Arquitectura de Computadoras 21

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    23-Jul-2015

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ARQUITECTURA DE LAS COMPUTADORASSISTEMA DE MEMORIA DISTRIBUIDA. MULTICOMPUTADORES: CLSTERS.

Integrantes: Haga clic para modificar el estilo Sabdi Israel de subttulo del patrn Monroy Ponce

Francisco Javier Guerrero Guerrero Mario Gerardo Cruz Nieto Jorge Alberto Gmez Vargas Jacinto Valencia Martnez

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introduccionDefinicin memoria distribuida Clasificacin Definicin Mpp Definicin clster Redes de interconexin estticas Clster Tipos de clster Programacin de clster Casos de estudio6/13/12

Sistemas de Memoria Distribuida (MULTICOMPUTADORES )

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DEFINICIONEstos sistemas tienen su propia memoria local. Los procesadores pueden compartir informacin solamente enviando mensajes, es decir, si un procesador requiere los datos contenidos en la memoria de otro procesador, deber enviar un mensaje solicitndolos. Esta comunicacin se le conoce como Paso de Mensajes.

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CLASIFICACIO N MEMORIA DISTRIBUIDAMPP CLUSTERBeowulfs Nows

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Mquinas Masivamente Paralelas (MPP)Consta de un nico computador con mltiples CPUs comunicados por un bus de datos

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CLUSTERUtilizan mltiples computadores, cada uno con su propio computador, enlazados por una red de interconexin mas o menos rpida.

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REDES DE INTERCONEXIN ESTTICAToda maquina paralela por el simple hecho de tener varios procesadores necesita disponer de algn mecanismo que permita la comunicacin entre ellos .

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Dicha comunicacin puede realizarse de dos maneras: 1.- compartiendo un recurso, como por ejemplo un dato comn en una memoria comn 2.- mediante el envi de la informacin por medio de un mensaje.

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En el primero la memoria esta fsicamente distribuida en varios bancos por lo que la red de interconexin posibilitara la conexin de cada procesador con todos los bancos de memoria . En el segundo es necesario unir fsicamente los procesadores para poder realizar el envi de mensajes

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El envi de la informacin en los sistemas de memoria distribuida por medio de un mensaje resulta adecuado ya que en esta clase de sistemas cada procesador dispone de su propia memoria principal independiente del resto, y la comunicacin se realiza por paso de mensajes, es decir, para que un dato que reside en la memoria de un procesador pase a la de otro, el primero debe construir un mensaje mediante software y enviarlo atreves de la red e interconexin, mientras que el segundo debe recibirlo.

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Una red esttica, es una red cuya topologa queda definida de manera definitiva y estable durante la construccin de la maquina paralela Se pueden dividir en cuatro tipos bsicos: 1.- redes unidimensionales 2.- redes bidimensionales 3.- redes tridimensionales 4.- redes hipercubos

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Red unidimensionalEs conectar cada procesador a dos procesadores vecinos, uno a la derecha y otro a la izquierda. Todos los procesadores salvo los extremos, estn enlazados a otros dos procesadores. Ejemplos: red lineal y red anillo Los computadores paralelos CDC, CYBERPLTLS ,YZMO

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RED BIDIMENCIONALpuede obtenerse a partir de un anillo incrementando el numero de enlaces por nodo. Ejemplos: Anillo cordal, malla, red sistlica.

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Red HipercuboEl hipercubo es una de las topologas de multicomputadoras con conmutador, la cual trata de redes de interconexin de CPU donde cada uno tiene su propia memoria exclusiva.

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Especificaciones de las redes estticasSon cuatro los parmetros que caracterizan una red esttica: El dimetro La conectividad El ancho de banda de biseccin El coste

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Dimetro de la redSe define como la mxima distancia entre dos procesadores, el camino que los une con el menor numero de enlaces, cuanto menor sea la distancia, mas rpidas sern las comunicaciones

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Conectividad de una redMedida de la multiplicidad de caminos entre dos procesadores. Cuanto mayor sea mejores prestaciones se obtienen ya que es mayor la contencin en las comunicaciones.

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Ancho de banda de biseccinMenor volumen de comunicaciones permitidas entre dos mitades cualesquiera de la red con igual numero de procesadores.

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costePuede medirse de muy diversas formas. La mas general consiste en medir el numero de enlaces de comunicacin a la cantidad de cableado necesario en la red.

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clsterSe aplica a los conjuntos o conglomerados de computadoras construidos mediante la utilizacin de hardware comunes y que se comportan como si fuesen una nica computadora.

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clasificaci n

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BeowulfEs un conjunto de nodos minimalistas conectados por un medio de comunicacin barato, en el que la topologa de la red esta programado para resolver un tipo de problema especifico.

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NowSuele existir un swith central para realizar las comunicaciones, mientras en el beawulf el mecanismo es mas rudimentario: conexiones de placas a placa por cable RJ-45 cruzado.

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Los clsteres ofrecen las siguientes caractersticas a un costo relativamente bajo: Alto rendimiento: Son clsteres en los cuales se ejecutan tareas que requieren de gran capacidad computacional, grandes cantidades de memoria, o ambos a la vez. Alta disponibilidad: Son clsteres cuyo objetivo de diseo es el de proveer disponibilidad y confiabilidad. Estos clsteres tratan de brindar la mxima disponibilidad de los servicios que ofrecen. La confiabilidad se provee mediante software que detecta fallos y permite recuperarse frente a los mismos, mientras que en hardware se evita tener un nico punto de fallos. Alta eficiencia: Son clsteres cuyo objetivo de diseo es el ejecutar la mayor cantidad de tareas en 6/13/12 el menor tiempo posible. Existe independencia de

Componentes de un clsterEn general, un clster necesita de varios componentes de software y hardware para poder funcionar: Nodos Almacenamiento Sistemas operativos Conexiones de red Middleware Protocolos de comunicacin Y servicios6/13/12

Aplicaciones

Caracterstic asSe pueden construir con un esfuerzo relativamente moderado. Son sistemas de bajo coste. Utilizan hardware convencional y accesible. Utilizan un sistema de comunicacin basado en la red de rea local rpida como Myrinet o Fast Ethernet. Utilizan un software de libre distribucion, como Linux, y algn entorno de programacin paralela como pueden ser PVM( Parallel Virtual Machine) oMPI (Message passing Intergace). Son sistemas escalables, es decir, se pueden ajustar a las necesidades computacionales y permitir una ejecucin eficiente teniendo en cuenta las demandas de 6/13/12las aplicaciones secuenciales y paralelas.

Programacin De Clusters

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Las computadoras MIMD de memoria distribuida son conocidas como sistemas de procesamiento en paralelo masivo (MPP) donde mltiples procesadores trabajan en diferentes partes de un programa, usando su propio sistema operativo y memoria. Adems se les llama multicomputadoras, mquinas libremente juntas o cluster. Algunos ejemplos de este tipo de mquinas son IBM SP2 y SGI/Cray T3D/T3E.

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REDES DE INTERCONEXION ESTTICAS varios procesadores Toda mquina paralela por el simple hecho de tener

necesita disponer de algn mecanismo que permita la comunicacin entre ellos. Tal y como se analiz en el Captulo 2 dicha comunicacin puede realizarse de dos maneras: - Compartiendo un recurso, como por ejemplo un dato comn en una memoria comn. - Mediante el envo de la informacin por medio de un mensaje.

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En ambos casos ser necesaria la existencia de una red de interconexin que permita realizar las operaciones descritas. En el primero, la memoria est fsicamente distribuida en varios bancos por lo que la red de interconexin posibilitar la conexin de cada procesador con todos los bancos de memoria. En el segundo caso, es necesario unir fsicamente los procesadores para poder realizar el envo de mensajes.

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Anlogamente, el envo de la informacin en los sistemas de memoria distribuida por medio de un mensaje resulta adecuado ya que en esta clase de sistemas cada procesador dispone de su propia memoria principal independiente del resto, y la comunicacin se realiza por paso de mensajes, es decir, para que un dato que reside en la memoria de un procesador pase a la de otro, el primero debe construir un

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CLUSTERse aplica a los conjuntos o conglomerados de computadoras construidos mediante la utilizacin de componentes de hardware comunes y que se comportan como si fuesen una nica computadora.

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VentajasLa escalabilidad. Las computadoras con sistemas de memoria distribuida son fciles de escalar, mientras que la demanda de los recursos crece, se puede agregar ms memoria y procesadores.

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