1.3. PROGRAMACION PARALELA

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1 1.3. PROGRAMACION PARALELA
El enfoque tradicional, consiste en extraer el paralelismo de los lenguajes actuales (C++, Fortran, Ada, Prolog, Lisp, etc). Esto se puede lograr con un compilador que detecte el paralelismo en un programa secuencial y que se produzca código objeto. Programa fuente Escritura en lenguaje C, Secuencial Fortan, Lisp, Prolog, SQL Compilador Detectar el paralelismo y cuando asignar recursos. Programa Objeto Paralelo Asigna recursos durante el tiempo de corrida. Sistema de Ejecución

2 Programación paralela ...
Para la programación de computadoras paralelas, existen 5 tipos de estilos: Prog. Procedural. Se basa en los conceptos de, memoria global, asignaciones, estructuras de control secuenciales. Hay dos clases los llamados lenguajes secuenciales (C, Fortran, Basic) y los lenguajes concurrentes (ADA , OCCAM, C* ). POO. Basada en objetos que se comunican por medio de pasos de mensajes (Smalltalk, C++, OB-OCCAM). Programación Funcional. Opera con una colección de funciones. Existen dos clases: los lenguajes aplicativos (Lisp) y los lenguajes de asignación única para flujo de datos. Programación Lógica. Computación = Demostración. Prolog es el predominante en este estilo y esta basado en las cláusulas de Horn; calculo de predicados (Prolog). Programación Basada en Conocimiento. Lenguajes de sistemas de producción y los de redes semánticas.

3 Programación Procedural ...
Programación paralela ... Programación Procedural ... Lenguajes Convencionales. Categoría que se desarrolló para la programación de computadoras de Von Neumann. Lenguajes Concurrentes. Programación de flujo de control con estructuras de control paralelas basadas en procesos, adicionando mecanismos de comunicación y sincronización.Los mecanismos más comúnmente usados son: pasos de mensajes, memoria compartida global no protegida, memoria compartida protegida por módulos o monitores, incluyen: señales, mensaje de sincronización, memoria auxiliar, eventos semáforos, condiciones, colas y regiones criticas. El estilo SCMD (del inglés Same-Code/Multiple-Data)es el más usado para máquinas SIMD-MIMD. SCMD consiste en distribuir los datos en la memoria de cada procesador (PRAM) y ejecutar el mismo programa en cada procesador.

4 Programación paralela ...
Un programa SCMD consisten en bloques de código con llamadas a rutinas de paso de mensajes; los procesadores ejecutan de manera asíncrona el mismo bloque de código utilizando los datos disponibles en su memoria local, entonces se intercambian datos entre los procesadores; función de sincronización.1 Programador Compilador Programa fuente Paralelo Programa Objeto Realiza algoritmo paralelo para el problema particular Escritura en un lenguaje paralelo de C, Fortan, Lisp, etc. Preserva el paralelismo y cuando es posible asigna recursos. Asigna recursos durante el tiempo de corrida. Sistema de Ejecución

5 Paradigmas de la programación paralela:
Mecanismos de procesamiento paralelo en máquinas monoprocesadores: Pipeline. Reducir el número de ciclos de reloj por Instrucciones. RISC. Inclusión de más de una ALU, procesamiento simultaneo de operaciones. Uso de DMA para dispositivos de I/O. Multiprogramación y tiempo compartido. Facilidad vectorial. La mayoría de las aplicaciones de cómputo las operaciones pueden manipularse por medio de matrices, las cuales pueden tratarse como vectores de tamaño N, donde en un instante un vector puede ser modificado en su totalidad. Máquinas con flujo de datos. Comprende tres fases: Selección: Instrucciones candidatas a ejecutarse. Discriminación: Instrucciones donde los operandos están completos pueden ejecutarse. Ejecución: La operación se realiza y el resultado es usado para despertar a otras instrucciones. Lenguajes funcionales.

6 Programación paralela ...
Máquinas de reducción. Estas consideran que una instrucción es la aplicación de una función, la cual regresa un resultado. Esta selecciona un instrucción cuando esta es requerida por el resultado de otra. Se basa en el flujo de datos. En la mayoría de los sistemas paralelos existen primitivas para el Control del paralelismo: Funciones Fork y Join. Para sistemas con Granulo-Burdo. Funciones PARBEGIN, PAREND. Para indicar un procedimiento paralelo. Funciones COBEGIN, COEND. Para indicar un procedmiento concurrente. Funciones de sincronización, Semáforos y monitores. Funciones para Memoria compartida. Funciones de Señales para sincronización. Colas de mensajes para sincronización. Funciones de Barrera, para asegurar que todos los procesos están listos antes de continuar. Funciones de cerrojos para archivos.

7 Eficiencia de los sistemas Paralelos ...
Uno de los criterios más utilizados para la evaluación de computadoras es el desempeño (Performance). Número de operaciones de punto flotante ejecutadas en un segundo (FLOPS). La máxima velocidad pico de un sistema se calcula por: Speed-UP = Tiempo del mejor programa secuencial / T del programa en P Sp = T1 / Tp. Efficiency = Speed-UP / Numero de Procesadores (P) Ep = Sp / p. Costo del programa paralelo = Tiempo * Número de procesadores. Cp = T * p. Una medida de comparación es el ratio: Sp / Cp = Ep * Sp/T1

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9 Programación paralela …
Investigar: OCCAM ADA C* Lenguajes para programación paralela Nuevos lenguajes y tendencias Elaborar un algoritmo Qsort Paralelo en un aquitectura de malla