ASIGNATURA: COMPUTACIÓN PARALELA FACULTAD DE INGENIERIA SEMESTRE : II-2015. INF- 76200/411 DEPTO. DE INFORMATICA Y COMPUTACION TAT - 2 PROFESOR: Oscar Magna V.

AYDTE.: Andrés Guerrero U.

Facultad de Ingeniería – Depto. Inf. y Comp. - Campus Macul. Av. José Pedro Alessandri 1242, Ñuñoa, Santiago OMV / 1

PROBLEMA Nº 1 Considere la siguiente representación gráfica de las tareas de un programa. Cada tarea, en un contexto de procesamiento asincrónico, tiene indicado su tiempo de ejecución en milisegundos (ms). No considere los tiempos dedicados a actividad de “scheduling” o a la administración de “overhead” por nuevas tareas.

SE PIDE: Suponga que se dispone de un predicado de ejecución denominado NHILOS orientado a definir el número de instancias de procesos (o hilos). a. Si se dispone de una instancia de proceso (NHILOS = 1), ¿Cuál es el tiempo de ejecución del programa?

b. ¿Si cada tarea se paraleliza (PN = X ms ), ¿Cuál es el Speed-Up cuando NHILOS = 8 ? c. Si cada tarea paralela se paraleliza aún más y se convierte en dos tareas en paralelo (QN = X / 2

ms, RN = X / 2 ms), y se ejecuta nuevamente con NHILOS = 8: C.1. ¿cuál sería el tiempo de ejecución ? C.2. ¿Cuál es la aceleración relativa a esta ejecución? C.3. ¿ Porqué en “c.2” el speedUp no es de valor 2,0 ?

PROBLEMA Nº 2 Un programa paralelo muestra los siguientes antecedentes de eficiencia según el tamaño del problema a resolver: Sistemas Eficiencia según tamaño del Problema

1.000 2.000 4.000 8.000 16.000 1 1,0 1,00 1,0 1,0 1,0 2 0,9 0,9 0,9 0,9 1,0 4 0,8 0,9 0,9 0,9 0,9 8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,9 SE PIDE: Sobre la base de estos datos, analice y fundamente cada interrogante siguiente: 1. ¿El programa es totalmente escalable? 2. ¿El programa es débilmente escalable? 3. ¿El programa es escalable?

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PROBLEMA Nº 3 Un problema comprende los componentes A y B. • El componente A puede ser resuelto en 1.000 segundos en el computador C1 y en 5000 segundos en el computador C2. • El componente B requiere 4.000 y 2.000 segundos en C1 y C2, respectivamente. • Los dos computadores están conectados por un enlace de fibra óptica cuya de longitud 1000 kms, que puede transferir datos a 100 MB / seg con una latencia de 10 mseg. • Los dos componentes pueden ejecutar procesos al mismo tiempo, pero deben transferir 10 MB de datos 10.000 veces durante la ejecución. SE PIDE: 1. ¿Es de menor costo (en términos de recursos computacionales consumidos) resolver el problema en el computador C1, en el computador C2, o en ambos equipos en conjunto? 2. Analice el problema planteado y recomiende (con fundamentos cuantitativos) la opción a seguir para el procesamiento del problema.

PROBLEMA Nº 4 Para los grafos de tareas de las figuras a, b, c y d, determine lo siguiente: SE PIDE: a) Máximo grado de concurrencia. b) Longitud del camino crítico c) Máxima velocidad posible de alcanzar sobre un procesador, asumiendo que se dispone de un número arbitrariamente grande de procesadores disponible. d) Cuál es el número de procesadores necesarios para obtener el máximo speedup posible (use lo analizado en pregunta c), para cada uno de los cuatro grafos de tareas. Cuál es el speedup que se obtiene si se dispone de 1, 2, 3 procesadores

Nota: 1. Asuma que cada tarea requiere una unidad de tiempo y que se desprecian los costos de intercomunicación.

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2. Formato de Respuesta: pregunta Fig a Fig b Fig c Fig d

a b c d e 1

2 3

3. Fundamentos de cada respuesta:

PROBLEMA Nº 5 Ha aparecido en el mercado una versión nueva de un procesador, en la que la única novedad con respecto a la versión anterior es una unidad de coma flotante, que permite reducir el tiempo de las instrucciones de coma flotante a tres cuartas partes del tiempo que consumían antes. Suponga que los programas que constituyen su carga de trabajo habitual tienen un promedio de 13% de instrucciones de coma flotante. SE PIDE: a. ¿Cuál es la máxima ganancia de velocidad que se puede esperar en sus programas si sustituye su procesador por la nueva versión del mismo? b. ¿Cuál es la máxima ganancia de velocidad que puede esperar para sus programas debido a mejoras en la velocidad de las operaciones en coma flotante? c. ¿Cuál debería ser el porcentaje de cálculos con datos en coma flotante en sus programas para esperar una ganancia máxima de al menos 4 ? d. En este último caso, ¿cuánto debería reducirse el tiempo de las operaciones en coma flotante con respecto a la situación inicial para que la ganancia máxima sea 2?

PROBLEMA Nº 6 Un sistema de discos en un centro de cómputo tiene varios componentes. Cuando se presenta una falla, el porcentaje que la falla corresponda a alguno de los componentes es como sigue:

Componente Porcentaje Discos 43% Controlador SCSI 9% Fuente de poder 22% Ventilador (es) 22% Cable SCSI 4%

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Un estudio determina que instalando otra fuente de poder eleva la confiabilidad (tiempo medio entre fallas) de las fuentes de poder en 4,150 veces. SE PIDE: ¿Qué tanto se eleva la confiabilidad de todo el sistema de discos?

PROBLEMA Nº 7 La empresa “TriPath” utiliza actualmente el procesador "High RISC", el cual se utiliza como monitor de software de un sistema interactivo (del proveedor “Solutions RISCy”) con las siguientes características de performance: i. Procesador de 2 GHz . ii. CPI promedio de 1,5. iii. Utilización de la CPU del 60%. iv. Una demanda de servicio de CPU de 3 s. v. Tiempo de respuesta de 15 segundos y vi. Sistema interactivo con 10 usuarios activos. SE PIDE: 1. Cuál es el throughput del sistema actual. 2. Cuál es el “thinking time” (tiempo de reflexión) del sistema actual. 3. Si se desea mejorar el performance del sistema interactivo: ¿Cuál de los dos procesadores siguientes recomendaría, considerando como base de estudio, un análisis del escalamiento de ambas alternativas (Fundamente cuantitativamente)?. a. "Triple-RISC" es un procesador con una estructura de tres “núcleos”, que también funciona a 2GHz, y mantiene el mismo CPI del procesador "High RISC". Se estima que un tercio de su código puede utilizar los tres “núcleos” y otro tercio puede utilizar dos “núcleos”,

b. "RISCily Fast" es un único procesador de 5 GHz, que debido a su velocidad dispone de una memoria más grande. Frente a “cache-fault” (5% de las veces) en los accesos a memoria (40% de todas las instrucciones), se incurre en 50 ciclos más que el procesador original "High RISC". En todos los demás aspectos, es idéntico a "High RISC"

4. Si el procesador seleccionado incrementa la utilización de la CPU actual del sistema interactivo proporcionalmente a su escalamiento: a. ¿En qué porcentaje se mejora la Utilización? b. Señale: ¿Se mejora el throughput?. Si su respuesta es afirmativa/negativa (fundamentada cuantitativamente), indique en qué porcentaje se logra? c. Indique: ¿Se logra mejorar el “thinking time”?. Si su respuesta es afirmativa/negativa (fundamentada cuantitativamente), indique en qué porcentaje se efectúa?