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Paralelismo en la Arquitectura de Procesadores - Coggle Diagram
Paralelismo en la Arquitectura de Procesadores
Tipos de Paralelismo
Paralelismo a Nivel de Instrucción (ILP)
Aumenta la tasa de ejecución de instrucciones
Técnicas
Instruction Pipelining (Entubado de Instrucción)
Dividir la ejecución en etapas discretas
Ejecución de múltiples instrucciones en diferentes etapas simultáneamente.
Problemas
Dependencias de datos
Burbujas en la tubería.
Superescalar
Múltiples unidades de ejecución
Despacho de múltiples instrucciones simultáneamente
Componentes
Despachador
Unidades de ejecución
Predicción de bifurcaciones
Ejecución especulativa
Ejecución fuera de orden
Paralelismo a Nivel de Hilo de Ejecución (TLP)
Incrementa el número de hilos que un CPU puede ejecutar simultáneamente
Técnicas
Multithreading
Simultaneous Multithreading (SMT)
Hyper-Threading (HT)
Multiprocesamiento
Multiprocesamiento Simétrico (SMP)
Multiprocesamiento Asimétrico (AMP)
Metodologías de Implementación
Instruction Pipelining
Básico de cinco etapas
Fetch
Decode
Execute
Memory Access
Write Back
Superescalar
Lectura y despacho de múltiples instrucciones
Unidades de ejecución en paralelo
Control de dependencias y orden de instrucciones
Desafíos y Soluciones
Conflictos de Dependencias
Dependencias de datos
Dependencias de control
Soluciones
Predicción de bifurcaciones
Ejecución fuera de orden
Búferes de reordenamiento
Eficiencia y Utilización de Recursos
Mantener las unidades de ejecución ocupadas
Minimizar tiempos ociosos
Asegurar alta utilización del caché
Ejemplos de Procesadores
Superescalares
Intel Core
AMD Ryzen
Multithreading
Intel Xeon
AMD Threadripper
Impacto en el Rendimiento
Beneficios
Mayor throughput
Mejor rendimiento en tareas concurrentes
Optimización del uso de recursos del CPU
Limitaciones
Complejidad en diseño
Mayor consumo de energía
Problemas de sincronización y coherencia