ARQUITECTURA SIMD

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN        4
2. RESUMEN        5
3. ABSTRACT        6
4. MARCO TEÓRICO        7

1. HISTORIA        7
2. DEFINICIÓN        9
3. IMPORTANCIA        10
4. FUNCIONAMIENTO        10

1. PROCESADORES MATRICIALES        11
2. PROCESADORES VECTORIALES        12
3. PROCESAMIENTO MATRICIAL OPERATIVO        12
4. ARRAY PROCESSORS (ARREGLO DE PROCESADORES)        14

1. CARACTERÍSTICAS        15
2. VENTAJAS Y DESVENTAJAS        16

1. VENTAJAS        16
2. DESVENTAJAS        16

1. FILTRO MEDIANO        17

1. UNIDAD SIMD Y EL FILTRO MEDIANO        18

1. APLICACIONES        19

1. ACCESO A LA UNIDAD SIMD        19
2. PROYECTOS QUE UTILIZAN LA UNIDAD SIMD        20

1. CONCLUSIONES        22
2. BIBLIOGRAFÍA        23

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1: Intel Pentium MMX        7

Ilustración 2: Arquitectura SIMD        9

Ilustración 3: Proceso de la arquitectura SIMD        10

Ilustración 4: Procesador matricial        11

Ilustración 5: Procesador vectorial        12

Ilustración 6: Arquitectura SATRAN        13

Ilustración 7: Computadora Parallel Element Processing Ensemble (PEPE)        13

Ilustración 8: Arreglo de procesadores con memoria compartida y distribuida.. 14 Ilustración 9: Múltiples Procesadores        15

Ilustración 10: Dimensiones de Kernel        17

Ilustración 11: Relación del Filtro mediana y la arquitectura SIMD        19

Ilustración 12: Taxonomia de flynn        21

INDICE DE TABLAS

Tabla 1: Cronograma de implementaciones SIMD        8

1. INTRODUCCIÓN

Existe una popular clasificación de la arquitectura de las computadoras conocida como Taxonomía de Flynn, la cual fue propuesta por el ingeniero Michael Flynn en 1966 como un mecanismo para organizar las computadoras; aunque esta clasificación no cubre todas las posibles arquitecturas de computadoras, proporciona una importante influencia en varias arquitecturas de computadoras.

La taxonomía de Flynn se basa en los flujos de datos (data streams) y en los flujos de instrucciones (instruction streams). El primero hace referencia al número de operaciones que puede procesar al mismo tiempo y el segundo al número de instrucciones que puede ejecutar al mismo tiempo. Por lo tanto, puede haber flujos de instrucciones sencillos o múltiples y flujos de datos sencillos o múltiples.

Las computadoras que manejamos comúnmente tienen arquitectura "John Von Neumann", lo que significa que el procesamiento de la información es secuencial, es decir, que ejecutan los programas instrucción por instrucción; pero el mundo real no es secuencial sino paralelo, es decir, varios eventos se realizan al mismo tiempo.

En el presente trabajo monográfico se desarrollará todo lo referente al tipo de computador SIMD (Single Instruction, Multiple Data). Los aspectos que se tocaran son: historia, definición, características, funcionamiento, ventajas y desventajas y la importancia de esta arquitectura.

1. RESUMEN

La arquitectura del computador SIMD (Single Instruction Multiple Data) forma parte de una clásica clasificación de las computadoras: Taxonomía de Flynn. Esta arquitectura tiene una sola unidad de control común para todos los elementos del procesamiento (EP), cada uno de los elementos reciben y ejecutan la misma instrucción con diferentes tipos de datos. A diferencia de a la arquitectura SISD, en este caso se tienen múltiples procesadores que de forma sincroniza ejecutan la misma secuencia de instrucciones, pero en diferentes datos. El tipo de memoria que estos sistemas utilizan es distribuido.

Como un PE no es una unidad de procesamiento central (CPU) y no puede funcionar de forma independiente, el sistema es, en este caso, procesamiento paralelo y no un sistema multiprocesador. Los repertorios SIMD consisten en instrucciones que aplican la misma operación a un conjunto de datos más o menos grande. Es una organización donde hay una sola unidad de control común. Todas las sesiones recibieron la misma instrucción, pero operan en los diferentes conjuntos de datos. Es decir, la misma instrucción se ejecuta de forma síncrona por todas las unidades de procesamiento. Las computadoras SIMD se usan para resolver problemas científicos y de ingeniería. Encaja muy bien en problemas con un alto grado de regularidad, historias como gráficos / imágenes. En resumen, SIMD intenta mejorar los procesos que se dan en matrices o matrices usando instrucciones específicas para ellos, con el fin de obtener un mejor rendimiento.

1. ABSTRACT

The computer architecture SIMD (Single Instruction Multiple Data) is part of a classic classification of computers: Taxonomy of Flynn. This architecture has a single common control unit for all the elements of the processing (EP), each of the elements receive and execute the same instruction with different types of data. Unlike the SISD architecture, in this case there are multiple processors that synchronize execute the same sequence of instructions, but in different data. The type of memory that these systems use is distributed.

Since a PE is not a central processing unit (CPU) and can not operate independently, the system is, in this case, parallel processing and not a multiprocessor system. The SIMD repertoires consist of instructions that apply the same operation to a more or less large data set. It is an organization where there is only one common control unit. All sessions received the same instruction, but operate in different data sets. That is, the same instruction is executed synchronously by all the processing units. SIMD computers are used to solve scientific and engineering problems. It fits very well in problems with a high degree of regularity, stories like graphics / images. In summary, SIMD tries to improve the processes that are given in matrices or matrices using specific instructions for them, in order to obtain better performance.

1. MARCO TEÓRICO

1. HISTORIA

El conjunto de instrucciones de SIMD se han utilizado en la informática desde principios de los años 80. Sin embargo, estas unidades utilizaban casi exclusivamente en grandes superordenadores y mainframes. También durante este período hubo una serie de intentos de producir un procesador netamente SIMD, fue un tiempo de fracaso al intentarlo, mientras este era muy bien adaptado a algunas aplicaciones, no es tan flexible como un procesador SISD tradicional y muchos logaritmos de programación comunes no pueden ser producidos fácil o eficientemente de una manera SIMD.

La introducción de los procesadores SIMD en la plataforma de escritorio no fue algo que los fabricantes de chips vieron inmediatamente como necesario. Cuando el auge de la tecnología de la información (TI) de mediados de los años noventa, empujó PC en millones de hogares, quedó claro que las aplicaciones multimedia se iban a ubicar en las PC. Fue durante este período que Intel lanzó la primera CPU de escritorio con capacidades SIMD, el Pentium MMX. Aunque severamente limitada tanto en su capacidad técnica como en su captación, MMX abrió la puerta a futuras tecnologías SIMD.

Fuente: https://bit.ly/2slfMus[pic 1]

Ilustración 1: Intel Pentium MMX

Desde el lanzamiento de MMX, la mayoría de los fabricantes de CPU de escritorio han lanzado chips con instrucciones SIMD. En algunos casos, estos han sido los propios fabricantes de diseño, mientras que en otros casos las especificaciones han sido autorizadas para su uso en los chips de un fabricante. (Stewart, 2005)

Fuente: http://noisymime.org/blogimages/SIMD.pdf

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