Close-up de un chip de procesador en la placa base de una computadora
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El procesamiento paralelo y en serie describe si un sistema informático puede dividir las tareas computacionales para usar varios procesadores o núcleos simultáneamente o si depende de completar tareas con un solo procesador centro. Todos los procesadores de computadoras de consumo individual eran procesadores en serie antes de mediados de 2005, cuando Intel presentó el primer procesador de doble núcleo para el consumidor. Varios procesadores de un solo núcleo pueden trabajar juntos para manejar el procesamiento en serie a través de grupos de computadoras en paralelo en red o ejecutando varios procesadores en una placa base.
Las computadoras son máquinas multitarea
Una computadora moderna típica ejecuta decenas a cientos de tareas en un momento dado; sin embargo, cada núcleo solo está trabajando en un proceso a la vez. El procesador salta constantemente entre los diferentes "hilos" de procesamiento o "flujos de instrucciones" para ejecutar varios programas simultáneos bajo una ilusión en tiempo real llamada concurrencia. La computadora termina desperdiciando los ciclos del procesador mientras cambia de trabajo y no funciona con una eficiencia óptima cuando realiza múltiples tareas.
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Ejecución de tareas en paralelo
Un entorno de procesamiento paralelo puede procesar tareas más rápidamente cuando los programas están diseñados para utilizar el procesamiento paralelo. Los programas en serie alinean todas las instrucciones en una disposición en serie e interactúan con el procesador mediante un solo hilo. Los programas paralelos funcionan dividiendo las tareas en partes individuales que se pueden dividir entre varios núcleos de procesador y volver a ensamblar como tareas completadas. Los procesadores en paralelo pueden multiplicar la potencia de procesamiento de procesadores en serie con reloj similar con código escrito correctamente. Sin embargo, un procesador en serie con una velocidad de reloj más alta puede superar a los procesadores en paralelo cuando se trabaja con un solo subproceso.
Procesamiento en serie en acción
Los programas escritos para el procesamiento en serie solo usan un núcleo a la vez y procesan las tareas en orden secuencial. Un procesador en serie funciona de manera muy similar a tener una docena de líneas de caja abiertas en una tienda de comestibles con un cajero corriendo entre las diferentes líneas, revisando a todos al mismo tiempo. El cajero, o CPU, salta de un carril a otro comprobando algunos elementos a la vez antes de pasar al siguiente con el objetivo de terminar todos los pedidos al mismo tiempo.
Procesamiento paralelo en acción
La idea detrás de los procesadores en paralelo es que más núcleos que trabajen juntos conducirán a un mejor rendimiento. Un procesador paralelo se comporta como tener más de un cajero operando una docena de líneas de caja. Si se configura un programa para aprovechar el procesamiento en paralelo, el "cliente" podría dividir su pedido en grupos más pequeños y usar varias líneas de pago a la vez.
Los procesadores en paralelo amplían las posibilidades
En 2007, Nvidia utilizó por primera vez el procesamiento paralelo para avanzar en la tecnología de gráficos. Las unidades de procesamiento de gráficos utilizan procesamiento paralelo a un nivel que supera el rendimiento del procesamiento en serie cuando se realizan pequeños cálculos. Si bien las CPU tienden a tener un número fácilmente contable de núcleos, las GPU pueden tener miles de núcleos de menor potencia que son más adecuados para ejecutar cálculos simultáneos más simples. Las GPU se usan comúnmente para gráficos, pero pueden hacer otros cálculos para cosas como clasificación y álgebra matricial.
