¿Cuáles son los diferentes tipos de tecnología de procesamiento paralelo?
El procesamiento paralelo es un tipo de procesamiento informático en el que las tareas informáticas grandes se dividen en subtareas más pequeñas que luego se procesan simultáneamente o en paralelo, en lugar de secuencialmente. Esta tecnología es ampliamente utilizada en la informática moderna, especialmente para problemas avanzados como los que se tratan en las ciencias naturales. Los ejemplos de tecnología de procesamiento en paralelo dentro de un solo dispositivo incluyen multiprocesamiento simétrico y procesamiento multinúcleo. También se pueden vincular varias computadoras para trabajar en paralelo a través de métodos tales como computación distribuida, grupos de computadoras y computadoras paralelas masivas.
Un multiprocesador simétrico es una computadora con una única memoria principal común y una instancia del sistema operativo vinculada a múltiples procesadores idénticos. Los procesadores tienen las mismas capacidades y están vinculados a una memoria común, por lo que las tareas se pueden asignar o reasignar fácilmente según sea necesario para equilibrar la carga de trabajo entre ellos. En el procesamiento multinúcleo, cada procesador contiene al menos dos unidades centrales de procesamiento (CPU), llamadas núcleos, que son responsables de leer y ejecutar las instrucciones. Esencialmente, un procesador multinúcleo es en realidad múltiples procesadores en un solo componente integrado. Esto permite una comunicación más rápida y eficiente entre los núcleos de procesamiento, en comparación con las computadoras multiprocesador en las que cada CPU es un componente separado.
Las computadoras multiprocesador son ampliamente utilizadas en aplicaciones científicas y comerciales. Es menos común en los sistemas de computadoras personales, que generalmente son diseños de un solo procesador, aunque los multiprocesadores se han vuelto más comunes en el mercado de consumo. El software de la computadora debe estar específicamente diseñado para que las computadoras multiprocesador aprovechen al máximo los beneficios que puede proporcionar, y este tipo de software a menudo tiene problemas de rendimiento en una computadora con un solo procesador como resultado. Del mismo modo, los programas escritos con un único procesador en mente generalmente obtienen beneficios limitados del multiprocesamiento porque no están diseñados para aprovecharlo.
La tecnología de procesamiento paralelo distribuido utiliza múltiples computadoras independientes que trabajan en diferentes partes de un problema en paralelo, conectadas entre sí a través de Internet o una red interna para que puedan comunicarse entre sí. Este tipo de tecnología de procesamiento en paralelo se puede usar con computadoras que están físicamente distantes entre sí, aunque esto no siempre es necesariamente el caso. Juntas, las computadoras vinculadas forman lo que se llama una cuadrícula computacional.
Las cuadrículas computacionales pueden ser muy grandes e incorporar potencialmente miles de computadoras que podrían estar distribuidas por todo el mundo. Estas computadoras también podrían estar trabajando en problemas no relacionados al mismo tiempo, con tareas que la red está trabajando distribuidas entre las computadoras de acuerdo con la capacidad de procesamiento adicional que cada una tiene en ese momento. La computación en cuadrícula difiere de la mayoría de las otras computaciones paralelas modernas porque una sola cuadrícula a menudo incluye una variedad diversa de computadoras de diferentes capacidades, en lugar de un grupo de unidades idénticas.
Los clústeres de computadoras son una forma de tecnología de procesamiento paralelo en la que varias computadoras vinculadas, generalmente con capacidades idénticas, trabajan juntas como una sola unidad. A diferencia del multiprocesamiento simétrico, que utiliza múltiples procesadores que comparten una memoria y un sistema operativo comunes, cada unidad individual en un clúster es una computadora independiente completa. Estos generalmente están en la misma ubicación geográfica y están conectados en una red de área local. Algunas computadoras están diseñadas específicamente para su uso en grupos de computadoras, pero los grupos también se pueden formar al vincular las computadoras que originalmente fueron diseñadas para funcionar de manera autónoma.
Las computadoras masivamente paralelas tienen algunas similitudes con las computadoras de clúster, porque también están compuestas de múltiples computadoras unidas, pero son mucho más grandes y generalmente contienen cientos o miles de nodos. También tienen sus propios componentes especializados que unen las computadoras individuales que lo componen, mientras que los clústeres de computadoras se unen mediante hardware estándar estándar, a menudo denominado componentes básicos. Las computadoras paralelas masivas más avanzadas pueden ser verdaderamente colosales, ya que contienen decenas de miles de computadoras individuales que ocupan miles de pies cuadrados de espacio, todas trabajando juntas. La mayoría de las supercomputadoras avanzadas del mundo, utilizadas para cálculos complejos en áreas como la astrofísica y la modelización del clima global, son de este tipo.