Taxonomía de Flynn

Flynn (1966) clasifica arquitecturas por cuántos flujos de instrucciones × cuántos flujos de datos procesan a la vez.

	1 flujo de datos	Múltiples flujos de datos
1 flujo de instrucciones	SISD — Von Neumann clásico (microcontroladores)	SIMD — GPUs, vectoriales; suma de vectores, filtros de imagen
Múltiples instrucciones	MISD — sistemas tolerantes a fallos (navegación aérea)	MIMD — memoria compartida/distribuida, GPGPU, clusters MPI; N-Body paralelo

Taxonomía de Flynn en movimiento

SISDSIMDMISDMIMD

flujos de instrucciónúnico (S)

flujos de datosmúltiple (M)

sincroníalockstep

SIMD: La MISMA instrucción se aplica en lockstep a muchos datos distintos (paralelismo de datos). Ej.: GPUs, arquitecturas vectoriales; suma de vectores, filtros de imagen.

Definición

SIMD: una instrucción se ejecuta sobre múltiples data streams simultáneamente. MIMD: múltiples tareas en múltiples procesos, cada uno con su propio flujo de instrucciones y de datos.

En el examen…

Pregúntate en orden: (1) ¿cuántos flujos de instrucción? (2) ¿cuántos de datos? «Una orden, muchas manos» = SIMD. MISD casi siempre es distractor o un sistema de redundancia/votación.

Error común

Un programa MPI ejecuta el mismo binario en todos los procesos, pero cada proceso sigue su propio flujo de control (ramas por rank) sobre sus propios datos y de forma asíncrona ⇒ es MIMD (estilo SPMD), no SIMD.

Marco general del curso

Toda solución paralela considera 3 componentes: el algoritmo (abstracción y código), alto performance (speedup, eficiencia, precisión) y la topología (determinada por la herramienta; no se optimiza en el curso).

Ejercicio

Clasifica según Flynn: (a) GPU aplicando el mismo shader a cada píxel, (b) cluster MPI donde cada nodo ejecuta un programa distinto sobre datos distintos, (c) votación triple redundante en un avión, (d) el banco con 4 cajeros del examen PRAM.

Ver solución

(a) SIMD — una instrucción, muchos píxeles. (b) MIMD. (c) MISD — varias unidades ejecutan instrucciones (posiblemente distintas) sobre el mismo dato y votan. (d) MIMD — cada cajero ejecuta instrucciones potencialmente distintas sobre datos distintos, de forma asíncrona (ver PRAM → banco).

Quiz clasificador

¿Qué clase de Flynn es?

0/6 correctas · 0 respondidas Reiniciar

1. Suma de dos vectores $c_i=a_i+b_i$ en una unidad vectorial.

a) SISDb) SIMDc) MISDd) MIMD

2. Un microcontrolador ejecutando un bucle secuencial.

a) SISDb) SIMDc) MISDd) MIMD

3. Multiplicación de matrices con varios hilos (OpenMP) en un multicore.

a) SISDb) SIMDc) MISDd) MIMD

4. Tres computadoras de vuelo calculan la misma altitud con algoritmos distintos y votan.

a) SISDb) SIMDc) MISDd) MIMD

5. N-Body con MPI en 64 nodos.

a) SISDb) SIMDc) MISDd) MIMD

6. Un filtro de imagen aplicado por una GPU (mismo kernel para todos los píxeles).

a) SIMDb) MISDc) SISDd) MIMD

Fuente ·estudio/01_Flynn_Foster.md §1 · U1.2-Fundamentos-Foster_Flynn-apuntes.pdf · 04_PRAM.md §8