesta lo siguiente: Suegos de instrucciones %I7D de la familia RH: stas instrucciones $an sido dise?adas para procesar un determinado tipo de informaci*n. EDe Bu tipo de informaci*n se trataG
94R. 9ara facilitar la construcci*n de programas paralelos# se $an dise?ado lenguaAes de programaci*n paralelos a partir de lenguaAes secuenciales eistentes. Indica alguno de estos lenguaAes paralelos:
942. plica el concepto de carga deseBuilibrada / el efecto Bue produce en la eAecuci*n de un programa paralelo.
914. plica el concepto de acelerated computing .
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9ara profundi@ar más en las arBuitecturas paralelas / en su programaci*n# utili@arás el libro ntroduction to Parallel Computing # de "laise "arne/. !ee los puntos L (9arallel computer memor/ arc$itectures) / (9arallel programming models) de dic$o libro / contesta las siguientes preguntas. 911. isten tres modelos generales para organi@ar la memoria de los multiprocesadores# si bien# alguno de estos modelos puede presentar +ariantes. Indica cuáles son estos tres modelos generales.
913. !a +ariante más comn de multiprocesador de memoria compartida es el 87. n el punto L del libro se indica Bue las máBuinas 87 disponibles en el mercado informático actual son los multiprocesadores %79 (%/mmetric 7ultiprocessing). "usca este concepto en la i;ipedia / proporciona a continuaci*n una definici*n de multiprocesador %79:
91>. 8na propiedad importante de los sistemas multiprocesadores es la escalabilidad. sta propiedad epresa la capacidad del multiprocesador para incorporar nue+os procesadores# con obAeto de incrementar su potencia de c*mputo / así poder resol+er problemas más compleAos. EFu multiprocesadores son más escalables# los de memoria compartida o los de memoria distribuidaG 'a@ona tu respuesta.
91L. n el punto L del libro se indica Bue una de las +entaAas de los multiprocesadores de memoria distribuida es su coste# lo cual es debido a Bue se constru/en con off
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91. n la pregunta 911 contestaste los tres modelos generales utili@ados para organi@ar la memoria de un multiprocesador. Cabe preguntarse a$ora cuál de esto modelos se utili@a en la implementaci*n de los supercomputadores actuales. ntes de contestar esta pregunta# entre en la página eb del "arcelona %upercomputing Center / lee el artículo System architecture# correspondiente al supercomputador 7arenostrum. ste supercomputador sigue la arBuitectura típica de los supercomputadores actuales. n este artículo aparece el concepto de !lade. 9uedes entender esto como la placa base de un nodo de procesamiento. $ora contesta las siguientes preguntas: Tipo de arBuitectura de memoria del 7arenostrum:
EFu tipo de procesadores utili@a el 7arenostrumG Obser+a Bue no son procesadores RH.
ECuántos procesadores tiene cada nodo de procesamiento (!lade) del 7arenostrumG
91H. n el punto del libro se presentan los modelos fundamentales de programaci*n paralela utili@ados en los multiprocesadores. unBue# te*ricamente# cualBuiera de estos modelos puede implementarse sobre cualBuier tipo de multiprocesador (de memoria compartida o de memoria distribuida)# cada modelo de programaci*n encaAa meAor con un determinado tipo de multiprocesador# aunBue tambin puede $aber algn m odelo Bue encaAe bien con ambos tipos. n la tabla Bue se proporciona a continuaci*n se indican los tipos básicos de multiprocesador / de programaci*n paralela disponibles. 7arca con una VJW en la celda de la tabla correspondiente el tipo de multiprocesador al Bue se aAuste meAor cada modelo de programaci*n paralela. %i un modelo de programaci*n se aAusta bien a ambos tipos de multiprocesador# marca ambas celdas. Tipo de multiprocesador 7emoria compartida
7emoria distribuida
7emoria compartida Tipo de modelo de Xilos ("hreads) programaci*n 9aso de mensaAes paralela 9aralelismo de datos 91Q. Indica el entorno de programaci*n basado en "hreads Bue proporciona un ma/or grado de portabilidad (capacidad de los programas de ser compilados para diferentes plataformas).
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91R. EFu es 79IG
912. EFu modelo de programaci*n paralela se aAustaría meAor al procesamiento de una gran matri@ de datos si $ubiese Bue aplicar el mismo tipo de procesamiento a todos los miembros de la matri@G
934. Indica el nmero de instancias de sistema operati+o Bue se eAecutan en los siguientes tipos de multiprocesadores: NY de instancias de %O 7ultiprocesador de memoria compartida con L C98s 7ultiprocesador de memoria compartida con 3 C98s 7ultiprocesador de memoria distribuida con L C98s 7ultiprocesador $íbrido integrado por 3 %79s de 3 C98s cada uno
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n los multiprocesadores de memoria compartida# la memoria cache Auega un papel trascendental en las prestaciones del multiprocesador. n el artículo Shared-Memory Multiprocessors - Symmetric Multiprocessing Hardware# de C$arles %e+erance# se eplica el papel de la cac$e. No obstante# para comprender bien este artículo# es recomendable leer primero el artículo Memory – Caches# del mismo autor. Tras leer dic$os artículos en el orden indicado contesta las siguientes preguntas: 931. plica porBu es mu/ importante Bue un programa durante su eAecuci*n genere una ele+ada tasa de aciertos de cac$e (hit rate).
933. plica c*mo en los multiprocesadores de memoria compartida# las cac$es reducen el tráfico en el bus Bue conecta los procesadores con la memoria principal# / c*mo dic$a reducci*n es más significati+a en la medida Bue aumenta la tasa de aciertos de cac$e.
93>. 8n aspecto mu/ importante del funcionamiento de la AerarBuía de memoria en los sistemas multiprocesadores es la co$erencia de cac$e. isten di+ersas políticas para mantener la co$erencia# siendo la más simple de ellas es la conocida como write-through. plica a continuaci*n c*mo funciona esta política.
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!ee la introducci*n del artículo de la i;ipedia 7ulti
93. Define el concepto de procesador many-core.
93H. E!os procesadores comerciales con mltiples ncleos son de tipo multi-core o many-coreG
!ee en la i;ipedia el artículo Intel Core 3# correspondiente a una familia de procesadores de Intel con dise?o multi-core. ntonces contesta las siguientes preguntas: 93Q. !a familia Core 3 proporciona procesadores con 1# 3 / L ncleos. Indica a continuaci*n la denominaci*n dada por Intel a cada uno de estos tipos de procesadores: Core 3 con un ncleo: Core 3 con dos ncleos: Core 3 con cuatro ncleos: 93R. Dentro de una misma familia de procesadores# como es el caso de la Core 3# es $abitual Bue el fabricante proporcione di+ersos modelos# basados en microarBuitecturas diferentes. !a microarBuitectura +iene definida por di+ersos aspectos de dise?o del ncleo# como por eAemplo# la tecnología de fabricaci*n utili@ada ( nanometros). !as microarBuitecturas suelen nombrarse con nombre cla+e. 8n eAemplo de microarBuitectura utili@ada en la familia Core 3 es la Conroe. Contesta a las siguientes cuestiones sobre esta microarBuitectura: Tama?o de la memoria cac$e !3: &entaAa energtica respecto al ncleo del 9entium I&:
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Dell es uno de los ma/ores fabricantes mundiales de ordenadores# inclu/endo el campo de los ser+idores. ctualmente# los ser+idores de prop*sito general son# $abitualmente# sistemas %79. 9ara +er las características de los ser+idores ofrecidos por Dell# entra la página eb de Dell spa?a# / en el perfil #randes $mpresas# elige Servidores% almacenamiento y redes. n esta página# elige Servidores para +er los productos disponibles. Obser+arás tres gamas de ser+idores: 'ac;# 9laca / Torre. Nos centraremos en el modelo 'ac;# Bue es lo Bue suele utili@arse en organi@aciones de tama?os medio / grande. ntonces contesta las siguientes preguntas: 932. "usca los ser+idores con ma/or capacidad de procesamiento. EFu modelos sonG ECuántos procesadores pueden incorporarG EFu familia de procesadores utili@anG ECuántos ncleos de procesamiento pueden llegar a incorporarG 9>4. !os ser+idores de rac; pueden ser de 18# 38 / L8. EFu es una 8G plica este concepto.
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8n concepto fundamental en la infraestructura informática de las corporaciones actuales es el de cluster de computadores. !ee en la i;ipedia el artículo Cluster &computing' / contesta las siguientes preguntas. 9>1. Define el concepto de cluster
9>3. ECuál es el mecanismo $abitual de conei*n de los computadores de un clusterG
9>>. %i entendemos un cluster como un multiprocesador# Ecuál sería la arBuitectura de memoria de dic$o multiprocesadorG
9>L. Xa/ di+ersas categorías de clusters en funci*n de su cometido# Ea cuál de ellas pertenece el supercomputador 7arenostrumG
9>. EFu +entaAas crees Bue reportaría la implementaci*n de un sitio eb mediante un cluster de balanceo de cargaG
