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Las computadoras necesitan un rediseño radical

[09/02/2011] Para utilizar procesadores multinúcleo de manera efectiva, la industria TI necesita replantearse radicalmente la arquitectura informática básica que ha utilizado en los últimos 50 años. Es lo que ha afirmado un investigador de la Universidad de Maryland en la edición de enero de la publicación de la Asociación de Maquinaria Informática.

El reciente cambio de los sistemas informáticos de un único procesador a los de múltiples procesadores paralelos requiere reinventar la mayor parte de la informática para construir y programar nuevos sistemas, ha explicado Uzi Vishkin, profesor del Instituto de Estudios Avanzados de Informática de la Universidad de Maryland.
Vishkin incluso ofrece una nueva abstracción de la arquitectura, lo que él llama ICE (Immediate Concurrent Execution) y que ha desarrollado con fondos provenientes de la Fundación de Ciencia Nacional de Estados Unidos.
La arquitectura informática básica que utilizamos hoy en día está basada en los conceptos propuestos por el matemático John von Neumann en los años cuarenta del siglo pasado. En su arquitectura, datos y programas se ejecutan utilizando un contador de programa, que suministra a la CPU la dirección de la siguiente instrucción en la memoria para ejecutarse. Este enfoque permite lo que Vishkin llama serial computing, un diseño en el que cualquier instrucción disponible para su ejecución en un programa en serie se ejecuta inmediatamente.
Pero lo cierto es que está limitada, porque permite que se ejecute solo una única instrucción cada vez. En una época de procesadores multinúcleo y grandes cantidades de memoria disponibles, este límite no es ya necesario. En su lugar, múltiples instrucciones pueden ser ejecutadas más rápidamente en paralelo, todas al mismo tiempo y en un único paso.
La alternativa de Vishkin cambia la arquitectura de von Neumann permitiendo que se ejecute un número indefinido de instrucciones en un momento dado, lo que podría simplificar enormemente la tarea de los programadores. Con ICE, podríamos soñar con cualquier número de instrucciones tan larga como queramos, siempre y cuando la entrada de una no sea la salida de otra. De hecho, el programador no tendrá que preocuparse sobre cuántos procesadores están disponibles para esa tarea.
Este tipo de arquitectura, según Vishkin, precisaría cambios en el diseño del hardware. Para que este enfoque sea posible, los chips necesitarán gran ancho de banda para conseguir una red de baja latencia entre los procesadores y la memoria. El hardware deberá tener un único núcleo de procesador para controlar los otros núcleos. Si el código es de serie, podrá ser ejecutado en ese núcleo. Si hay instrucciones adicionales, el procesador central podrá repartir instrucciones adicionales a los otros núcleos.
Vishkin tiene seis patentes de esta tecnología y el equipo de investigación ha desarrollado un prototipo de hardware para que funcione en la abstracción del ICE.
Joab Jackson, IDG News Service