diff options
| -rw-r--r-- | aoc/n.lyx | 187 | ||||
| -rw-r--r-- | aoc/n1.lyx | 365 |
2 files changed, 552 insertions, 0 deletions
diff --git a/aoc/n.lyx b/aoc/n.lyx new file mode 100644 index 0000000..aafa697 --- /dev/null +++ b/aoc/n.lyx @@ -0,0 +1,187 @@ +#LyX 2.3 created this file. For more info see http://www.lyx.org/ +\lyxformat 544 +\begin_document +\begin_header +\save_transient_properties true +\origin unavailable +\textclass book +\begin_preamble +\input{../defs} +\end_preamble +\use_default_options true +\begin_modules +algorithm2e +\end_modules +\maintain_unincluded_children false +\language spanish +\language_package default +\inputencoding auto +\fontencoding global +\font_roman "default" "default" +\font_sans "default" "default" +\font_typewriter "default" "default" +\font_math "auto" "auto" +\font_default_family default +\use_non_tex_fonts false +\font_sc false +\font_osf false +\font_sf_scale 100 100 +\font_tt_scale 100 100 +\use_microtype false +\use_dash_ligatures true +\graphics default +\default_output_format default +\output_sync 0 +\bibtex_command default +\index_command default +\paperfontsize 10 +\spacing single +\use_hyperref false +\papersize a5paper +\use_geometry true +\use_package amsmath 1 +\use_package amssymb 1 +\use_package cancel 1 +\use_package esint 1 +\use_package mathdots 1 +\use_package mathtools 1 +\use_package mhchem 1 +\use_package stackrel 1 +\use_package stmaryrd 1 +\use_package undertilde 1 +\cite_engine basic +\cite_engine_type default +\biblio_style plain +\use_bibtopic false +\use_indices false +\paperorientation portrait +\suppress_date false +\justification true +\use_refstyle 1 +\use_minted 0 +\index Index +\shortcut idx +\color #008000 +\end_index +\leftmargin 0.2cm +\topmargin 0.7cm +\rightmargin 0.2cm +\bottommargin 0.7cm +\secnumdepth 3 +\tocdepth 3 +\paragraph_separation indent +\paragraph_indentation default +\is_math_indent 0 +\math_numbering_side default +\quotes_style swiss +\dynamic_quotes 0 +\papercolumns 1 +\papersides 1 +\paperpagestyle empty +\listings_params "basicstyle={\ttfamily}" +\tracking_changes false +\output_changes false +\html_math_output 0 +\html_css_as_file 0 +\html_be_strict false +\end_header + +\begin_body + +\begin_layout Title +Arquitectura y Organización de Computadores +\end_layout + +\begin_layout Date +\begin_inset Note Note +status open + +\begin_layout Plain Layout + +\end_layout + +\end_inset + + +\end_layout + +\begin_layout Standard +\begin_inset ERT +status open + +\begin_layout Plain Layout + + +\backslash +def +\backslash +cryear{2020} +\end_layout + +\end_inset + + +\end_layout + +\begin_layout Standard +\begin_inset CommandInset include +LatexCommand input +filename "../license.lyx" + +\end_inset + + +\end_layout + +\begin_layout Standard +Bibliografía: +\end_layout + +\begin_layout Itemize +Universidad de Murcia. + Diapositivas de Arquitectura y Organización de Computadores. +\end_layout + +\begin_layout Itemize + +\lang english +Wikipedia, the Free Encyclopedia +\lang spanish + ( +\begin_inset Flex URL +status open + +\begin_layout Plain Layout + +https://en.wikipedia.org/ +\end_layout + +\end_inset + +). + +\emph on +\lang english +Dark Silicon +\emph default +\lang spanish +. + +\end_layout + +\begin_layout Chapter +Introducción +\end_layout + +\begin_layout Standard +\begin_inset CommandInset include +LatexCommand input +filename "n1.lyx" + +\end_inset + + +\end_layout + +\end_body +\end_document diff --git a/aoc/n1.lyx b/aoc/n1.lyx new file mode 100644 index 0000000..1d59a1f --- /dev/null +++ b/aoc/n1.lyx @@ -0,0 +1,365 @@ +#LyX 2.3 created this file. For more info see http://www.lyx.org/ +\lyxformat 544 +\begin_document +\begin_header +\save_transient_properties true +\origin unavailable +\textclass book +\use_default_options true +\begin_modules +algorithm2e +\end_modules +\maintain_unincluded_children false +\language spanish +\language_package default +\inputencoding auto +\fontencoding global +\font_roman "default" "default" +\font_sans "default" "default" +\font_typewriter "default" "default" +\font_math "auto" "auto" +\font_default_family default +\use_non_tex_fonts false +\font_sc false +\font_osf false +\font_sf_scale 100 100 +\font_tt_scale 100 100 +\use_microtype false +\use_dash_ligatures true +\graphics default +\default_output_format default +\output_sync 0 +\bibtex_command default +\index_command default +\paperfontsize default +\spacing single +\use_hyperref false +\papersize default +\use_geometry false +\use_package amsmath 1 +\use_package amssymb 1 +\use_package cancel 1 +\use_package esint 1 +\use_package mathdots 1 +\use_package mathtools 1 +\use_package mhchem 1 +\use_package stackrel 1 +\use_package stmaryrd 1 +\use_package undertilde 1 +\cite_engine basic +\cite_engine_type default +\biblio_style plain +\use_bibtopic false +\use_indices false +\paperorientation portrait +\suppress_date false +\justification true +\use_refstyle 1 +\use_minted 0 +\index Index +\shortcut idx +\color #008000 +\end_index +\secnumdepth 3 +\tocdepth 3 +\paragraph_separation indent +\paragraph_indentation default +\is_math_indent 0 +\math_numbering_side default +\quotes_style french +\dynamic_quotes 0 +\papercolumns 1 +\papersides 1 +\paperpagestyle default +\tracking_changes false +\output_changes false +\html_math_output 0 +\html_css_as_file 0 +\html_be_strict false +\end_header + +\begin_body + +\begin_layout Standard +Llamamos +\series bold +arquitectura +\series default + de un computador a: +\end_layout + +\begin_layout Enumerate +La +\series bold +ISA +\series default + ( +\emph on +\lang english +Instruction Set Architecture +\emph default +\lang spanish +), el conjunto de instrucciones del procesador. + Normalmente hay una ISA base, como x86, ARM o RISC-V, con extensiones. +\end_layout + +\begin_layout Enumerate +La +\series bold +microarquitectura +\series default +, la implementación de cada instrucción de la ISA. +\end_layout + +\begin_layout Enumerate +El diseño del +\emph on +\lang english +hardware +\emph default +\lang spanish +. +\end_layout + +\begin_layout Standard +Llamamos +\series bold +tamaño característico +\series default + ( +\emph on +\lang english +feature size +\emph default +\lang spanish +) al tamaño mínimo de un transistor en un chip. + Fue reduciéndose de +\begin_inset Formula $\unit[10]{\mu m}$ +\end_inset + + en 1971 a +\begin_inset Formula $\unit[10]{nm}$ +\end_inset + + en 2019. + Así, la +\series bold +ley de Moore +\series default + afirma que se podrá construir un chip con el doble de transistores cada + 18–24 meses, y la +\series bold +ley de Dennard +\series default + ( +\emph on +\lang english +Dennard scaling +\emph default +\lang spanish + o +\emph on +\lang english +MOSFET scaling +\emph default +\lang spanish +) afirma que a medida que disminuye el tamaño de los transistores, la densidad + de potencia consumida permanece constante. +\end_layout + +\begin_layout Standard +Al disminuir el tamaño característico, la frecuencia de reloj puede aumentar + de forma más o menos proporcional porque los transistores cambian de estado + más rápido; la +\series bold +densidad de integración +\series default +, o densidad de transistores, aumenta cuadráticamente, y en general se podía + aumentar proporcionalmente el tamaño del chip. + Estos transistores se usan para aumentar los recursos del chip mediante + paralelismo y cachés, por lo que los programas limitados por CPU aumentaban + su velocidad de forma cuadrática sin cambios. + No obstante, actualmente esto plantea varios problemas. +\end_layout + +\begin_layout Section +Potencia consumida +\end_layout + +\begin_layout Standard +La energía debe ser traída al chip mediante pines, distribuida entre las + distintas capas y disipada para evitar el sobrecalentamiento. + La +\series bold +potencia de diseño térmico +\series default + ( +\series bold +TDP +\series default +, +\emph on +\lang english +Thermal Design Power +\emph default +\lang spanish +) es la usada como objetivo para la fuente de alimentación y el sistema + de refrigeración. + Se divide en +\series bold +potencia estática +\series default +, producto del voltaje, la intensidad de potencia de fuga por transistor + y el número de transistores, y +\series bold +potencia dinámica +\series default +, proporcional al nivel de uso, el cuadrado del voltaje y la frecuencia + de reloj. +\end_layout + +\begin_layout Standard +Inicialmente la potencia estática era casi despreciable. + Actualmente, al no poder bajar el voltaje por debajo de unos +\begin_inset Formula $\unit[0.5]{V}$ +\end_inset + +, la potencia dinámica sigue aumentando al seguir aumentando la frecuencia + y la potencia estática aumenta aun más rápido porque se sigue aumentando + el número de transistores, por lo que la potencia estática está en torno + al +\begin_inset Formula $\unit[\text{25--50}]{\%}$ +\end_inset + + de la potencia total. + Además, deja de cumplirse la ley de Dennard y surge el +\series bold +\emph on +\lang english +dark silicon +\series default +\emph default +\lang spanish +, un límite en el área total de un chip que se puede encender a la vez sin + superar el +\end_layout + +\begin_layout Standard +La +\series bold +densidad de potencia +\series default + es la potencia disipada por unidad de superficie, y ha ido aumentando, + pero el +\series bold +rendimiento por vatio +\series default + también ha aumentado mucho. + Las soluciones de enfriamiento para alta densidad de potencia son caras + o poco prácticas, por lo que se busca reducir la potencia con técnicas + como: +\end_layout + +\begin_layout Enumerate +Reducir la frecuencia de reloj dinámicamente. +\end_layout + +\begin_layout Enumerate + +\series bold +DVFS +\series default + ( +\emph on +\lang english +Dynamic Voltage Frequency Scaling +\emph default +\lang spanish +): Reducir el voltaje o la frecuencia de zonas que no se estén usando. +\end_layout + +\begin_layout Enumerate +Apagar selectivamente núcleos del procesador. +\end_layout + +\begin_layout Enumerate +Estados de bajo consumo en RAM, discos duros, etc. +\end_layout + +\begin_layout Section +Problemas +\end_layout + +\begin_layout Standard +Disminuir el CPI requiere aumentar el bus de datos. + Se suele hacer con segmentación, pero a partir de 10 etapas aparecen muchos + conflictos, por lo que se replica el cauce usando ejecución superescalar + (varias instrucciones empezando y terminando a la vez) fuera de orden y + especulativa. + Esto requiere mucho +\emph on +\lang english +hardware +\emph default +\lang spanish +, por lo que consume mucha energía. +\end_layout + +\begin_layout Section +Acceso a memoria +\end_layout + +\begin_layout Standard +La mejora en los procesadores es más rápida que en la memoria, y el bus + entre ambas tiene muy alta latencia. + La ejecución fuera de orden solo puede mitigar este problema parcialmente. + +\end_layout + +\begin_layout Section +Fiabilidad +\end_layout + +\begin_layout Standard +Al reducir el tamaño de los componentes, estos son más sensibles a partículas + cargadas en el ambiente, por lo que los bits pueden cambiar de valor. + Por ello se crean memorias y cachés con códigos de corrección ( +\series bold +ECC +\series default +, +\emph on +\lang english +Error Correction Codes +\emph default +\lang spanish +). + También surgen problemas de impedancia y capacitancia que dan lugar a +\series bold +\emph on +\lang english +dark silicon +\series default +\emph default +\lang spanish +, parte del área del chip que no se puede usar por estos problemas. + Finalmente, al ser los diseños de procesadores más grandes, es más difícil + comprobar su corrección, y como los transistores reciben y alteran la señal + de reloj, al aumentar su número puede haber modificaciones perceptibles + en dicha señal, lo que llamamos +\series bold +sesgo de reloj +\series default + o +\series bold +\emph on +\lang english +clock skew +\series default +\emph default +\lang spanish +. +\end_layout + +\end_body +\end_document |