Procesamiento Pipeline o Segmentado:
Es una técnica por medio de la cual se puede traslapar la ejecución de instrucciones. En la actualidad la segmentación es una de las tecnologías utilizadas para hacer procesadores más rápidos. Permite aumentar el rendimiento del funcionamiento en computadoras y dispositivos similares aplicándolo al microprocesador.
Consiste en la descomposición de
la ejecución de un programa en varias etapas especializadas en realizar una
tarea en específico, si bien estas etapas pueden requerir de que se ejecute una
antes de ellos para ellas realizar su función, funcionan independientemente por
lo cual, cuando una instrucción es procesada en la primera etapa y pasa a la
segunda etapa, la primera etapa puede procesar inmediatamente la siguiente instrucción,
sin esperar que la anterior sea procesada por todas las etapas.
Gráficamente se puede observar en
la siguiente imagen:
Ley de Amdahl
La ley de Amdhal pone un límite superior a la ganancia en velocidad, y por tanto también a la eficiencia, de un sistema paralelo atendiendo al hecho, de que los procesos suelen tener partes que no pueden ser ejecutadas en paralelo, sino solo de forma secuencial pura.
Del tiempo total de ejecución del
proceso, llamaremos s a la parte que no puede ser paralelizable y p al resto (paralelizable).
Suponiendo condiciones ideales en la parte paralelizable del proceso p,
tendremos que los tiempos mínimos de ejecución del proceso con un solo
procesador y en el sistema paralelo con N procesadores.
De forma sencilla podemos
enunciar la ley de Amdahl de la siguiente manera:
$$F_m = F_a ((1 - F_m)+ \frac{F_m}{A_m})$$
$$F_m = F_a ((1 - F_m)+ \frac{F_m}{A_m})$$
Donde:
$F_m$ = Tiempo de Ejecución mejorado
$F_a$ = Tiempo de Ejecución antiguo
$A_m$ = Factor de Mejora
Lo más rescatable de la ley de Amdahl es el hecho de que el rendimiento de un sistema no aumenta por incrementarse indefinidamente el número de procesadores.
$F_m$ = Tiempo de Ejecución mejorado
$F_a$ = Tiempo de Ejecución antiguo
$A_m$ = Factor de Mejora
Lo más rescatable de la ley de Amdahl es el hecho de que el rendimiento de un sistema no aumenta por incrementarse indefinidamente el número de procesadores.
Ley de Gustafson
Establece que cualquier problema lo suficientemente grande puede ser eficientemente paralelizado, Se refiere a problemas con volumen de cálculo fijo en que se aumenta el número de procesadores, en la mayoría de los casos, cuando el volumen del problema crece, lo hace solo en su parte paralela, no en su parte secuencial. Ello hace que el cuello de botella secuencial tienda a cero cuando el volumen del problema aumenta.
Al aumentar el número de
procesadores, el volumen de cálculo es mayor, esto afecta más a la parte
paralela del problema, que a la parte secuencial. Esta ley puede quedar
enunciada de la siguiente manera:
$$ S(N) = N - (N - 1)a$$
Donde:
$N = $ es el numero de procesadores
$S = $ es el aumento en velocidad
$a = $ es la parte no paralelizable del proceso
Esta ley indica que si existe una
mejora en el procesamiento de la parte paralela de un proceso, al aumentar el número
de procesadores, la cual se mantiene al momento de seguir aumentado el número
de procesadores, siendo esto contradictorio a la ley de Amdhal, pero esto se
debe a que parten de un fundamento diferente, mientras la de Amdahl considera procesos
con un volumen de procesamiento fijo, la ley de Gustafson se refiere a
problemas cuyo volumen de procesamiento puede aumentar según el número de
procesadores, siendo esta última una situación más real.
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