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Alcances del cómputo de alto rendimiento

El cómputo de alto rendimiento cubre un amplio espectro de sistemas, desde nuestras computadoras de escritorio hasta los grandes sistemas de procesamiento paralelo. Dado que la mayoría de los sistemas de alto rendimiento están basados en procesadores para computadoras con conjunto reducido de instrucciones (RISC por sus siglas en inglés), muchas técnicas aprendidas en cierto tipo particular de sistemas se transfieren fácilmente a los otros.

Los procesadores RISC de alto rendimiento están diseñados de forma tal que se puedan insertar fácilmente en un sistema multiprocesador, de entre 2 y 64 CPUs accesando a una memoria única, usando multiprocesamiento simétrico (SMP por sus siglas en inglés). Pero programar múltiples procesadores para resolver un único problema genera su propio conjunto de retos adicionales para el programador, quien debe estar consciente de cuántos de esos procesadores múltiples operan juntos, y cómo puede dividirse eficientemente el trabajo entre ellos.

Incluso en aquellos casos done cada procesador es muy poderoso, y puede ponerse un pequeño número de ellos en un único contenedor, a menudo existirán aplicaciones tan grandes que requieran distribuirse en varios contenedores. Para poder cooperar en la resolución de una aplicación más grande, estos contenedores se enlazan entre sí mediante una red de alta velocidad, de modo que operen como una red de estaciones de trabajo (NOW por sus siglas en inglés). Puede usarse una NOW individualmente como un sistema de encolamiento por lotes, o como una multicomputadora más grande, empleando una herramienta de paso de mensajes tal como la máquina virtual paralela (PVM por sus siglas en inglés) o la interfaz de paso de mensajes (MPI).

Para los problemas más granes, aquellos con más interacción entre datos y cuyos usuarios manejan presupuestos del orden de millones de dólares, todavía existe el extremo superior del espectro de computadoras de alto rendimiento, los sistemas de procesamiento paralelo escalable con centenares a millares de procesadores. Tales sistemas vienen en dos variedades. Una de ellas es programable usando paso de mensajes. En vez de usar una red de área local estándar, tales sistemas se conectan usando una interconexión propietaria, escalable, de gran ancho de banda y baja latencia (¿a poco no parece charla de mercadólogo?). Gracias a esta interconexión de alto rendimiento, esto istemas pueen escalar hasta miles de procesadores, a la vez que minimizan el tiempo utilizado (gastado) en la sobrecarga debida a las comunicaciones en sí.

El segundo tipo de sistema de procesamiento paralelo es el denominado acceso a memoria no-uniforme escalable (NUMA por sus siglas en inglés). Tales sistemas también usan un mecanismo de interconexión de alto rendimiento entre los procesadores, pero en vez de usarlo para intercambiar mensajes, lo emplean para instrumentar una memoria compartida distribuida, accesible para cualquier procesador a través del paradigma carga/almacenamiento. En este sentido es similar a programar sistemas SMP, excepto que el acceso a algunas zonas de memoria es más lento que a otras.

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Source:  OpenStax, Cómputo de alto rendimiento. OpenStax CNX. Sep 02, 2011 Download for free at http://cnx.org/content/col11356/1.2
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