Multiprocesamiento

El Multiprocesamiento es el uso de dos o ms unidades centrales de procesamiento

(C P U) (CPUs) dentro de un sistema de ordenadores solo. El trmino tambin se

refiere a la capacidad de un sistema de apoyar ms de un procesador y/o la

capacidad de asignar tareas entre ellos. Hay muchas variaciones en este tema bsico,

y la definicin del multiprocesamiento puede variar con el contexto, generalmente

como una funcin de cmo las CPUs se definen (corazones mltiples (multiprincipal

(informtica)) en uno muere (Muera (circuito integrado)), mltiple muere en un

paquete (Transportista de la viruta), paquetes mltiples en una unidad del sistema

(unidad del sistema), etc.).

El Multiprocesamiento a veces se refiere a la ejecucin de procesos del software

concurrentes mltiples en un sistema a diferencia de un proceso solo en cualquier

instante. Sin embargo, los trminos que multiencargan (Multiasignacin del

ordenador) o la multiprogramacin (multiprogramacin) son ms apropiados para

describir este concepto, que se pone en prctica generalmente en el software,

mientras que el multiprocesamiento es ms apropiado para describir el uso de CPUs

del hardware mltiples. Un sistema puede ser tanto el multiprocesamiento como la

multiprogramacin, slo un de los dos o ninguno de dos de ellos.

Tipos

Simetra del procesador

En un multiprocesamiento sistema, todas las CPUs pueden ser iguales, o unos se

pueden reservar para fines especiales. Una combinacin de hardware y

consideraciones de diseo del software del sistema operativo determina la simetra (o

carezca de eso) en un sistema dado. Por ejemplo, el hardware o las consideraciones

del software pueden requerir que slo una CPU responda a todas las interrupciones

del hardware, mientras que todo otro trabajo en el sistema se puede distribuir

igualmente entre CPUs; o la ejecucin del cdigo del modo del grano se puede

restringir a slo un procesador (un procesador especfico o slo un procesador a la

vez), mientras que el cdigo del modo del usuario se puede ejecutar en cualquier

combinacin de procesadores. Los sistemas del multiprocesamiento a menudo son

ms fciles a disear si tales restricciones se imponen, pero tienden a ser menos

eficientes que sistemas en los cuales todas las CPUs se utilizan.

Los sistemas que tratan todas las CPUs igualmente se llaman el multiprocesamiento

simtrico (multiprocesamiento simtrico) sistemas (SMP). En sistemas donde todas

las CPUs no son iguales, los recursos del sistema se pueden dividir de varios modos,

incluso el multiprocesamiento asimtrico (multiprocesamiento asimtrico) (ASMP),

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acceso de memoria no uniforme (acceso de memoria no uniforme)

multiprocesamiento (NUMA), y agrupados (racimo del ordenador) multiprocesamiento.

Instruccin y corrientes de datos

En el multiprocesamiento, los procesadores pueden ser usados para ejecutar una

secuencia sola de instrucciones en contextos mltiples (instruccin sola, datos

mltiples (S I M D) o SIMD, a menudo usado en el vector que trata (procesamiento del

vector)), secuencias mltiples de instrucciones en un contexto solo (instruccin

mltiple, datos solos (M DE I S D) o MISD, usado para el despido (Despido

(ingeniera)) en sistemas de seguridad y a veces aplicado para describir procesadores

pipelined (pipelining) o hiperenhebrando (hiperensartamiento)), o secuencias mltiples

de instrucciones en contextos mltiples (instruccin mltiple, datos mltiples (M DE I

M D) o MIMD).

Enganche del procesador

sistemas del multiprocesador 'Fuertemente conectados' contienen CPUs

mltiples que se relacionan al nivel del autobs. Estas CPUs pueden tener el

acceso a una memoria compartida central (SMP o UMA (Acceso de memoria

uniforme)), o pueden participar en una jerarqua de memoria tanto con la

memoria compartida como con local (NUMA (Acceso de memoria no uniforme)).

El IBM p690 (IBM p690) Regata es un ejemplo de un final alto sistema de SMP.

Intel (Intel) Xeon (Xeon) los procesadores dominaron el mercado del

multiprocesador para ordenadores personales comerciales y eran la nica

opcin x86 hasta la liberacin de AMD (UN M D) 's Opteron (Opteron) variedad

de procesadores en 2004. Ambas variedades de procesadores tenan su propio

escondite de a bordo, pero proporcionaron el acceso a la memoria compartida;

los procesadores de Xeon va un tubo comn y los procesadores de Opteron va

caminos independientes a la RAM del sistema (R UN M). Los multiprocesadores de

la viruta, tambin conocidos como el multicorazn (Multiprincipal (informtica))

informtica, implican ms de un procesador colocado en un single chip y se pueden

pensar de la forma ms extrema del multiprocesamiento fuertemente conectado. Los

sistemas del ordenador central con procesadores mltiples a menudo se fuertemente

conectan.

sistemas del multiprocesador 'Sueltamente conectados' (a menudo referido

como racimos (Racimo del ordenador)) estn basados en ordenador de la

materia del procesador solo o dual independiente mltiple (ordenador en

materias primas) s interconectado va un sistema de comunicacin de la alta

velocidad (Gigabit Ethernet (Gigabit Ethernet) es comn). Un racimo Linux

Beowulf (Racimo de Beowulf) es un ejemplo de un sueltamente conectado

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(enganche suelto) sistema. Los sistemas fuertemente conectados funcionan mejor y

son fsicamente ms pequeos que sistemas sueltamente conectados, pero han

requerido histricamente mayores inversiones iniciales y se pueden depreciar

(depreciacin) rpidamente; los nodos en un sistema sueltamente conectado son

ordenadores en materias primas por lo general baratos y se pueden reciclar como

mquinas independientes sobre el retiro del racimo.

El consumo de energa tambin es una consideracin. Los sistemas fuertemente

conectados tienden a ser mucho ms energa eficiente que racimos. Esto es porque la

economa considerable se puede realizar intentando componentes trabajar juntos

desde el principio en sistemas fuertemente conectados, mientras que los sistemas

sueltamente conectados usan componentes que no necesariamente se quisieron

expresamente para el uso en tales sistemas.

La realizacin del software resulta

Multiprocesamiento de SISD

En una corriente de la instruccin sola, corriente de datos sola (S I S D) ordenador un

procesador secuencialmente trata instrucciones, cada instruccin trata un artculo de

datos. Un ejemplo es la arquitectura "de von Neumann" con RISC.

Multiprocesamiento de SIMD

En una corriente de la instruccin sola, corriente de datos mltiple (S I M D) ordenador

un procesador maneja una corriente de instrucciones, cada uno de las cuales puede

realizar clculos en la paralela en posiciones de datos mltiples.

El multiprocesamiento de SIMD conviene bien igualar o vector que trata

(procesamiento paralelo), en que un juego muy grande de datos se puede dividir en

partes que individualmente se sujetan a operaciones idnticas pero independientes.

Una corriente de la instruccin sola dirige la operacin de unidades de procesamiento

mltiples para realizar las mismas manipulaciones simultneamente en cantidades

potencialmente grandes de datos.

Para ciertos tipos de aplicaciones de calcular, este tipo de la arquitectura puede

producir aumentos enormes del rendimiento, en trminos de tiempo transcurrido

requerido completar una tarea dada. Sin embargo, un inconveniente a esta

arquitectura consiste en que una parte grande del sistema se cae ociosa cuando los

programas o las tareas del sistema se ejecutan que no se puede dividir en unidades

que se pueden tratar en la paralela.

Adems, los programas se deben y especialmente con cuidado escribir para tomar la

ventaja mxima de la arquitectura, y los compiladores de optimizacin a menudo

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especiales diseados para producir el cdigo expresamente para este ambiente se

deben usar. Algunos compiladores en esta categora proporcionan construcciones

especiales o extensiones para permitir que programadores especifiquen directamente

operaciones para realizarse en la paralela (p.ej, HAGA PARA TODAS las

declaraciones en la versin de FORTRAN (F O R T R UN N) usado en el ILLIAC IV

(ILLIAC IV), que era un superordenador del multiprocesamiento SIMD

(superordenador)).

El multiprocesamiento de SIMD encuentra el amplio uso en ciertas esferas como la

simulacin del ordenador (simulacin del ordenador), pero es de poco uso en

escritorio de uso general y negocio ambientes de calcular.

Multiprocesamiento de MISD

El multiprocesamiento de MISD ofrece principalmente la ventaja de despido, ya que

unidades de procesamiento mltiples realizan las mismas tareas en los mismos datos,

reduciendo las posibilidades de resultados incorrectos si una de las unidades falla.

Las arquitecturas de MISD pueden implicar comparaciones entre el procesamiento de

unidades para descubrir fracasos. Aparte del carcter redundante y de seguridad de

este tipo del multiprocesamiento, tiene pocas ventajas, y es muy caro. No mejora el

rendimiento. Se puede poner en prctica en un camino que es transparente al

software. Se usa en el procesador de la serie (procesador de la serie) s y se pone en

prctica en la falta mquinas tolerantes.

Otro ejemplo de MISD es el proceso de imgenes pipelined donde cada pixel de la

imagen es piped a travs de varias unidades del hardware realizando varios pasos de

la transformacin de la imagen.

Multiprocesamiento de MIMD

La arquitectura del multiprocesamiento de MIMD es conveniente para una amplia

variedad de tareas en las cuales la ejecucin completamente independiente y paralela

de instrucciones que tocan juegos diferentes de datos se puede poner al uso

productivo. Por esta razn, y porque es fcil poner en prctica, MIMD predomina en el

multiprocesamiento.

El procesamiento se divide en hilos mltiples (hilo (programacin)), cada uno con su

propio estado del procesador del hardware, dentro de un proceso definido por el

software solo o dentro de procesos mltiples. En tanto que un sistema tiene hilos

mltiples que esperan el mensaje (sistema o hilos del usuario), esta arquitectura hace

el uso bueno de recursos del hardware.

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MIMD realmente levanta cuestiones de punto muerto y opinin del recurso, sin

embargo, ya que los hilos pueden chocar en su acceso a recursos de un modo

imprevisible que es difcil de poder eficazmente. MIMD requiere la codificacin

especial en el sistema operativo de un ordenador, pero no requiere cambios de

aplicacin a menos que los propios programas usen hilos mltiples (MIMD es

transparente a programas enhebrados del modo solo bajo la mayor parte de sistemas

operativos, si los programas no abandonan voluntariamente el control al OS). Tanto el

sistema como el software del usuario tendran que usar construcciones del software

como semforos (semforo (programacin)) (tambin llamado cerraduras o puertas)

para impedir a un hilo interferir con el otro si deberan resultar cruzar caminos en

referirse a los mismos datos. Esta compuerta o cerrando con llave la complejidad del

cdigo de aumentos de proceso, baja el rendimiento, y enormemente aumenta la

cantidad de probar requerido, aunque no bastante por lo general negar las ventajas de

multiprocesamiento.

Los conflictos similares se pueden levantar al nivel del hardware entre procesadores

(opinin del escondite y corrupcin, por ejemplo), y se deben por lo general resolver

en el hardware, o con una combinacin de software y hardware (p.ej, instrucciones

claras para el escondite).

http://es.knowledger.de/0196238/Semaforo(programacion)