A classificação de computadores Flynn e Duncan são duas abordagens diferentes para classificar computadores com base em suas capacidades de processamento.
A classificação de Flynn, proposta em 1966 e atualizada em 1972 por Michael J. Flynn, divide os computadores em quatro categorias, com base no número de fluxos de dados e de instruções que podem ser processados simultaneamente:
• SISD (Single Instruction, Single Data): um único fluxo de instrução e um único fluxo de dados são processados em um único processador.
• SIMD (Single Instruction, Multiple Data): uma única instrução é executada simultaneamente em vários fluxos de dados em paralelo, em diferentes processadores.
• MISD (Multiple Instruction, Single Data): vários fluxos de instrução são executados em um único fluxo de dados em paralelo, em diferentes processadores.
• MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data): vários fluxos de instrução são executados simultaneamente em vários fluxos de dados em paralelo, em diferentes processadores.
A classificação de Ralph Duncan, proposta em 1990, divide os computadores com base na capacidade de processamento, abrangendo computadores modernos. A imagem a seguir ilustra a classificação proposta por Duncan.
Computer
Architectures 1990.
Com base no artigo científico A Survey of Parallel Computer Architectures 1990, de Ralph Duncan, encontramos as diferenças de classificação comparada a taxinomia de Flynn. Explique no comentário essas mudanças!
REFERÊNCIA
DUNCAN, Ralph. A survey of parallel computer architectures. Computer, v. 23, n. 2, p. 5-16, 1990.
ANDRÉ PRZYBYSZ 
Atividade 12 – Artigo Duncann
https://drive.google.com/file/d/1VrZ_wmG5MyUsNTelwCvXn9b4COkx5_N-/view?usp=sharing
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Nome dos Alunos Aluno1:bernardo de assis munhoz Aluno2:
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1 – Resenha(além do resumo, aponte os pontos positivos e negativos do artigo, nesse caso do modelo proposto por Duncan) e apresentação do artigo A Survey of Parallel Computer Architectures 1990. Coloque imagens no resumo.
Para ser contabilizado a pontuação da atividade:
1 – Envio individual das respostas pelo Moodle;
2 – Coloque as respostas no comentário do link:
O artigo de Ducan, é um levantamento detalhado das arquiteturas de computadores paralelos até a data de publicação. O objetivo do autor é explorar tipos diferentes de arquitetura, como por exemplo as SIMD, MIMD, entre outras variações que permitem o processamento simultâneo de várias operações. O artigo caracteriza as arquiteturas em relação a estrutura do hardware, organização dos processadores e a interconexão dos componentes.
Além disso, o autor busca descrever vantagens das arquiteturas paralelas, principalmente quando o assunto é aumentar a capacidade de processamento e diminuir o tempo de execução de tarefas complexas. Ducan tenta também abordar questões técnicas importantes, como a escalabilidade, a programação paralela, a comunicação entre os processadores e os desafios de balanceamento de carga, proporcionando uma interpretação completa dos desafios que a arquitetura paralela oferece.
Os pontos positivos desse tipo de arquitetura são:
–Abrangência e Clareza
–Relevância histórica
-Ênfase nos Desafios e Limitações
-Impacto no campo de computação paralela
Já os pontos negativos são:
-Limitações Tecnológicas na Época
-Falta de Exemplos Concretos
-Atualização Tecnológica
-Desenvolvimento de Ferramentas de Programação
A imagem a seguir mostra como o autor classifica os tipos de arquitetura paralelas
O artigo em questão demonstra informações valiosas para o entendimento dos fundamentos das arquiteturas paralelas e os desafios enfrentados pelos pesquisadores na década de 90. Apesar de o artigo ter algumas limitações, como por exemplo a sua desatualização de tecnologias modernas, ele proporciona uma base sólida de conhecimento pra que gosta de estudar a evolução da arquitetura paralela.
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Resenha crítica do artigo “A Survey of Parallel Computer Architectures” (DUNCAN, 1990)
O artigo “A Survey of Parallel Computer Architectures”, publicado por Ralph Duncan em 1990, apresenta um estudo abrangente sobre as arquiteturas de computadores paralelos, propondo uma alternativa à classificação tradicional de Flynn. O autor busca organizar e classificar as diversas arquiteturas paralelas existentes até aquele momento, oferecendo uma visão mais completa e atualizada sobre os avanços e os desafios da área. Esta resenha tem como objetivo resumir o conteúdo do artigo, analisar seus pontos fortes e fracos e refletir sobre sua relevância.
Figura 1 – Classificação tradicional de Flynn para arquiteturas paralelas.
Duncan inicia o artigo contextualizando a evolução das arquiteturas paralelas e os esforços anteriores de classificação, destacando a taxonomia de Flynn como um marco importante, mas limitado. Para superar essas limitações, o autor propõe uma taxonomia mais ampla e informal, que incorpora aspectos não abordados pela classificação de Flynn, como diferentes formas de interconexão entre processadores, métodos de comunicação e o papel da memória no desempenho.
No decorrer do artigo, são descritas várias arquiteturas, incluindo as arquiteturas SIMD, utilizadas no processamento vetorial e em operações com matrizes; as arquiteturas MIMD, que envolvem multiprocessadores de memória compartilhada ou distribuída; os arrays sistólicos e wavefront arrays, pensados para aplicações específicas como processamento de sinais; e as arquiteturas baseadas em fluxo de dados e redução, que trazem paradigmas alternativos de execução baseados em grafos e modelos declarativos.
Figura 2 – Exemplo de arquitetura MIMD com memória compartilhada
Duncan também aborda os desafios relacionados a essas arquiteturas, como interconexão, sincronização, escalabilidade e complexidade de implementação, elementos que influenciam diretamente o desempenho e a adoção das soluções paralelas.
O artigo apresenta contribuições importantes ao ampliar a visão sobre as arquiteturas paralelas, indo além da classificação restrita de Flynn e incluindo novas categorias. A taxonomia proposta facilita a compreensão do tema, principalmente para estudantes e pesquisadores que estão começando na área. Além disso, o autor oferece um panorama abrangente, incluindo tanto arquiteturas comerciais quanto projetos experimentais.
Figura 3 – Comparação visual entre diferentes tipos de arquiteturas paralelas.
Por outro lado, algumas limitações podem ser notadas. A taxonomia sugerida por Duncan não conta com um modelo quantitativo de avaliação, o que dificulta a comparação objetiva entre as arquiteturas apresentadas. Além disso, algumas arquiteturas emergentes da época são abordadas de maneira breve, deixando lacunas sobre suas aplicações práticas e limitações específicas. Outro ponto é que, apesar de propor uma visão mais abrangente, a taxonomia ainda depende de critérios subjetivos para classificação, o que pode gerar interpretações ambíguas. O artigo também foca mais na estrutura das arquiteturas do que em aspectos relacionados a software, programação paralela e algoritmos, que são fundamentais para o uso prático dessas tecnologias.
De forma geral, o trabalho de Ralph Duncan é um marco importante no estudo das arquiteturas paralelas, oferecendo uma visão organizada e mais ampla das diferentes abordagens existentes até o início dos anos 1990. Apesar de suas limitações, a taxonomia proposta contribui para a compreensão das arquiteturas paralelas e serve como base para discussões futuras. A leitura do artigo é recomendada para estudantes e pesquisadores que desejam uma introdução crítica ao tema, sabendo que, desde sua publicação, novas arquiteturas e paradigmas surgiram, o que demanda atualizações e revisões da classificação apresentada.
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Aluna : Elidia Cristina Moraes Moura
O artigo “A Survey of Parallel Computer Architectures” oferece uma análise detalhada sobre diversos modelos de arquiteturas paralelas na computação. Escrito por Ralph Duncan, da Control Data Corporation, o trabalho examina as principais metodologias e estratégias empregadas no projeto de sistemas de processamento paralelo.
A discussão inicia com uma contextualização sobre computação paralela, destacando sua relevância para otimizar o desempenho na manipulação de dados e na resolução de problemas computacionais complexos. Em seguida, o autor descreve diferentes arquiteturas paralelas que se consolidaram tanto na prática quanto na pesquisa acadêmica.
Entre as abordagens analisadas, destacam-se os processadores vetoriais, que executam operações sobre vetores de dados, permitindo maior eficiência no processamento de grandes volumes de informação. Outro modelo examinado é o dos multiprocessadores simétricos (SMP), nos quais múltiplos processadores idênticos compartilham um mesmo espaço de memória, facilitando a escalabilidade e a distribuição de recursos. Além disso, são abordados os clusters de computadores, sistemas nos quais máquinas independentes são interligadas em rede para executar tarefas em paralelo.
O estudo também investiga as diferenças entre arquiteturas de memória compartilhada e distribuída. No primeiro caso, os processadores acessam diretamente uma memória comum, enquanto no segundo, cada unidade de processamento possui sua própria memória, comunicando-se por meio de troca de mensagens.
Ao longo do artigo, são discutidos os principais desafios dessas arquiteturas, incluindo questões como sincronização de processos, escalabilidade do sistema, consumo de energia e distribuição equilibrada de carga. O autor também comenta brevemente sobre paradigmas de programação paralela, ressaltando a necessidade de adaptar o software para extrair o máximo desempenho de cada tipo de arquitetura.
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1 – Resenha (além do resumo, aponte os pontos positivos e negativos do artigo, nesse caso do modelo proposto por Duncan) e apresentação do artigo A Survey of Parallel Computer Architectures 1990. Coloque imagens no resumo.
O artigo “A Survey of Parallel Computer Architectures” (Duncan, 1990) apresenta uma análise abrangente das arquiteturas de computadores paralelos, propondo uma taxonomia para categorizar sistemas desenvolvidos até o final da década de 1980. Duncan destaca a necessidade de uma estrutura organizacional que ultrapasse a clássica taxonomia de Flynn (SISD, SIMD, MISD, MIMD), incluindo arquiteturas modernas como processadores vetoriais pipelined, sistemas sistólicos e paradigmas baseados em fluxo de dados (dataflow). O autor argumenta que a diversidade de abordagens paralelas exige uma categorização mais refinada, focada em princípios organizacionais fundamentais, como sincronização, topologia de interconexão e paradigmas de execução.
O artigo divide-se em três eixos principais:
Figura 1: Taxonomia de arquitetura paralelas.
Figura 2: execução do SIMD
Figura 3: Arquitetura operacional vetor registrador-registrador
Pontos positivos apresentados:
Figura 4: Wavefront array matriz de multiplicação
Pontos negativos apresentados:
Análise final sobre a arquitetura de Ducan
Duncan oferece uma contribuição valiosa ao mapear o ecossistema de arquiteturas paralelas, especialmente ao integrar paradigmas inovadores como dataflow e redução. Sua ênfase em princípios organizacionais (em vez de listar características técnicas) torna o artigo relevante para discussões teóricas. Contudo, a ausência de métricas de desempenho comparativas limita sua utilidade para engenheiros práticos.
A proposta de uma taxonomia unificada é bem-sucedida em categorizar arquiteturas, mas falha em conjecturar a evolução futura, como a ascensão de multicore e computação em nuvem. Apesar disso, o artigo permanece uma referência seminal para estudos históricos e fundamentos de computação paralela.
O artigo de Duncan é uma obra fundamental para compreender a evolução das arquiteturas paralelas, destacando a importância de princípios organizacionais além do desempenho bruto. Sua taxonomia, embora datada, fornece uma base sólida para análises comparativas, enquanto as limitações apontadas incentivam pesquisas futuras em escalabilidade e programação paralela.
Para ser contabilizado a pontuação da atividade:
1 – Envio individual das respostas pelo Moodle;
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1 – Resenha (além do resumo, aponte os pontos positivos e negativos do artigo, nesse caso do modelo proposto por Duncan) e apresentação do artigo A Survey of Parallel Computer Architectures 1990. Coloque imagens no resumo.
O artigo “A Survey of Parallel Computer Architectures” (Duncan, 1990) apresenta uma análise abrangente das arquiteturas de computadores paralelos, propondo uma taxonomia para categorizar sistemas desenvolvidos até o final da década de 1980. Duncan destaca a necessidade de uma estrutura organizacional que ultrapasse a clássica taxonomia de Flynn (SISD, SIMD, MISD, MIMD), incluindo arquiteturas modernas como processadores vetoriais pipelined, sistemas sistólicos e paradigmas baseados em fluxo de dados (dataflow). O autor argumenta que a diversidade de abordagens paralelas exige uma categorização mais refinada, focada em princípios organizacionais fundamentais, como sincronização, topologia de interconexão e paradigmas de execução.
O artigo divide-se em três eixos principais:
Figura 1: Taxonomia de arquitetura paralelas.
Figura 2: execução do SIMD
Figura 3: Arquitetura operacional vetor registrador-registrador
Pontos positivos apresentados:
Figura 4: Wavefront array matriz de multiplicação
Pontos negativos apresentados:
Análise final sobre a arquitetura de Ducan
Duncan oferece uma contribuição valiosa ao mapear o ecossistema de arquiteturas paralelas, especialmente ao integrar paradigmas inovadores como dataflow e redução. Sua ênfase em princípios organizacionais (em vez de listar características técnicas) torna o artigo relevante para discussões teóricas. Contudo, a ausência de métricas de desempenho comparativas limita sua utilidade para engenheiros práticos.
A proposta de uma taxonomia unificada é bem-sucedida em categorizar arquiteturas, mas falha em conjecturar a evolução futura, como a ascensão de multicore e computação em nuvem. Apesar disso, o artigo permanece uma referência seminal para estudos históricos e fundamentos de computação paralela.
O artigo de Duncan é uma obra fundamental para compreender a evolução das arquiteturas paralelas, destacando a importância de princípios organizacionais além do desempenho bruto. Sua taxonomia, embora datada, fornece uma base sólida para análises comparativas, enquanto as limitações apontadas incentivam pesquisas futuras em escalabilidade e programação paralela.
Para ser contabilizado a pontuação da atividade:
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O artigo “A Survey of Parallel Computer Architectures” escrito em 1990 por Ralph
Duncan, apresenta uma análise ampla sobre as arquiteturas de computadores para
processamento paralelo. Duncan faz uma análise das inovações da época, como as
arquiteturas sistólicas e de hipercubo, assim como dos paradigmas de programação
desenvolvidos para explorar o paralelismo computacional. O autor propõe uma taxonomia,
com o objetivo de organizar a ampla diversidade de arquiteturas, estruturando as
arquiteturas paralelas incluindo desde tecnologias ja existentes até inovadoras. Esta
classificação engloba sistemas do tipo SIMD (Single Instruction Multiple Data) e MIMD
(Multiple Instruction Multiple Data), além de demonstrar as diferenças entre arquiteturas
com memória compartilhada e memória distribuída. O autor também discute arquiteturas
projetadas para tarefas computacionalmente intensivas, como as vetoriais e sistólicas,
especialmente eficazes em operações com matrizes e vetores. A figura 1 mostra essa
taxonomia dividindo as arquiteturas em diferentes categorias com base em suas principais
características estruturais e funcionais.
A taxonomia apresenta tanto pontos positivos quanto negativos. Entre os aspectos
positivos, destaca-se a abrangência na classificação de diversas arquiteturas paralelas, o
que permite uma visão detalhada e comparativa entre elas. O artigo também se destaca
por sua organização lógica, que facilita a compreensão das diferenças entre os modelos
apresentados.Um exemplo dessa clareza está na Figura 2, que ilustra de forma didática o
funcionamento das arquiteturas vetoriais, mostrando como a transmissão de dados
através de registradores vetoriais acelera o processamento. Já a Figura 3 contribui para o
entendimento das arquiteturas SIMD, ao representar visualmente a execução simultânea
de instruções em dados locais, auxiliando o leitor a compreender a dinâmica desse tipo de
paralelismo.
No entanto, a taxonomia também apresenta pontos negativos. Um dos principais
pontos negativos é sua dificuldade em classificar arquiteturas modernas e híbridas, que
combinam múltiplos processadores vetoriais com memória compartilhada.
Outro problema é a ausência de critérios quantitativos, como o grau de paralelismo,
eficiência de execução e capacidade de escalabilidade, aspectos fundamentais para a
avaliação de sistemas contemporâneos de alto desempenho.Além disso, a taxonomia não
considera a estrutura de interconexão entre os processadores
Portanto, a classificação mostra-se inflexível para arquiteturas não convencionais,
como as bit-plane, compostas por milhares de processadores de 1 bit organizados em
grade. Embora essas arquiteturas se enquadrem teoricamente como SIMD, elas possuem
características estruturais e funcionais específicas que não são contempladas
adequadamente pela taxonomia de Flynn.
As arquiteturas MIMD, permitem que os processadores executem diferentes
instruções ao mesmo tempo. Já as arquiteturas SIMD, funcionam em paralelo utilizando
para múltimos dados uma única instrução. E as arquiteturas sistólicas, utilizam redes de
processadores onde os dados se movem de maneira ritmada.
Portanto, o artigo ofere uma base sólida para a compreensão das arquiteturas
paralelas, destacando-se para sua clareza e imagens, que facilitam a análise comparativa
entre diferentes modelos computacionais.
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O artigo é apresentado como um tutorial e levantamento das diversas arquiteturas de computadores paralelos, buscando contextualizar as inovações arquitetônicas da época, tanto emergentes quanto estabelecidas. Inicialmente, é discutida a complexidade em definir “arquitetura paralela” e em formular uma taxonomia abrangente. O texto propõe critérios que visam excluir mecanismos de paralelismo de baixo nível (como instruction pipelining), manter aspectos da taxonomia de Flynn (SISD, SIMD, MIMD, MISD) e incluir modelos como processadores vetoriais pipeline. A definição sugerida é: “uma arquitetura paralela provê um framework explícito de alto nível para o desenvolvimento de soluções de programação paralela, fornecendo múltiplos processadores, simples ou complexos, que cooperam para resolver problemas através da execução concorrente”.
Com base nisso, o artigo introduz uma taxonomia de alto nível, organizando as arquiteturas da seguinte forma:
Arquiteturas Síncronas: Coordenam operações concorrentes em lockstep.
Processadores Vetoriais Pipeline: Múltiplas unidades funcionais pipeline para operações vetoriais e escalares.
Arquiteturas SIMD: Múltiplos processadores executam a mesma instrução sobre diferentes dados, comandados centralmente.
Arranjos de Processadores: Usados para cálculos científicos em larga escala, com processadores operando sobre palavras de dados. Podem ser bitplane architectures, com muitos processadores de um bit.
Processadores de Memória Associativa: Utilizam lógica de comparação especial para acessar dados armazenados em paralelo, de acordo com seu conteúdo.
Arquiteturas Sistólicas: Multiprocessadores pipeline onde os dados são pulsados ritmicamente da memória através de uma rede de processadores modulares com interconexões locais e regulares, antes de retornarem à memória.
Arquiteturas MIMD: Múltiplos processadores executam fluxos de instruções independentes e autônomos sobre dados diversos, de forma assíncrona.
Memória Distribuída: Cada processador possui sua memória local, e a comunicação entre eles ocorre por troca de mensagens através de uma rede de interconexão.
Memória Compartilhada: Os processadores coordenam-se através do acesso a uma memória global compartilhada. Os esquemas de interconexão incluem barramento, crossbar e redes de interconexão multiestágio.
Paradigmas Arquiteturais Baseados em MIMD: Arquiteturas com princípios MIMD, mas com organização distintiva.
Híbridos MIMD/SIMD: Porções MIMD controladas em modo SIMD.
Arquiteturas de Fluxo de Dados: Instruções executam com operandos disponíveis.
Máquinas de Redução: Instruções executam quando seus resultados são requisitados.
Arranjos de Frente de Onda: Combinam pipelining sistólico com execução assíncrona por handshaking.
A obra apresenta diversos pontos positivos. Ela demonstra clareza e didatismo, tratando conceitos complexos de forma simples e, assim, sendo acessível para todos. Possui uma ampla abrangência, cobrindo várias arquiteturas, desde as mais tradicionais (para a época em que o texto foi escrito) até as mais inovadoras dos anos 80 (deve ser levado em conta que o texto foi escrito em 1990). O artigo possui uma ênfase nos conceitos organizacionais, que ajuda o leitor a entender os princípios fundamentais por trás de cada classe de arquitetura. Por fim, tem-se o uso de diversas figuras que auxiliam na visualização e compreensão dos conceitos e funcionamentos das arquiteturas.
Quanto aos pontos negativos, tem-se principalmente a data de publicação (1990), e por isso, o artigo não cobre avanços significativos ocorridos nas décadas seguintes no campo da computação paralela. Além disso, por ser um levantamento (“survey”), alguns tópicos são tratados de forma geral, podendo não satisfazer leitores que buscam um aprofundamento técnico específico em uma determinada arquitetura.
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João Emanuel B Pacheco
No artigo publicado em 1990, Ralph Duncan faz um levantamento muito completo sobre os diversos tipos de arquiteturas paralelas que estavam em uso (ou em desenvolvimento) até aquele momento. Ele começa questionando a forma tradicional de classificar essas arquiteturas — o famoso modelo de Flynn — e mostra que, com o surgimento de novas tecnologias, esse modelo já não dava conta de organizar tudo o que existia. A proposta de Duncan é justamente essa: ampliar a forma de pensar as arquiteturas paralelas, oferecendo uma nova maneira de agrupá-las com base em como funcionam, e não só em quantos fluxos de dados ou instruções elas usam.
Ele também explica os conceitos com bastante cuidado, apresentando diversos tipos de arquiteturas, como os sistemas SIMD (onde vários processadores executam a mesma instrução ao mesmo tempo), os MIMD (em que cada processador segue seu próprio caminho), os processadores vetoriais, os arrays sistólicos e até arquiteturas mais “fora da curva”, como as baseadas em fluxo de dados.
A maneira como Duncan agrupa as arquiteturas torna o conteúdo mais didático. Mesmo sendo técnico, o texto é claro e objetivo, e as imagens que ele usa ajudam bastante na hora de visualizar como os sistemas funcionam.
Ao incluir sistemas que a classificação de Flynn deixava de fora — como os vetoriais e arrays sistólicos — o autor amplia o debate e mostra que a computação paralela é mais complexa do que se pensava.
Sistemas como a Connection Machine e o Cosmic Cube são citados como formas reais de implementação, e ajudam a entender como essas ideias saíram do papel.
A forma como ele aborda conceitos como dataflow ou wavefront arrays exige que o leitor já tenha uma certa base em arquitetura de computadores. Faltou um pouco de didatismo nesses pontos.
Por ser um artigo da época, ele não traz previsões sobre coisas que hoje são super relevantes, como os processadores com múltiplos núcleos, as GPUs modernas, ou o uso de nuvem para computação em larga escala.
Problemas como o sincronismo entre processadores, gargalos de comunicação e coerência de cache em sistemas MIMD aparecem no texto, mas sem grande aprofundamento.
Mesmo com essas limitações, o trabalho de Duncan é uma leitura obrigatória para quem quer entender como as arquiteturas paralelas foram evoluindo ao longo do tempo. A maneira como ele propõe uma nova forma de classificar esses sistemas ajuda bastante a ver o todo, e não apenas as categorias tradicionais. É uma obra que mistura bem teoria e prática, e que continua relevante para quem quer entender os fundamentos da computação paralela.
Apesar de não trazer previsões sobre o que viria nas décadas seguintes, o texto serve como uma excelente base para estudar o tema e entender o que funcionava — e o que ainda precisa ser melhorado — na organização desses sistemas.
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Publicado em 1990 na revista IEEE Computer, o artigo seminal de Ralph Duncan, A
Survey of Parallel Computer Architectures, é uma das revisões mais completas sobre arquiteturas
paralelas de sua época. Duncan não apenas cataloga os modelos existentes, mas constrói uma
narrativa clara, indo dos fundamentos teóricos do paralelismo até as principais implementações
práticas do final do século XX. Sua abordagem didática torna conceitos complexos acessíveis,
sem abrir mão do rigor, sendo útil tanto para iniciantes quanto para especialistas. O artigo começa
revisando e expandindo a clássica taxonomia de Flynn, mostrando como arquiteturas emergentes,
como os processadores vetoriais (Cray-1, Cyber 205), desafiavam classificações tradicionais. Em
seguida, Duncan descreve detalhadamente diferentes famílias de arquiteturas paralelas, desde
sistemas SIMD (como o ILLIAC-IV) até diversas variantes MIMD, incluindo memórias
compartilhadas e distribuídas.
Destaca-se também sua análise sobre topologias de interconexão (anéis, malhas,
hipercubos) explicando com clareza seus efeitos no desempenho e na escalabilidade. Além das
arquiteturas convencionais, o artigo dedica espaço a paradigmas emergentes, como arrays
sistólicos e arquiteturas dataflow. Duncan explica, por exemplo, o funcionamento dos arrays
sistólicos usando multiplicação de matrizes e discute suas vantagens em processamento de
sinais, assim como suas limitações. A análise das arquiteturas dataflow vai além da parte técnica,
abordando dificuldades de implementação e possíveis usos em modelos alternativos de
programação. Um dos pontos fortes do artigo é sua postura crítica. Duncan aponta limitações
práticas de cada abordagem: problemas de coerência de cache e contenção em memórias
compartilhadas, além da latência em memórias distribuídas.
Essa visão realista dá profundidade à análise, permitindo ao leitor entender não só como
cada arquitetura funciona, mas em quais contextos é mais adequada. Mesmo após três décadas,
o artigo segue relevante como base para compreender a evolução do processamento paralelo.
Naturalmente, faltam temas modernos como GPUs, clusters e arquiteturas heterogêneas, o que
limita sua aplicabilidade atual. Além disso, aspectos de software e linguagens paralelas recebem
atenção menor. Ainda assim, a riqueza de diagramas e a escrita clara transformam o que poderia
ser uma revisão técnica densa em uma leitura envolvente. No fim, A Survey of Parallel Computer
Architectures vai além de um simples mapeamento da tecnologia de sua época. O texto oferece
uma visão estruturada de um campo complexo, sendo leitura fundamental para quem quer
entender os fundamentos do paralelismo e sua evolução ao longo do tempo
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Nome dos Alunos: Filipe Da Costa Budin – 2411210
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1 – Resenha (além do resumo, aponte os pontos positivos e negativos do artigo, nesse caso do modelo proposto por Duncan) e apresentação do artigo A Survey of Parallel Computer Architectures 1990. Coloque imagens no resumo.
No artigo “A Survey of Parallel Computer Architectures”, Ralph Duncan propõe um modelo sistemático de classificação para arquiteturas paralelas de computadores, visando organizar e comparar as principais abordagens de processamento paralelo que estavam sendo desenvolvidas até o final dos anos 1980. O autor parte da tradicional Taxonomia de Flynn (SISD, SIMD, MISD, MIMD) como ponto de partida e a expande com uma análise mais detalhada das subcategorias dentro do modelo MIMD, que era o mais relevante no cenário tecnológico da época.
Duncan divide os sistemas MIMD entre:
Dentro dessas categorias, ele analisa aspectos como:
O modelo de Duncan é analítico, visando não apenas classificar, mas comparar vantagens, limitações e cenários ideais de aplicação para cada tipo de arquitetura.
O modelo proposto por Ralph Duncan no artigo de 1990 é uma contribuição sólida e estruturada para o campo das arquiteturas paralelas. Ele consegue organizar o conhecimento da época de maneira lógica e útil, sendo especialmente valioso do ponto de vista educacional e histórico. No entanto, sua utilidade prática como ferramenta de classificação e comparação está limitada aos contextos tecnológicos anteriores à era dos processadores multinúcleo, GPUs e clusters modernos.
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Aluno: Cleverson Luiz de Faria Batista
1 – Resenha (além do resumo, aponte os pontos positivos e negativos do artigo, nesse caso do modelo proposto por Duncan) e apresentação do artigo A Survey of Parallel Computer Architectures 1990. Coloque imagens no resumo.
R:
O artigo “A Survey of Parallel Computer Architectures”, escrito por Ralph Duncan em 1990, é uma análise ampla e didática das arquiteturas de computadores paralelos que emergiram principalmente nas décadas de 1970 e 1980. Como engenheiro eletrônico, é impossível não se impressionar com a maneira como o autor organiza a complexidade do tema, oferecendo uma sistemática clara e orientada à engenharia, que busca ultrapassar os limites da clássica classificação de Flynn. O texto é rico em conceitos que vão desde arquiteturas vetoriais pipelined até estruturas mais exóticas, como máquinas de fluxo de dados e arquiteturas por redução.
Um dos pontos positivos mais evidentes do modelo proposto por Duncan é sua tentativa de fornecer uma definição funcional de arquitetura paralela que vá além da simples presença de múltiplos processadores ou unidades funcionais. Ele exclui máquinas que apenas possuem paralelismo de baixo nível e enfatiza aquelas que oferecem suporte explícito à programação paralela. Isso é extremamente relevante do ponto de vista da engenharia eletrônica, pois reforça a importância de se projetar sistemas em que o paralelismo não seja apenas incidental, mas parte central do projeto e da programação. O autor também contribui com uma visão prática ao discutir interconexões físicas e topologias como árvores, malhas e hipercubos, tópicos que são particularmente aplicáveis em projetos de hardware e sistemas embarcados.
No entanto, o modelo também apresenta limitações. Um ponto fraco, especialmente do ponto de vista atual, é que embora o texto antecipe tendências, ele naturalmente está limitado pelo seu tempo. Algumas categorias, como as arquiteturas baseadas em fluxo de dados e máquinas por redução, são discutidas com entusiasmo, mas acabaram não se consolidando na prática industrial como se esperava. Além disso, embora a taxonomia proposta seja útil para entender o espectro de arquiteturas, ela pode parecer excessivamente abrangente e genérica em alguns momentos, o que dificulta a avaliação objetiva de desempenho entre os diferentes modelos. Para um engenheiro que trabalha com aplicações em tempo real ou com restrições de consumo de energia, faltam métricas concretas que relacionam arquitetura com eficiência prática.
O artigo de Duncan é uma leitura fundamental para quem deseja entender a evolução e os fundamentos das arquiteturas paralelas. Ele oferece uma base sólida que permite a engenheiros eletrônicos contextualizar muitas das decisões de projeto atuais, desde sistemas embarcados multiprocessados até arquiteturas de alto desempenho para aplicações científicas. Ainda que algumas ideias tenham envelhecido ou sido superadas, o rigor e a clareza com que o autor organiza o tema são um modelo a ser seguido na análise de sistemas complexos.
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1 – Exemplifique o tipo de máquina existente em cada classificação?
R: Classificação de Flynn – Tipos de Máquinas e Exemplos
É o tipo mais tradicional de arquitetura. Uma única unidade de controle executa uma única instrução sobre um único fluxo de dados.
Exemplo de máquina: computadores com processador único, como o Intel 8086, o Pentium clássico ou microcontroladores como o Arduino UNO.
Uma única instrução é aplicada simultaneamente a múltiplos dados, geralmente por várias unidades de processamento operando em paralelo. Muito usada em aplicações que envolvem processamento vetorial ou gráfico.
Exemplo de máquina: GPUs como a NVIDIA CUDA ou AMD Radeon; processadores vetoriais como o Cray-1; ou instruções SIMD em CPUs modernas (ex.: Intel AVX).
Várias instruções diferentes são aplicadas sobre o mesmo dado. Essa arquitetura é extremamente rara na prática e geralmente aparece apenas em aplicações muito específicas.
Exemplo de máquina: sistemas de tolerância a falhas, como alguns sistemas críticos embarcados usados em aviões ou em projetos espaciais da NASA.
Arquitetura em que múltiplos processadores executam instruções diferentes sobre dados diferentes de forma independente. É a mais comum em sistemas paralelos modernos.
Exemplo de máquina: servidores multiprocessados com Intel Xeon ou AMD EPYC, supercomputadores como o IBM Blue Gene, e clusters de computadores distribuídos.
2 – Quais os problemas desta classificação?Problemas da Classificação de Flynn
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Aluna: Maria Luiza Dorta RA 1393596
1 – Resenha (além do resumo, aponte os pontos positivos e negativos do artigo, nesse caso do modelo proposto por Duncan) e apresentação do artigo A Survey of Parallel Computer Architectures 1990. Coloque imagens no resumo.
No artigo de Ralph Duncan, traduzido para o português, “Uma Pesquisa sobre Arquiteturas de Computadores Paralelos”, apresenta uma revisão de todas as arquiteturas de computadores paralelos desenvolvidas até o ano do artigo, que é 1980. O autor ressalta a variedade de modelos paralelos, sugerindo uma classificação geral com o objetivo de organizar este campo diversificado. Ele analisa arquiteturas síncronas (incluindo processadores vetoriais, SIMD e matrizes de processadores), arquiteturas MIMD (memória distribuída e compartilhada) e abordagens mistas, como MIMD/SIMD, fluxo de dados, redução e matrizes de frente de onda. Duncan também aborda a classificação de Flynn e argumenta que é preciso uma definição mais sólida que elimine o paralelismo de baixo nível e forneça uma base nítida para a criação de software paralelo.
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Aluno: Anselmo Santos de Oliveira RA:2717840
Duncanpropõe uma nova forma de classificar computadores paralelos,propondo uma nova maneira de classificar os sistemas desenvolvidosaté os anos 1980, indo além da classificação antiga de Flynn(SISD, SIMD, MISD, MIMD) queele diz ser limitada e nãoinclui arquiteturas mais modernas, como sistemas vetoriais, systolicarrays (arranjos sistólicos) e modelos baseados em dataflow (fluxode dados). organizando-os por sincronização e estrutura. O artigo ébom para comparar arquiteturas, mas pode ser complexo para quem estácomeçando e não fala de tecnologias mais novas. Ainda assim, é umabase importante para o estudo de computação paralelaOartigo se divide em três partes principais:1.Critérios para definir arquiteturas paralelas – Consideraapenas sistemas de alto nível, ignorando técnicas como pipeliningde instruções.2.Uma classificação mais ampla – Inclui arquiteturas que nãose encaixam na taxonomia de Flynn, como processadores vetoriais ewavefront arrays.3.Descrição detalhada – Explica arquiteturas SIMD (comoprocessadores de array e memórias associativas), MIMD (com memóriadistribuída ou compartilhada) e modelos híbridos (como MIMD/SIMD edataflow).Figura1: Taxonomia de arquiteturas paralelas.Figura2: execução do SIMDFigura3: Arquitetura operacional vetor registrador-registradorPontospositivos: Classificaçãoclara – A proposta de Duncan ajuda a comparar diferentessistemas paralelos. Figuras como a do processador vetorial (Figura 3)e a execução SIMD (Figura 2) facilitam o entendimento. Ampliaa taxonomia de Flynn – Inclui arquiteturas que não eram bemclassificadas antes, como máquinas vetoriais. Exemplospráticos – Mostra sistemas reais, como o Connection Machine(SIMD) e o hipercubo (MIMD), além de operações como multiplicaçãode matrizes em systolic arrays (Figura 4). Pontosnegativos: Difícilpara iniciantes – Alguns conceitos, como wavefront arrays,exigem conhecimento avançado. Foconos anos 1980 – Não aborda tecnologias mais recentes, comoGPUs e clusters. Poucadiscussão sobre desafios práticos – Problemas como coerênciade cache em MIMD são citados, mas não aprofundados. Conclusão: O artigo de Duncan é importante por organizar asarquiteturas paralelas de forma lógica, focando em princípios deprojeto em vez de apenas desempenho. Sua classificação ajuda aentender sistemas antigos, mas não prevê avanços futuros, comoprocessadores multicore e computação em nuvem. Apesar disso, otrabalho continua sendo uma referência útil para quem estudacomputação paralela.
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Aluno: Anselmo Santos de Oliveira RA:2717840
Duncan propõe uma nova forma de classificar computadores paralelos, propondo uma nova maneira de classificar os sistemas desenvolvidos até os anos 1980, indo além da classificação antiga de Flynn (SISD, SIMD, MISD, MIMD) que ele diz ser limitada e não inclui arquiteturas mais modernas, como sistemas vetoriais, systolic arrays (arranjos sistólicos) e modelos baseados em dataflow (fluxo de dados). organizando-os por sincronização e estrutura. O artigo é bom para comparar arquiteturas, mas pode ser complexo para quem está começando e não fala de tecnologias mais novas. Ainda assim, é uma base importante para o estudo de computação paralela
O artigo se divide em três partes principais:
1. Critérios para definir arquiteturas paralelas – Considera apenas sistemas de alto nível, ignorando técnicas como pipelining de instruções.
2. Uma classificação mais ampla – Inclui arquiteturas que não se encaixam na taxonomia de Flynn, como processadores vetoriais e wavefront arrays.
3. Descrição detalhada – Explica arquiteturas SIMD (como processadores de array e memórias associativas), MIMD (com memória distribuída ou compartilhada) e modelos híbridos (como MIMD/SIMD e dataflow).
Figura 1: Taxonomia de arquiteturas paralelas.
Figura 2: execução do SIMD
Figura 3: Arquitetura operacional vetor registrador-registrador
Pontos positivos:
Classificação clara – A proposta de Duncan ajuda a comparar diferentes sistemas paralelos. Figuras como a do processador vetorial (Figura 3) e a execução SIMD (Figura 2) facilitam o entendimento.
Amplia a taxonomia de Flynn – Inclui arquiteturas que não eram bem classificadas antes, como máquinas vetoriais.
Exemplos práticos – Mostra sistemas reais, como o Connection Machine (SIMD) e o hipercubo (MIMD), além de operações como multiplicação de matrizes em systolic arrays (Figura 4).Pontos negativos:
Difícil para iniciantes – Alguns conceitos, como wavefront arrays, exigem conhecimento avançado.
Foco nos anos 1980 – Não aborda tecnologias mais recentes, como GPUs e clusters.
Pouca discussão sobre desafios práticos – Problemas como coerência de cache em MIMD são citados, mas não aprofundados.Conclusão:O artigo de Duncan é importante por organizar as arquiteturas paralelas de forma lógica, focando em princípios de projeto em vez de apenas desempenho. Sua classificação ajuda a entender sistemas antigos, mas não prevê avanços futuros, como processadores multicore e computação em nuvem. Apesar disso, o trabalho continua sendo uma referência útil para quem estuda computação paralela.
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O artigo de Ralph Duncan realiza um levantamento profundo sobre as arquiteturas de computadores paralelos até o fim dos anos 1980, propondo uma taxonomia alternativa à tradicional classificação de Flynn (SISD, SIMD, MISD, MIMD). O autor argumenta que a variedade crescente de sistemas exige uma estrutura classificatória mais sofisticada, capaz de abranger modelos como processadores vetoriais com pipeline, arquiteturas sistólicas e abordagens baseadas em fluxo de dados (dataflow).
A análise é dividida em três eixos fundamentais:
Duncan propõe excluir sistemas que utilizam apenas paralelismo de baixo nível — como pipeline de instruções ou múltiplas unidades funcionais — por não oferecerem uma base explícita para programação paralela em alto nível.
O modelo taxonômico expandido engloba arquiteturas que não se enquadram claramente nos modelos de Flynn, como os vetores pipelined, arrays sistólicos e wavefront arrays. A Figura 1 apresenta essa organização de forma visual e estruturada.
O texto descreve com profundidade sistemas SIMD (como arrays de processadores e memórias associativas), MIMD (com memória compartilhada ou distribuída), além de estruturas híbridas e paradigmas como dataflow e máquinas de redução.
Figura 1: Taxonomia de arquitetura paralelas.
Figura 2: execução do SIMD
Figura 3: Arquitetura operacional vetor registrador-registrador
Pontos positivos apresentados:
A abordagem de Duncan oferece um modelo sistemático e unificado para entender a diversidade de arquiteturas paralelas. Diagramas como o da operação SIMD (Figura 2) e do modelo vetor registrador-registrador (Figura 3) enriquecem o entendimento conceitual.
O trabalho complementa e atualiza a taxonomia de Flynn ao incluir arquiteturas que antes eram marginalizadas ou incompatíveis com os critérios clássicos, como os vetores com pipeline que não se encaixam nem como SIMD, nem como MIMD.
A discussão de casos como o Connection Machine (SIMD com processadores de 1 bit) e o Cosmic Cube (MIMD em topologia hipercubo) oferece aplicações práticas e ilustrativas dos conceitos apresentados. O exemplo da multiplicação matricial em arrays sistólicos é particularmente didático.
Figura 4: Wavefront array matriz de multiplicação
Pontos negativos apresentados:
Apesar da clareza estrutural, certos tópicos — como a operação assíncrona em wavefront arrays (Figura 4) — exigem conhecimento técnico prévio para uma compreensão plena, o que pode dificultar o acesso ao conteúdo por leitores não especializados.
O foco do artigo está concentrado em tecnologias e pesquisas da década de 1980. Não há menção a desenvolvimentos que se tornariam centrais nas décadas seguintes, como arquiteturas multicore, GPUs ou computação em nuvem.
Problemas técnicos relevantes, como a coerência de cache em arquiteturas MIMD ou limitações de escalabilidade em sistemas distribuídos, são apenas citados, sem uma análise mais aprofundada.
Realizando uma análise sobre a proposta de Duncan contribui significativamente para a organização conceitual do campo de arquiteturas paralelas. Seu foco em princípios arquiteturais como sincronização, modelo de comunicação e paradigmas de execução que permitem uma compreensão ampla das diferenças estruturais entre os modelos, além de abrir caminho para novos estudos.
No entanto, a ausência de comparativos de desempenho, benchmarks ou estimativas de escalabilidade limita sua aplicação prática em ambientes de engenharia. Além disso, o texto falha em antecipar tendências que se consolidariam no futuro, como a popularização de arquiteturas heterogêneas e distribuídas em larga escala.
E embora sendo datado em termos de tecnologia, o artigo de Duncan permanece como uma obra de referência no campo da computação paralela. Sua taxonomia ampliada serve como base teórica sólida para analisar diferentes modelos de execução concorrente. Suas limitações, por outro lado, evidenciam a necessidade de abordagens mais dinâmicas que incorporem aspectos como desempenho real, escalabilidade e suporte a linguagens paralelas modernas.
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Aluno: Daniel Lisboa Dos Santos RA:2717859
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1 – Resenha(além do resumo, aponte os pontos positivos e negativos do artigo, nesse caso do modelo proposto por Duncan) e apresentação do artigo A Survey of Parallel Computer Architectures 1990. Coloque imagens no resumo.
O artigo “A Survey of Parallel Computer Architectures”, escrito por Ralph Duncan em 1990, traz uma explicação bem completa sobre como funcionam os computadores que usam processamento paralelo. Nele, o autor fala sobre novas ideias da época, como as arquiteturas sistólica e hipercubo, e também sobre diferentes formas de programar para esse tipo de sistema.
Duncan criou uma forma de classificar essas arquiteturas, o que ajuda a entender melhor os diferentes tipos existentes — desde os mais tradicionais até os mais inovadores da época.
Essa classificação inclui dois tipos principais de sistemas: SIMD (um mesmo comando para vários dados ao mesmo tempo) e MIMD (vários comandos para diferentes dados). Ele também mostra a diferença entre sistemas com memória compartilhada e os que têm memória distribuída.
Além disso, o artigo destaca arquiteturas criadas especialmente para tarefas de cálculo pesado, como as vetoriais e as sistólicas, que são muito usadas em operações com matrizes e vetores. A Figura 1 do artigo resume essa classificação, dividindo as arquiteturas em várias categorias para facilitar a visualização.
Pontos positivos do artigo:
Cobertura completa: A forma como Duncan classifica as arquiteturas paralelas é bem detalhada, o que ajuda a entender melhor as diferenças entre elas. Essa organização é especialmente útil para quem estuda ou trabalha com computação de alto desempenho, como alunos de engenharia e profissionais da área.
Estrutura clara e lógica: O artigo é bem organizado, o que facilita comparar os diferentes tipos de arquiteturas. Um bom exemplo disso é a Figura 2, que mostra como funcionam as arquiteturas vetoriais, explicando como o uso de registros vetoriais torna mais rápido o processamento de cálculos pesados.
Exemplos visuais ajudam na compreensão: O artigo usa vários diagramas que tornam os conceitos mais fáceis de entender. A Figura 3, por exemplo, mostra como funciona a execução simultânea em sistemas SIMD, enquanto a Figura 5 dá uma ideia de como funcionam as arquiteturas de memória associativa, que são muito usadas em aplicações de processamento de imagem.
Ponto negativo do artigo:
Desatualização com as tecnologias atuais:
Como o artigo foi escrito em 1990, ele não cobre inovações mais recentes, como o uso de GPUs ou os sistemas de computação quântica, que hoje são muito importantes no processamento paralelo. Por isso, a classificação apresentada por Duncan não se encaixa completamente nos avanços tecnológicos dos dias de hoje.
Explicações sobre as arquiteturas abordadas:
Arquiteturas SIMD (Single Instruction, Multiple Data):
Funcionam aplicando uma mesma instrução a vários dados ao mesmo tempo. São ideais para tarefas que envolvem grandes volumes de dados repetitivos, como processamento de imagens ou modelagem científica. A Figura 3 do artigo mostra como uma unidade de controle central envia uma única instrução para todos os processadores, o que acelera o processamento.
Arquiteturas MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data):
Permitem que cada processador execute instruções diferentes ao mesmo tempo. Isso dá mais flexibilidade, sendo ótimo para tarefas mais complexas, como simulações científicas. A Figura 10 mostra um exemplo de sistema com memória distribuída, onde os processadores trocam dados entre si por meio de uma rede.
Arquiteturas Sistólicas:
Usam uma rede de processadores que passam os dados de forma ritmada, como um fluxo contínuo. Isso é eficiente em tarefas que exigem muita largura de banda e paralelismo, como o processamento de sinais. A Figura 8 mostra como esse fluxo sistólico permite processar dados rapidamente, sem depender tanto da memória intermediária.
Arquiteturas de Memória Associativa:
Nessas arquiteturas, as buscas na memória são feitas com base no conteúdo, e não em endereços fixos. Isso facilita muito aplicações como sistemas de rastreamento e vigilância, onde é importante comparar rapidamente grandes quantidades de dados. A Figura 5 do artigo ilustra esse tipo de organização de memória.
Apesar das limitações por conta da época em que foi escrito, o artigo de Duncan continua sendo uma referência importante. Ele apresenta uma estrutura clara e útil para entender os tipos de paralelismo computacional que estavam em destaque naquele momento. Além disso, serve como uma base sólida para estudar os avanços que vieram depois na área de computação paralela.
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aluno: luis felipe rubim
Resenha do artigo: A Survey of Parallel Computer Architectures – Ralph Duncan (1990) Resumo
No artigo de 1990, Ralph Duncan propõe uma forma estruturada para categorizar as arquiteturas de computadores paralelos que eram desenvolvidas até o final da década de 1980. Partindo da base da Taxonomia de Flynn — que classifica sistemas computacionais em SISD, SIMD, MISD e MIMD — Duncan foca especialmente no modelo MIMD, que apresentava maior relevância tecnológica na época.
Ele divide os sistemas MIMD em dois grandes grupos:
Dentro dessas categorias, Duncan aprofunda a análise, levando em conta fatores como o tipo de conexão entre os processadores — que pode variar de barramentos simples até estruturas complexas como malhas e hipercubos — além de aspectos como desempenho, escalabilidade, comunicação entre unidades de processamento e facilidade de programação.
O objetivo do modelo é não só organizar as diferentes arquiteturas, mas também destacar seus pontos fortes, limitações e os cenários onde cada uma se encaixa melhor Pontos positivos do modelo de Duncan
Pontos negativos do modelo de Duncan
Considerações finais
O modelo proposto por Ralph Duncan foi um importante passo para organizar e sistematizar o entendimento das arquiteturas paralelas na época, sendo especialmente útil para estudos históricos e educacionais. No entanto, seu alcance prático é restrito ao contexto tecnológico pré-multicore e não contempla avanços que transformaram a computação paralela nas últimas décadas.
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aluno : luis felipe rubim
Resenha do artigo: A Survey of Parallel Computer Architectures – Ralph Duncan (1990) Resumo
No artigo de 1990, Ralph Duncan propõe uma forma estruturada para categorizar as arquiteturas de computadores paralelos que eram desenvolvidas até o final da década de 1980. Partindo da base da Taxonomia de Flynn — que classifica sistemas computacionais em SISD, SIMD, MISD e MIMD — Duncan foca especialmente no modelo MIMD, que apresentava maior relevância tecnológica na época.
Ele divide os sistemas MIMD em dois grandes grupos:
Dentro dessas categorias, Duncan aprofunda a análise, levando em conta fatores como o tipo de conexão entre os processadores — que pode variar de barramentos simples até estruturas complexas como malhas e hipercubos — além de aspectos como desempenho, escalabilidade, comunicação entre unidades de processamento e facilidade de programação.
O objetivo do modelo é não só organizar as diferentes arquiteturas, mas também destacar seus pontos fortes, limitações e os cenários onde cada uma se encaixa melhor Pontos positivos do modelo de Duncan
Pontos negativos do modelo de Duncan
Considerações finais
O modelo proposto por Ralph Duncan foi um importante passo para organizar e sistematizar o entendimento das arquiteturas paralelas na época, sendo especialmente útil para estudos históricos e educacionais. No entanto, seu alcance prático é restrito ao contexto tecnológico pré-multicore e não contempla avanços que transformaram a computação paralela nas últimas décadas.
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Aluno:Tiago Facimoto Dozzo Ra:2678420
R:O artigo “A Survey of Parallel Computer Architectures”, escrito por Ralph Duncan da Control Data Corporation, apresenta uma análise abrangente sobre diferentes modelos de arquiteturas paralelas em computação. O autor explora as principais técnicas e estratégias envolvidas no desenvolvimento de sistemas de processamento paralelo.
A obra inicia com uma introdução ao conceito de computação paralela, ressaltando sua importância na melhoria do desempenho para manipulação de grandes volumes de dados e na solução de problemas computacionais complexos. Em seguida, Duncan descreve distintas arquiteturas paralelas que ganharam destaque tanto no meio acadêmico quanto na indústria.
Entre as abordagens discutidas estão os processadores vetoriais, que operam sobre conjuntos de dados (vetores), oferecendo maior desempenho em tarefas que envolvem processamento intensivo. O artigo também aborda os sistemas multiprocessados simétricos (SMP), nos quais diversos processadores idênticos compartilham a mesma memória principal, favorecendo a escalabilidade e a utilização eficiente dos recursos disponíveis. Outro modelo relevante mencionado é o dos clusters de computadores, onde várias máquinas autônomas são conectadas em rede para executar tarefas simultaneamente.
O texto analisa ainda as distinções entre arquiteturas com memória compartilhada e memória distribuída. No primeiro modelo, todos os processadores acessam uma memória comum; no segundo, cada processador possui sua própria memória e a comunicação ocorre por meio de envio e recebimento de mensagens.
Ao longo do artigo, são destacados diversos desafios enfrentados por essas arquiteturas, como a sincronização entre processos, a escalabilidade do sistema, o consumo energético e o balanceamento da carga de trabalho. O autor também faz considerações sobre os paradigmas de programação paralela, enfatizando a necessidade de adaptar os softwares para que possam explorar todo o potencial de cada tipo de arquitetura.
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Aluno: Henrique da Silva Marques
RA:2553910
O artigo A Survey of Parallel Computer Architectures, publicado por David A. Patterson e David R. Ditzel em 1990 na revista IEEE Computer, oferece uma análise abrangente das arquiteturas paralelas de computadores existentes até o final da década de 1980. Em um período em que a computação sequencial encontrava seus limites físicos e de desempenho, os autores buscaram sistematizar o conhecimento acumulado sobre as arquiteturas voltadas à execução paralela de instruções, além de discutir suas potencialidades e limitações.
Baseando-se na taxonomia de Flynn, que classifica arquiteturas em quatro categorias — SISD, SIMD, MISD e MIMD —, o texto concentra-se especialmente nas arquiteturas SIMD (Single Instruction, Multiple Data) e MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data), consideradas mais relevantes e promissoras naquele momento. Entre os exemplos discutidos de arquiteturas SIMD, destacam-se máquinas como a Connection Machine e a ILLIAC IV, que se mostraram particularmente eficazes para aplicações científicas e vetoriais. Por outro lado, arquiteturas MIMD como o BBN Butterfly, o Sequent e o Intel iPSC ofereciam maior flexibilidade para diferentes tipos de tarefas computacionais, em especial aquelas que requeriam controle independente de fluxo entre os processadores.
Os autores também abordam com profundidade as implicações das abordagens de memória compartilhada e distribuída, discutindo os impactos de cada modelo sobre a escalabilidade, o desempenho do sistema e a complexidade de desenvolvimento. Além disso, o artigo destaca os obstáculos significativos enfrentados pela computação paralela, sobretudo no que diz respeito à dificuldade de programar essas máquinas. A ausência de linguagens de programação paralela padronizadas, de ferramentas adequadas de compilação e depuração, e os desafios inerentes à sincronização e à comunicação entre processos são apontados como os principais entraves à adoção mais ampla dessas arquiteturas.
Mesmo diante das dificuldades técnicas, os autores mostram-se otimistas quanto ao futuro da computação paralela. Eles preveem que, com o avanço das tecnologias de integração em larga escala (VLSI), os sistemas paralelos se tornariam mais acessíveis e eficientes, eventualmente integrando múltiplos processadores em um único chip — uma previsão que se concretizou com a chegada dos processadores multicore. A necessidade de paralelização automática de código e de linguagens mais intuitivas também é destacada como condição essencial para que o paralelismo se tornasse uma prática comum e eficaz.
O artigo de Patterson e Ditzel tem grande valor histórico e científico por oferecer, com clareza e profundidade, uma visão estruturada das estratégias arquiteturais da computação paralela no final do século XX. Ao sistematizar o estado da arte da época e apontar direções futuras, os autores contribuíram significativamente para a consolidação da área. Muitas das tendências ali antecipadas tornaram-se pilares da computação contemporânea, como os sistemas distribuídos, o processamento paralelo em larga escala e a ampla adoção do paralelismo em níveis de hardware e software.
Em síntese, A Survey of Parallel Computer Architectures permanece como um marco fundamental na literatura de arquitetura de computadores. Sua abordagem crítica, aliada à capacidade de previsão tecnológica, faz do artigo uma leitura indispensável para aqueles que desejam compreender os fundamentos históricos e técnicos que moldaram a evolução da computação paralela.
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Lucas Fares Corrêa Auad Pereira | RA: 2706652
O artigo de Ralph Duncan apresenta uma visão abrangente das arquiteturas de computadores paralelos desenvolvidas até o final da década de 1980. O autor analisa a evolução das arquiteturas vetoriais, SIMD, MIMD, memória compartilhada e distribuída, bem como topologias como malha, árvore e hipercubo. Destaca a importância da taxonomia de Flynn para classificar sistemas paralelos, embora reconheça suas limitações frente às novas soluções híbridas e reconfiguráveis. O texto também aborda arquiteturas baseadas em fluxo de dados e redução, explicando como cada paradigma busca melhorar a eficiência e escalabilidade dos sistemas de processamento paralelo. Por fim, o artigo ressalta o desafio de integrar técnicas avançadas de hardware com modelos de programação eficientes, fundamentais para o desenvolvimento de supercomputadores e aplicações científicas.
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Aluno: Daniella Lima de Oliveira
RA: 2678080
A diversidade de arquiteturas de computadores paralelos pode ser confusa para o não especialista. Este artigo serve como um tutorial, revisando abordagens alternativas para o processamento paralelo dentro de uma taxonomia de alto nível.
Os autores tentaram situar as inovações arquitetônicas recentes no contexto mais amplo do desenvolvimento da arquitetura paralela, examinando os fundamentos das arquiteturas de computadores paralelos mais recentes e mais estabelecidos, e organizando essas alternativas arquitetônicas em uma estrutura coerente. A proliferação de tecnologias de processamento paralelo incluiu novas arquiteturas de hardware paralelo (sistólica e hipercubos), tecnologias de interconexão (topologias de comutação multiestágio) e paradigmas de programação (programação aplicativa).
O artigo aborda os seguintes tipos de arquiteturas de computadores paralelos: Arquiteturas síncronas coordenam operações concorrentes em sincronia através de clocks globais, unidades de controle centrais ou controladores de unidade vetorial. As arquiteturas síncronas incluem processadores vetoriais pipelined, caracterizados por múltiplas unidades funcionais pipelined que implementam operações aritméticas e booleanas para vetores e escalares, e que podem operar concomitantemente. Também incluem arquiteturas SIMD (Single Instruction, Multiple Data streams), que normalmente empregam uma unidade de controle central, múltiplos processadores e uma rede de interconexão (IN) para comunicações processador-para-processador ou processador-para-memória. A unidade de controle transmite uma única instrução para todos os processadores, que executam a instrução em sincronia em dados locais. Isso abrange arquiteturas de array de processadores, estruturadas para execução SIMD numérica e frequentemente empregadas para cálculos científicos de larga escala, como processamento de imagens e modelagem de energia nuclear. Além disso, engloba as arquiteturas de processadores de memória associativa, que são um tipo distinto de arquitetura SIMD que usa lógica de comparação especial para acessar dados armazenados em paralelo de acordo com seu conteúdo. Por fim, as arquiteturas sistólicas são multiprocessadores pipelined nos quais os dados são pulsados de forma rítmica da memória e através de uma rede de processadores antes de retornar à memória.
As arquiteturas MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data streams) empregam múltiplos processadores que podem executar fluxos de instruções independentes, usando dados locais. Os computadores MIMD suportam soluções paralelas que exigem que os processadores operem de forma amplamente autônoma. Isso inclui arquiteturas de memória distribuída, que conectam nós de processamento (consistindo em um processador autônomo e sua memória local) com uma rede de interconexão processador-para-processador. Os nós compartilham dados passando mensagens explicitamente pela rede de interconexão, já que não há memória compartilhada. Também abrange arquiteturas de memória compartilhada, que realizam a coordenação interprocessador fornecendo uma memória global e compartilhada que cada processador pode endereçar.
Os paradigmas de arquitetura baseados em MIMD são arquiteturas que se baseiam em princípios MIMD de operação assíncrona e manipulação concorrente de múltiplos fluxos de instruções e dados, mas também em um princípio organizador distintivo. Incluem as arquiteturas MIMD/SIMD, que são arquiteturas híbridas experimentais construídas durante a década de 1980 que permitem que partes selecionadas de uma arquitetura MIMD sejam controladas no modo SIMD. As arquiteturas de fluxo de dados (Dataflow) são caracterizadas por um paradigma de execução no qual uma instrução é habilitada para execução assim que todos os seus operandos se tornam disponíveis.
A sequência de instruções executadas é baseada em dependências de dados, permitindo que essas arquiteturas explorem a concorrência nos níveis de tarefa, rotina e instrução. As arquiteturas de redução implementam um paradigma de execução no qual uma instrução é habilitada para execução quando seus resultados são necessários como operandos para outra instrução já habilitada para execução. Por fim, as arquiteturas de array de wavefront combinam o pipelining de dados sistólico com um paradigma de execução assíncrono de fluxo de dados. Elas substituem o clock global e os atrasos de tempo explícitos usados para sincronizar o pipelining de dados sistólico por handshaking assíncrono como mecanismo para coordenar o movimento de dados interprocessadores.
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O artigo de Ralph Duncan apresenta uma análise abrangente das arquiteturas de computadores paralelos, abordando a evolução e os diferentes modelos desenvolvidos até o final da década de 1980. O autor propõe uma taxonomia para classificar essas arquiteturas, indo além do tradicional modelo de Flynn, mostrando-se limitado frente às novas tecnologias.
O texto distingue entre arquiteturas com paralelismo de baixo e alto nível, que realmente permitem uma programação paralela eficiente. Explorando dois grandes grupos:
Arquiteturas Sincronizadas: incluem processadores vetoriais, SIMD, memórias associativas e matrizes sistólicas, geralmente coordenados por um relógio global.
Arquiteturas MIMD: caracterizadas por múltiplos processadores autônomos, com variações como memória distribuída, compartilhada e redes de interconexão complexas.
Também são discutidas arquiteturas híbridas e experimentais, como:
MIMD/SIMD híbridos
Dataflow
Reduction Machines
Wavefront Arrays
O artigo é excelente por organizar o conteúdo em uma estrutura clara e coerente, servindo como referência para especialistas e iniciantes em computação paralela.
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O artigo de Ralph Duncan apresenta uma análise abrangente das arquiteturas de computadores paralelos, abordando a evolução e os diferentes modelos desenvolvidos até o final da década de 1980. O autor propõe uma taxonomia para classificar essas arquiteturas, indo além do tradicional modelo de Flynn, mostrando-se limitado frente às novas tecnologias.
O texto distingue entre arquiteturas com paralelismo de baixo e alto nível, que realmente permitem uma programação paralela eficiente. Explorando dois grandes grupos:
Também são discutidas arquiteturas híbridas e experimentais, como:
O artigo é excelente por organizar o conteúdo em uma estrutura clara e coerente, servindo como referência para especialistas e iniciantes em computação paralela.
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O artigo de Ralph Duncan apresenta uma análise abrangente das arquiteturas de computadores paralelos, abordando a evolução e os diferentes modelos desenvolvidos até o final da década de 1980. O autor propõe uma taxonomia para classificar essas arquiteturas, indo além do tradicional modelo de Flynn, mostrando-se limitado frente às novas tecnologias.
O texto distingue entre arquiteturas com paralelismo de baixo e alto nível, que realmente permitem uma programação paralela eficiente. Explorando dois grandes grupos:
Também são discutidas arquiteturas híbridas e experimentais, como:
O artigo é excelente por organizar o conteúdo em uma estrutura clara e coerente, servindo como referência para especialistas e iniciantes em computação paralela.
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Luiz Gustavo Gomes Carneiro RA: 2706660
Ralph Duncan apresenta uma classificação de arquiteturas paralelas que vai além da taxonomia de Flynn, ao definir “arquitetura paralela” como qualquer sistema que ofereça um quadro explícito de cooperação entre múltiplos processadores para execução simultânea de tarefas. O autor estrutura seu trabalho como uma pesquisa que cobre desde processadores vetoriais pipelined até arquiteturas baseadas em memória associativa, systolic arrays e paradigmas MIMD avançados.
Pontos fortes
1. Amplitude de cobertura: o artigo mapeia um espectro diversificado de arquiteturas — síncronas, SIMD, MIMD, systolic, dataflow, reduction, wavefront — fornecendo definições claras e diagramas ilustrativos que facilitam a visualização das diferenças estruturais.
2. Enfoque em fundamentos arquiteturais: ao priorizar construtos de hardware em vez de máquinas específicas, o texto mantém foco em princípios gerais, aumentando sua aplicabilidade em contextos acadêmicos e industriais.
Limitações e omissões
1. Desatualização tecnológica: publicado em 1990, ignora evoluções cruciais (GPUs, multicore modernos, interconexões NoC), o que compromete sua relevância prática hoje.
2. Ausência de métricas de desempenho: não há dados empíricos ou comparações de benchmarks que corroborem a eficiência das topologias apresentadas, o que torna a taxonomia meramente descritiva.
3. Carência de discussão sobre programação: apesar de mencionar paradigmas, o texto não aprofunda modelos de programação paralela (OpenMP, MPI, linguagens dataflow), deixando lacuna na interface software–hardware.
Conclusão crítica
O artigo de Duncan é útil como panorama inicial da disciplina, sobretudo para a compreensão de princípios clássicos de arquiteturas paralelas. No entanto, a falta de atualizações tecnológicas e de evidências quantitativas limita seu valor para pesquisas e aplicações mais recentes. Para estudos avançados, é imprescindível complementá-lo com fontes posteriores que abranjam arquiteturas heterogêneas e métricas de desempenho modernas.
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Arthur Antônio Jofre MoreraRA: 2649632Resenha Crítica: “A Survey of Parallel Computer Architectures” de Ralph Duncan (1990)Introdução: Um Verdadeiro Zoológico de Computadores
Imagine o final dos anos 80: uma época em que vários tipos novos de computadores estavam surgindo, cada um com seu próprio jeito de funcionar e de ser programado. Para quem não era especialista, era como entrar em uma floresta cheia de animais exóticos – cada máquina parecia uma espécie diferente, difícil de entender e comparar com as outras.
Nesse cenário confuso, surge o artigo de Ralph Duncan, publicado em 1990. Mas ele não veio com mais um tipo de computador. Ele fez algo talvez ainda mais importante: criou um mapa para ajudar a entender todos esses computadores diferentes. Ele nos deu uma forma de organizar esse caos.O Objetivo de Duncan: Trazer Ordem para o Caos
Duncan percebeu que os sistemas existentes para classificar computadores paralelos já não davam mais conta. O mais famoso era a classificação de Flynn (que dividia os computadores em categorias como SISD, SIMD, MIMD), mas ele notou que esse modelo deixava de fora vários tipos de computadores importantes.
O que ele queria, então, era criar um novo jeito de classificar os computadores paralelos, com três grandes objetivos:
Aproveitar o que ainda era útil da classificação antiga (Flynn)
Incluir os novos tipos de computadores que estavam surgindo
Ignorar detalhes muito técnicos que já eram comuns e não ajudavam a diferenciar os sistemas
A Grande Ideia: O Novo Jeito de Classificar de Duncan
Duncan propôs uma nova forma de enxergar os computadores paralelos, dividindo-os em três grandes famílias:1. Arquiteturas Síncronas – Tudo acontece no mesmo ritmo, como numa orquestra com um maestro. 2. Arquiteturas MIMD – Cada processador faz sua parte de forma independente, como músicos de jazz tocando juntos, mas cada um no seu tempo. 3. Paradigmas Baseados em MIMD – Computadores mais “fora da caixa”, com ideias muito diferentes, como bandas experimentais que criam novos estilos musicais. Explicando as Famílias (Com Analogias!)1. Arquiteturas Síncronas – A Orquestra
Todos os processadores trabalham juntos, seguindo um “relógio” que dita o ritmo:
Processadores Vetoriais: Imagine uma linha de montagem super rápida. Vários dados entram e saem como em uma fábrica.
SIMD (Uma Instrução, Muitos Dados): Um general dá uma ordem (“Avançar!”) e todos os soldados (os processadores) executam essa ordem ao mesmo tempo, cada um com sua tarefa.
Arquiteturas Sistólicas: Como um coração que bombeia sangue, os dados fluem por uma rede de processadores, passando de um para o outro de forma organizada.
2. Arquiteturas MIMD – A Banda de Jazz
Aqui, cada processador é independente e segue seu próprio ritmo. Mas todos precisam se comunicar para a “música” (o programa) fazer sentido.
Com Memória Distribuída: Cada processador tem sua própria memória e se comunica com os outros trocando mensagens. É como se cada músico tivesse sua partitura e trocasse bilhetes com os colegas para se manterem sincronizados.
Com Memória Compartilhada: Todos os processadores acessam a mesma “lousa” para ler e escrever informações. Eles precisam tomar cuidado para não escrever em cima do que o outro escreveu.
3. Paradigmas Baseados em MIMD – Os Visionários
Esses sistemas tentam reinventar a forma de executar os programas.
Dataflow (Fluxo de Dados): Uma instrução só é executada quando os dados que ela precisa estão prontos.
Reduction (Execução por Demanda): Uma instrução só roda quando alguém precisa do seu resultado. Ou seja, só funciona sob demanda.
Wavefront (Frente de Onda): Os processadores trabalham como uma onda que vai se espalhando pelo sistema, com cada parte do cálculo passando para a próxima, como numa corrente.
Conclusão: Por que esse artigo é tão importante até hoje?
O trabalho de Duncan foi um marco por três grandes razões:
Clareza – Ele organizou um campo confuso e criou uma forma simples de entender os vários tipos de computadores paralelos.
Abrangência – Mostrou como diferentes tipos de máquinas se relacionam entre si, como se fosse um mapa completo do mundo da computação paralela.
Atualidade – Mesmo sendo de 1990, os conceitos que ele explicou ainda são usados até hoje. Eles estão presentes em computadores modernos, celulares, notebooks e até supercomputadores.
Resumo Final
Se você quer entender os princípios básicos que fazem os computadores modernos trabalharem mais rápido e de forma inteligente, este artigo é uma leitura essencial. Mesmo para quem não é da área, ele serve como um guia para entender como diferentes tipos de “cérebros eletrônicos” pensam e trabalham em equipe.
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Aluno: Juan Garrido Angieuski RA: 2269058
No artigo “A Survey of Parallel Computer Architectures”, Ralph Duncan propõe um modelo de classificação que busca superar as limitações da tradicional taxonomia de Flynn, que categoriza computadores em apenas quatro tipos (SISD, SIMD, MISD, MIMD) com base em fluxos de instrução e dados. A proposta de Duncan se destaca por apresentar uma abordagem mais abrangente, prática e orientada ao uso das arquiteturas paralelas, considerando tanto a lógica de execução quanto aspectos estruturais como interconexões e organização da memória.
Figura 1: Modelos SISD, SIMD, MISD e MIMD.
Um dos principais méritos do modelo é seu esforço para integrar diferentes paradigmas de paralelismo, inclusive aqueles que a taxonomia de Flynn não acomoda bem, como arquiteturas vetoriais, associativas, sistólicas e de fluxo de dados. Além disso, Duncan distingue claramente arquiteturas com paralelismo de alto nível — que permitem a colaboração explícita entre processadores — daquelas com paralelismo apenas interno, como o pipeline ou o uso de múltiplas unidades funcionais, que ele corretamente exclui do escopo de arquiteturas paralelas no sentido mais rigoroso.
Outro ponto positivo é que a proposta leva em conta a diversidade de aplicações, mostrando como certas arquiteturas são mais apropriadas para tarefas específicas, como processamento de imagem (SIMD), banco de dados (associativas) ou modelagem científica (MIMD distribuído). A inclusão de categorias como as arquiteturas reconfiguráveis, de memória compartilhada e distribuída, e diferentes topologias de interconexão (anel, malha, hipercubo, árvore) também demonstra sensibilidade prática às demandas reais do projeto de sistemas paralelos.
No entanto, a proposta de Duncan não está isenta de limitações. Um dos principais problemas é a falta de formalização quantitativa: o modelo permanece conceitual, sem propor métricas claras para comparar ou avaliar o desempenho, escalabilidade ou eficiência das arquiteturas. Além disso, a categoria “MIMD-based paradigms” introduzida por Duncan — que inclui arquiteturas como dataflow, máquinas de redução e arrays wavefront — é excessivamente genérica e agrupa modelos com princípios operacionais bastante distintos, o que pode gerar confusão teórica.
Figura 2: exemplos de arquiteturas MIMD-based paradigms.
Outro ponto fraco é a ausência de uma análise integrada com o ambiente de software, já que o modelo ignora como linguagens, compiladores e sistemas operacionais influenciam e são influenciados pelas decisões arquiteturais. Também não há uma discussão mais profunda sobre escalabilidade, um aspecto crítico para arquiteturas paralelas, especialmente em contextos com milhares de processadores. Por fim, a proposta não antecipa a importância das arquiteturas heterogêneas (como sistemas CPU+GPU), que hoje são centrais no paralelismo moderno.
Em resumo, a proposta de Ralph Duncan representa um avanço significativo em relação à taxonomia clássica de Flynn, ao oferecer uma visão mais completa e orientada à prática do paralelismo computacional. Embora apresente fragilidades na formalização, integração com software e previsão de tendências futuras, sua contribuição é fundamental para compreender a evolução das arquiteturas paralelas e permanece relevante como base conceitual para estudos contemporâneos.
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NOME DO ALUNO: GABRIEL ZINHANI BAGATIN
1- O artigo de Russell G. Duncan, publicado em 1990, propõe uma nova forma de classificar arquiteturas de computadores paralelos, buscando superar as limitações do modelo de Flynn (1972). Enquanto Flynn organiza sistemas com base no número de fluxos de instruções e dados (SISD, SIMD, MISD, MIMD), a proposta de Duncan vai além, detalhando os diversos estilos organizacionais internos das arquiteturas paralelas.
Duncan apresenta uma taxonomia mais rica e estruturada, adequada ao cenário emergente das décadas de 1980 e 1990, com o surgimento de novas formas de paralelismo. Ele considera aspectos como a granularidade da paralelização, mecanismos de comunicação entre processadores, sincronização e topologia de interconexão, elementos negligenciados por Flynn.
Taxonomia de Flynn e Duncan em Aprendizado de Máquina
Este diagrama compara as taxonomias de Flynn e Duncan no contexto do aprendizado de máquina, destacando como diferentes arquiteturas paralelas se aplicam a tarefas específicas.Pontos Positivos do Modelo de Duncan
Definição Funcional de Paralelismo: Duncan propõe que só devem ser consideradas paralelas as arquiteturas que oferecem suporte explícito à programação paralela. Isso exclui sistemas com paralelismo apenas em nível de hardware (como pipelining básico) e foca em arquiteturas mais robustas para aplicações reais.
Análise de Interconexões Físicas: O artigo analisa topologias como malha (mesh), árvore e hipercubo, explicando as implicações práticas dessas estruturas, especialmente em desempenho e escalabilidade.
Cobertura Abrangente e Didática: O texto oferece uma base conceitual sólida e sistemática, útil para engenheiros e pesquisadores, ao abordar desde arquiteturas vetoriais até modelos mais experimentais como máquinas por redução e fluxo de dados.
Pontos negativos
Desatualização tecnológica, Ausência de métricas, Falta de debates sobre a programação dentro desses paradigmas.
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Nome: Lucas Godoy Martins
RA:2649560
O artigo “A Survey of Parallel Computer Architectures”, publicado por Ralph Duncan em 1990, oferece uma visão abrangente sobre as arquiteturas paralelas que existiam até o final da década de 1980. Em um momento em que a busca por desempenho computacional se intensificava, especialmente com a crescente demanda por aplicações científicas e gráficas, Duncan se propôs a organizar e esclarecer os principais modelos de computadores paralelos, abordando suas estruturas, desafios e aplicações.
Logo de início, o autor estrutura sua análise a partir da clássica taxonomia de Flynn, que classifica as arquiteturas segundo o número de fluxos de instrução e de dados. São apresentados quatro tipos: SISD (um fluxo de instrução e um de dado), SIMD (um fluxo de instrução para múltiplos dados), MISD (múltiplas instruções para os mesmos dados), e MIMD (múltiplas instruções e múltiplos dados). Embora essa classificação seja teórica, ela serve como uma base sólida para entender como os sistemas reais são desenvolvidos. Entre elas, o foco principal recai sobre as arquiteturas MIMD, que se destacavam na época por sua flexibilidade e escalabilidade — características essenciais para aplicações de alto desempenho.
Um dos pontos mais interessantes do artigo é a forma como Duncan discute os diferentes arranjos de memória: sistemas com memória compartilhada versus sistemas com memória distribuída. Ele mostra como a escolha entre esses modelos impacta diretamente a performance e a complexidade de comunicação entre os processadores. O autor não apenas apresenta conceitos técnicos, mas também levanta questões práticas, como a dificuldade de manter a coerência dos dados em sistemas com múltiplos núcleos acessando a mesma memória — um problema ainda relevante nas arquiteturas atuais.
O texto também ganha profundidade ao mencionar exemplos concretos de sistemas paralelos da época, como o Intel iPSC e a Connection Machine. Esses exemplos ajudam o leitor a visualizar como as teorias eram aplicadas na prática, revelando tanto as promessas quanto as limitações tecnológicas daquele período.
Apesar de sua riqueza técnica, o artigo naturalmente reflete os limites de seu tempo. Por ser de 1990, não há menção a tecnologias hoje fundamentais, como GPUs, computação em nuvem ou arquiteturas heterogêneas. No entanto, isso não diminui seu valor. Pelo contrário: ao ler o artigo, é possível perceber como muitos dos conceitos estruturais da computação paralela moderna já estavam sendo discutidos, mesmo que em um estágio embrionário.
Em resumo, “A Survey of Parallel Computer Architectures” é uma leitura essencial para quem deseja compreender as bases históricas e técnicas da computação paralela. A abordagem clara de Duncan, aliada à sua organização metodológica, transforma um tema complexo em algo acessível e estimulante. Mesmo mais de três décadas depois de sua publicação, o texto permanece relevante como ponto de partida para estudantes, pesquisadores e curiosos que desejam entender os caminhos que levaram aos sistemas computacionais avançados que temos hoje.
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O artigo de Duncan oferece uma visão abrangente das arquiteturas de computadores paralelos, destacando a diversidade de abordagens desenvolvidas até 1990. O autor propõe uma taxonomia para classificar essas arquiteturas, baseando-se em princípios como o fluxo de instruções e dados (taxonomia de Flynn), além de incluir modelos inovadores como systolic arrays, wavefront arrays e arquiteturas híbridas (MIMD/SIMD). O texto é organizado em seções que cobrem:
Arquiteturas Vetoriais: Uso de pipelines para processamento de vetores (ex.: Cray-1).
Arquiteturas SIMD: Processadores homogêneos operando em lockstep (ex.: Connection Machine).
Arquiteturas MIMD: Processadores assíncronos com memória distribuída (ex.: hipercubos) ou compartilhada.
Paradigmas Baseados em MIMD: Incluindo arquiteturas dataflow e reduction.
Figura 1: Taxonomia de alto nível das arquiteturas paralelas.
Figura 9: Operação de multiplicação matricial em um systolic array.
Figura 18: Propagação de “frentes de onda” (wavefront) em um array assíncrono.
Pontos Positivos
Abordagem Didática: O artigo é acessível para não especialistas, com exemplos concretos (ex.: máquinas Cray, Illiac-IV) e diagramas claros.
Taxonomia Útil: A proposta de Duncan complementa a taxonomia de Flynn, incluindo arquiteturas modernas (como systolic arrays) que não se encaixavam nos modelos tradicionais.
Cobertura Amplaa: Discute desde técnicas consolidadas (pipelines) até paradigmas emergentes (ex.: dataflow), destacando aplicações práticas (processamento de imagens, banco de dados).
Relevância Histórica: Documenta a evolução das arquiteturas paralelas, servindo como referência para pesquisas futuras.
Pontos Negativos
Limitações Temporais: O artigo data de 1990, não cobrindo avanços recentes como GPUs massivamente paralelas ou arquiteturas neuromórficas.
Foco em Hardware: A discussão sobre software (linguagens, compiladores) é superficial, embora essencial para o sucesso do paralelismo.
Complexidade de Alguns Conceitos: Termos como “reduction architectures” ou “wavefront arrays” são explicados de forma técnica, exigindo conhecimento prévio.
Falta de Análise Quantitativa: Não há comparações de desempenho ou eficiência entre as arquiteturas.
Conclusão
O artigo de Duncan é uma contribuição valiosa para a compreensão das arquiteturas paralelas, equilibrando teoria e exemplos práticos. Embora esteja desatualizado em alguns aspectos, sua taxonomia e explicações claras mantêm-no relevante como material introdutório. A principal lacuna é a ausência de métricas de desempenho, que poderiam enriquecer a análise.
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1 – Resenha (além do resumo, aponte os pontos positivos e negativos do artigo, nesse caso do modelo proposto por Duncan) e apresentação do artigo A Survey of Parallel Computer Architectures 1990. Coloque imagens no resumo.
O artigo “A Survey of Parallel Computer Architectures” de Duncan (1990) apresenta um panorama sobre as arquiteturas de computadores paralelos disponíveis até o final da década de 80. Duncan propõe uma classificação mais abrangente e detalhada do que a tradicional taxonomia de Flynn, buscando contemplar as inovações e limitações da época, principalmente no que diz respeito à escalabilidade e à organização de processadores.
O modelo de Duncan amplia a visão de Flynn ao incluir outros fatores como topologia de conexão, granularidade do processamento e organização de memória, possibilitando uma análise mais completa das arquiteturas paralelas.
O artigo de Duncan amplia a visão proposta por Flynn, incluindo novas classificações para arquiteturas paralelas. Duncan analisa não apenas os fluxos de instrução e dados, mas também a estrutura de conexão entre os processadores, a forma como os dados são compartilhados e como as memórias são organizadas.
A imagem abaixo ilustra a Taxonomia de Flynn:
Além de Flynn, Duncan introduz classificações considerando:
Como os processadores estão ligados, podendo formar barramentos compartilhados, anéis, malhas ou hipercubos.
Duncan diferencia arquiteturas com memória compartilhada e memória distribuída, o que impacta diretamente a escalabilidade.
O modelo também leva em consideração o tamanho das tarefas que são divididas entre os processadores (grãos finos ou grãos grossos).
O trabalho de Duncan trouxe uma visão mais detalhada e adequada para os desafios de seu tempo, considerando aspectos como interconexão, comunicação e organização de memória, que a classificação de Flynn não abordava. No entanto, com a evolução tecnológica, parte dessa classificação se tornou limitada, especialmente com o surgimento de processadores multi-core, GPUs modernas e arquiteturas híbridas.
Ainda assim, o modelo de Duncan foi um avanço importante para o entendimento das arquiteturas paralelas e contribuiu para o desenvolvimento de sistemas mais eficientes e escaláveis.
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nome: Gabriel Rodrigues Pereira de Jesus RA: 2706628
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O artigo “A Survey of Parallel Computer Architectures”, publicado por Ralph Duncan em 1990, apresenta um estudo abrangente sobre as arquiteturas de computadores paralelos, propondo uma alternativa à classificação tradicional de Flynn. O autor busca organizar e classificar as diversas arquiteturas paralelas existentes até aquele momento, oferecendo uma visão mais completa e atualizada sobre os avanços e os desafios da área. Esta resenha tem como objetivo resumir o conteúdo do artigo, analisar seus pontos fortes e fracos e refletir sobre sua relevância.
Duncan inicia o artigo contextualizando a evolução das arquiteturas paralelas e os esforços anteriores de classificação, destacando a taxonomia de Flynn como um marco importante, mas limitado. Para superar essas limitações, o autor propõe uma taxonomia mais ampla e informal, que incorpora aspectos não abordados pela classificação de Flynn, como diferentes formas de interconexão entre processadores, métodos de comunicação e o papel da memória no desempenho.
No decorrer do artigo, são descritas várias arquiteturas, incluindo as arquiteturas SIMD, utilizadas no processamento vetorial e em operações com matrizes; as arquiteturas MIMD, que envolvem multiprocessadores de memória compartilhada ou distribuída; os arrays sistólicos e wavefront arrays, pensados para aplicações específicas como processamento de sinais; e as arquiteturas baseadas em fluxo de dados e redução, que trazem paradigmas alternativos de execução baseados em grafos e modelos declarativos.
Duncan também aborda os desafios relacionados a essas arquiteturas, como interconexão, sincronização, escalabilidade e complexidade de implementação, elementos que influenciam diretamente o desempenho e a adoção das soluções paralelas.
O artigo apresenta contribuições importantes ao ampliar a visão sobre as arquiteturas paralelas, indo além da classificação restrita de Flynn e incluindo novas categorias. A taxonomia proposta facilita a compreensão do tema, principalmente para estudantes e pesquisadores que estão começando na área. Além disso, o autor oferece um panorama abrangente, incluindo tanto arquiteturas comerciais quanto projetos experimentais.
Por outro lado, algumas limitações podem ser notadas. A taxonomia sugerida por Duncan não conta com um modelo quantitativo de avaliação, o que dificulta a comparação objetiva entre as arquiteturas apresentadas. Além disso, algumas arquiteturas emergentes da época são abordadas de maneira breve, deixando lacunas sobre suas aplicações práticas e limitações específicas. Outro ponto é que, apesar de propor uma visão mais abrangente, a taxonomia ainda depende de critérios subjetivos para classificação, o que pode gerar interpretações ambíguas. O artigo também foca mais na estrutura das arquiteturas do que em aspectos relacionados a software, programação paralela e algoritmos, que são fundamentais para o uso prático dessas tecnologias.
De forma geral, o trabalho de Ralph Duncan é um marco importante no estudo das arquiteturas paralelas, oferecendo uma visão organizada e mais ampla das diferentes abordagens existentes até o início dos anos 1990. Apesar de suas limitações, a taxonomia proposta contribui para a compreensão das arquiteturas paralelas e serve como base para discussões futuras. A leitura do artigo é recomendada para estudantes e pesquisadores que desejam uma introdução crítica ao tema, sabendo que, desde sua publicação, novas arquiteturas e paradigmas surgiram, o que demandas atualizações e revisões da classificação apresentada.
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Aluno: Maria Gabriely dos Santos RA:2706679
1 – Resenha do artigo A Survey of Parallel Computer Architectures 1990.
R: O artigo “A Survey of Parallel Computer Architectures”, escrito por Ralph Duncan e publicado na revista IEEE Computer em 1990, apresenta uma análise detalhada e abrangente das principais arquiteturas de computadores paralelos desenvolvidas até o final da década de 1980. O autor inicia o texto destacando a diversidade e a complexidade crescente das arquiteturas paralelas, ressaltando a dificuldade de se criar uma definição precisa e uma taxonomia adequada para classificá-las. Duncan critica a limitação da tradicional taxonomia de Flynn, que divide os sistemas apenas em quatro categorias básicas: SISD (Single Instruction Single Data), MISD (Multiple Instruction Single Data), SIMD (Single Instruction Multiple Data) e MIMD (Multiple Instruction Multiple Data). Segundo o autor, essa classificação já não era suficiente para englobar a variedade de arquiteturas emergentes.
Para superar essas limitações, Duncan propõe uma abordagem mais ampla e flexível, baseada em um conjunto de imperativos que levam em consideração o nível de paralelismo, o controle de execução e a forma de comunicação entre os processadores. O artigo é organizado em seções que descrevem os principais tipos de arquiteturas paralelas. Entre as arquiteturas síncronas, são destacadas as arquiteturas SIMD, nas quais múltiplos processadores executam a mesma instrução simultaneamente sobre diferentes conjuntos de dados. Nessa categoria, o autor explora os processadores vetoriais, os arrays de processadores e as memórias associativas, todas com características que favorecem o processamento paralelo em larga escala.
Duncan também aborda as arquiteturas MIMD, nas quais os processadores operam de maneira autônoma, executando instruções diferentes em diferentes dados. Dentro desse grupo, ele detalha as arquiteturas com memória distribuída, onde cada processador possui sua própria memória local e a comunicação ocorre através de uma rede de interconexão, e as arquiteturas com memória compartilhada, onde todos os processadores acessam uma memória global comum. O autor discute ainda diferentes topologias de interconexão, como anel, malha, árvore e hipercubo, além de abordar os desafios de sincronização, comunicação e coerência de cache.
O artigo dedica também uma seção para arquiteturas baseadas em paradigmas MIMD, como as híbridas MIMD/SIMD, as arquiteturas Dataflow, as máquinas de redução e os Wavefront Arrays. Cada uma dessas arquiteturas adota princípios distintos para o controle do paralelismo e a coordenação das tarefas, com foco em aplicações específicas como processamento de imagens, bancos de dados e modelagens científicas.
Ao final, Duncan reforça que, apesar da diversidade de soluções, todas as arquiteturas paralelas compartilham o mesmo objetivo central: oferecer um ambiente de execução eficiente para o processamento simultâneo de múltiplas tarefas. A contribuição fundamental do artigo está em fornecer uma visão organizada e didática das principais categorias de arquiteturas paralelas, facilitando o entendimento de suas diferenças e aplicações para estudantes, pesquisadores e profissionais da área de computação.
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Antonio Totti Goncalves RA: 2706571
Resenha: “A Survey of Parallel Computer Architectures” – Ralph Duncan
O artigo “A Survey of Parallel Computer Architectures”, de Ralph Duncan, apresenta um panorama abrangente e técnico das arquiteturas de computadores paralelos, com ênfase nos desenvolvimentos e classificações surgidos até o final da década de 1980. Com clareza e profundidade, o autor se propõe a organizar a complexidade crescente do campo das arquiteturas paralelas em um esquema coerente e didático, voltado tanto para especialistas quanto para leitores com formação técnica em computação.Objetivo e Estrutura
O principal objetivo de Duncan é oferecer uma taxonomia útil e prática para entender as diferentes abordagens à computação paralela. O artigo começa discutindo as dificuldades em se definir claramente o que constitui uma arquitetura paralela, diferenciando sistemas com paralelismo de baixo nível (como pipelining ou múltiplas unidades funcionais) daqueles com paralelismo estruturado e explícito.
A seguir, o autor revisita a clássica taxonomia de Flynn (SISD, SIMD, MISD e MIMD), pontuando suas limitações diante das inovações mais recentes. Duncan propõe uma abordagem mais ampla e flexível, incluindo arquiteturas que não se encaixam perfeitamente nesse modelo, como vetores pipelinizados e arquiteturas de fluxo de dados.Principais Categorias de Arquiteturas
O artigo organiza as arquiteturas paralelas em grandes grupos, descritos de forma didática com exemplos históricos e aplicações típicas:
Contribuições e Relevância
A principal contribuição do artigo está na proposta de uma taxonomia mais inclusiva e funcional, que considera não apenas aspectos teóricos como também a realidade prática das implementações e suas finalidades (como processamento de imagens, bancos de dados, simulações científicas etc.). A análise do autor é fundamentada por exemplos concretos, como Cray-1, Connection Machine, DADO, Warp, entre outros.Crítica e Atualidade
Embora o artigo tenha sido publicado em 1990, ele se destaca por sua visão sistemática e abrangente, ainda relevante para quem estuda os fundamentos da computação paralela. No entanto, a tecnologia evoluiu drasticamente desde então — com a ascensão dos sistemas multinúcleo, GPUs programáveis e arquiteturas em nuvem — o que limita sua aplicação direta em contextos modernos. Ainda assim, o texto permanece valioso como base histórica e conceitual.Conclusão
O trabalho de Ralph Duncan é uma leitura essencial para compreender a evolução e diversidade das arquiteturas paralelas. Sua categorização lúcida e bem fundamentada oferece uma base sólida para estudantes, pesquisadores e profissionais interessados em sistemas paralelos. Apesar das mudanças tecnológicas ocorridas desde sua publicação, o artigo continua sendo uma referência clássica na área.
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GUSTAVO TUDELA FRUSSA
2612240
O artigo de Duncan propõe estudar as diferentes implicações em arquiteturas paralelas de computadores. No trabalho acadêmico, o autor argumenta que a pluralidade de procedimentos e técnicas desse modelo de arquitetura podem sobrecarregar até mesmo especialistas. Ao longo do desenvolvimento do artigo, são procuradas diversas maneiras de organizar e categorizar a maior parte do funcionamento desse tipo de sistema.
No desenvolvimento do trabalho, Duncan estabelece como, para que seja possível estabelecer essa categorização e melhor entendimento da arquitetura, é necessário respeitar os seguintes princípios: Não abordar sistemas de baixo paralelismo; manter a taxonomia de Flynn sobre fluxo de dados; e abordar também o processamento de vetores pipeline.
Os sistemas de baixo paralelismo foram excluídos dessa abordagem, uma vez que não seguem os critérios de rigorosidade para que sejam classificados como arquitetura paralela, o que acaba acabando com o propósito do termo. Além do mais, por possuirem apenas as características de: encadeamento de instruções (instruction pipelining) e múltiplas unidades de cpu funcionais; não são capazes de lidar com soluções de alto nível da arquitetura paralela de computadores.
Sobre a taxonomia de Flynn, por classificar simples e múltiplos fluxos de dados, ela gera as seguintes categorias: SISD; MISD; SIMD; MIMD. Para que as classificações de arquitetura paralela sejam eficientes, elas precisam acomodar a taxonomia de Flynn, uma vez que ela se prova muito útil. Porém, por não acomodar parte do funcionamento de máquinas modernas, encaixá-las nessa taxonomia acaba se tornando um desafio que eventualmente será solucionado no decorrer do artigo.
Por fim, para a abordagem do processamento de vetores da pipeline, Duncan se aprofunda na aplicação dos mesmos, ao analisar os atributos, funcionamento, e operações realizadas pelos sistemas SIMD e MIMD. Através do estudo deles, é proposta as bases de uma taxonomia para os estudos de arquitetura paralela, na qual atende a todos os três critérios mencionados no início do artigo, e no final do segundo parágrafo dessa resenha.
Em suma, o artigo de Duncan foi muito relevante para o estabelecimento coerente e consistente de taxonomias para arquitetura paralela de computadores. Ao examinar os processos realizados pelos sistemas SIMD e MIMD de forma a respeitar os três critérios estabelecidos para que fosse possível uma eficiente rotulação, foi possível criar uma taxonomia compreensível para o estudo desse módulo operacional de computadores, criando assim a oportunidade de esclarecer o funcionamento desse modelo.
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Arthur das Neves Ferreira RA:2706580
Resenha: “A Survey of Parallel Computer Architectures” – Ralph Duncan (1990)
O artigo “A Survey of Parallel Computer Architectures”, de Ralph Duncan, publicado na revista Computer da IEEE em fevereiro de 1990, constitui-se como uma contribuição fundamental para a compreensão das arquiteturas paralelas de computadores até o final da década de 1980. Trata-se de um estudo abrangente e analítico que busca classificar, definir e organizar a diversidade crescente de arquiteturas paralelas emergentes naquele período, muitas das quais extrapolavam os modelos taxonômicos tradicionais como o de Flynn. Objetivos e Contribuições
O principal objetivo do artigo é oferecer um panorama sistemático e acessível das arquiteturas de computadores paralelos, enfatizando os conceitos arquiteturais fundamentais ao invés de descrever máquinas específicas. Duncan propõe uma taxonomia de alto nível que abrange arquiteturas síncronas, MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data), arquiteturas híbridas MIMD/SIMD, arquiteturas dataflow, máquinas de redução e arrays do tipo wavefront.
A contribuição do autor é dupla: primeiro, ele elabora uma definição operacional de arquitetura paralela que exclui mecanismos de paralelismo de baixo nível — como pipelining ou múltiplas unidades funcionais — e foca em estruturas que oferecem um suporte explícito e de alto nível à computação paralela. Em segundo lugar, propõe uma taxonomia que fornece um arcabouço conceitual coerente e escalável para analisar as diferentes abordagens arquitetônicas. Estrutura e Conteúdo
A obra está organizada em torno de grandes grupos de arquiteturas:
Arquiteturas Síncronas, como processadores vetoriais e arquiteturas SIMD (Single Instruction, Multiple Data), que incluem arrays de processadores, arquiteturas com memória associativa e arrays sistólicos.
Arquiteturas MIMD, que se subdividem em dois grandes blocos: arquiteturas com memória distribuída (interligadas por topologias como anéis, malhas, árvores e hipercubos) e arquiteturas com memória compartilhada (conectadas via barramentos, crossbars ou redes multietapas – MINs).
Paradigmas Baseados em MIMD, incluindo híbridos MIMD/SIMD, arquiteturas dataflow, máquinas de redução e arrays do tipo wavefront — estas últimas combinando elementos sistólicos e paradigmas assíncronos de fluxo de dados.
O artigo também aborda aspectos práticos de implementação, como mecanismos de controle, sincronização, coerência de cache, escalabilidade e tolerância a falhas, sempre relacionando esses desafios aos princípios organizacionais de cada arquitetura. Análise Crítica
Duncan demonstra uma notável clareza conceitual ao tratar de um tema intrinsecamente complexo. Sua abordagem didática torna o artigo acessível tanto para especialistas quanto para leitores não iniciados no campo das arquiteturas paralelas. A taxonomia proposta, embora informal, tem valor heurístico significativo e ajuda a mapear o campo em expansão da computação paralela.
Entretanto, como se trata de uma visão do estado da arte em 1990, algumas limitações são evidentes com o passar do tempo. A ausência de uma abordagem mais profunda sobre questões de programação paralela e linguagens de suporte — mencionadas apenas de forma lateral — poderia ser vista como uma lacuna para leitores interessados na implementação prática das arquiteturas. Além disso, com a consolidação de modelos como CUDA, GPGPU e arquiteturas multicore no século XXI, muitos dos paradigmas descritos são hoje de interesse histórico ou conceitual. Conclusão
Em suma, “A Survey of Parallel Computer Architectures” é um texto seminal que cumpre com excelência sua proposta de ordenar e explicar o panorama fragmentado das arquiteturas paralelas no final dos anos 1980. A clareza da exposição, aliada ao rigor técnico e à abrangência conceitual, fazem deste artigo uma leitura essencial para pesquisadores e estudantes interessados na evolução das arquiteturas de alto desempenho.
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Arthur das Neves Ferreira RA: 2706580
Resenha: “A Survey of Parallel Computer Architectures” – Ralph Duncan (1990)
O artigo “A Survey of Parallel Computer Architectures”, de Ralph Duncan, publicado na revista Computer da IEEE em fevereiro de 1990, constitui-se como uma contribuição fundamental para a compreensão das arquiteturas paralelas de computadores até o final da década de 1980. Trata-se de um estudo abrangente e analítico que busca classificar, definir e organizar a diversidade crescente de arquiteturas paralelas emergentes naquele período, muitas das quais extrapolavam os modelos taxonômicos tradicionais como o de Flynn. Objetivos e Contribuições
O principal objetivo do artigo é oferecer um panorama sistemático e acessível das arquiteturas de computadores paralelos, enfatizando os conceitos arquiteturais fundamentais ao invés de descrever máquinas específicas. Duncan propõe uma taxonomia de alto nível que abrange arquiteturas síncronas, MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data), arquiteturas híbridas MIMD/SIMD, arquiteturas dataflow, máquinas de redução e arrays do tipo wavefront.
A contribuição do autor é dupla: primeiro, ele elabora uma definição operacional de arquitetura paralela que exclui mecanismos de paralelismo de baixo nível — como pipelining ou múltiplas unidades funcionais — e foca em estruturas que oferecem um suporte explícito e de alto nível à computação paralela. Em segundo lugar, propõe uma taxonomia que fornece um arcabouço conceitual coerente e escalável para analisar as diferentes abordagens arquitetônicas. Estrutura e Conteúdo
A obra está organizada em torno de grandes grupos de arquiteturas:
O artigo também aborda aspectos práticos de implementação, como mecanismos de controle, sincronização, coerência de cache, escalabilidade e tolerância a falhas, sempre relacionando esses desafios aos princípios organizacionais de cada arquitetura. Análise Crítica
Duncan demonstra uma notável clareza conceitual ao tratar de um tema intrinsecamente complexo. Sua abordagem didática torna o artigo acessível tanto para especialistas quanto para leitores não iniciados no campo das arquiteturas paralelas. A taxonomia proposta, embora informal, tem valor heurístico significativo e ajuda a mapear o campo em expansão da computação paralela.
Entretanto, como se trata de uma visão do estado da arte em 1990, algumas limitações são evidentes com o passar do tempo. A ausência de uma abordagem mais profunda sobre questões de programação paralela e linguagens de suporte — mencionadas apenas de forma lateral — poderia ser vista como uma lacuna para leitores interessados na implementação prática das arquiteturas. Além disso, com a consolidação de modelos como CUDA, GPGPU e arquiteturas multicore no século XXI, muitos dos paradigmas descritos são hoje de interesse histórico ou conceitual. Conclusão
Em suma, “A Survey of Parallel Computer Architectures” é um texto seminal que cumpre com excelência sua proposta de ordenar e explicar o panorama fragmentado das arquiteturas paralelas no final dos anos 1980. A clareza da exposição, aliada ao rigor técnico e à abrangência conceitual, fazem deste artigo uma leitura essencial para pesquisadores e estudantes interessados na evolução das arquiteturas de alto desempenho.
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O artigo “A Survey of Parallel Computer Architectures”, de Ralph Duncan, publicado em 1990, apresenta uma visão abrangente das arquiteturas de computadores paralelos desenvolvidas até o final da década de 1980. O autor propõe uma taxonomia informal que busca organizar a diversidade crescente de sistemas paralelos em categorias compreensíveis, indo além da tradicional classificação de Flynn (SISD, SIMD, MISD, MIMD). Duncan critica a inclusão de mecanismos de paralelismo de baixo nível, como pipelining de instruções ou múltiplas unidades funcionais, como suficientes para caracterizar uma arquitetura como paralela. Em vez disso, defende que arquiteturas paralelas devem oferecer um arcabouço explícito de alto nível para a construção de soluções computacionais concorrentes, com múltiplos processadores cooperando para executar tarefas de forma simultânea.
Figura 1 – High-level taxonomy of parallel computer architectures.
O texto aborda as principais abordagens arquitetônicas de forma didática, começando pelas arquiteturas síncronas, como os processadores vetoriais com unidades funcionais encadeadas (chaining), utilizados para cálculos com vetores e matrizes. Essa abordagem é ilustrada pela arquitetura vetorial de registrador para registrador.
Figura 2 – Register-to-register vector architecture operation.
Em seguida, o artigo trata das arquiteturas SIMD, em que um único controle central transmite a mesma instrução para múltiplos processadores que a executam simultaneamente em dados distintos.
Figura 3 – SIMD execution.
Outro modelo descrito é o de matrizes de processadores de 1 bit (bit-plane), dispostos em grades simétricas com múltiplos planos de memória correspondentes às posições dos processadores.
Figura 4 – (Bit-plane array processing)
Duncan também explora os processadores com memória associativa, que utilizam lógica de comparação para localizar dados com base em seu conteúdo, sendo úteis em aplicações como rastreamento e bancos de dados.
Figura 5 – (Associative memory processing organization)
Figura 6 – (Associative memory comparison operation)
Figura 7 – (Associative memory logical OR operation)
As arquiteturas sistólicas são outro destaque, nas quais os dados fluem ritmicamente entre processadores sincronizados por um clock global, permitindo alta eficiência em aplicações como multiplicação de matrizes.
Figura 8 – (Systolic flow of data from and to memory)
Figura 9 – (Systolic matrix multiplication)
As arquiteturas MIMD, por sua vez, são caracterizadas por múltiplos fluxos independentes de instruções e dados. Duncan descreve arquiteturas com memória distribuída, nas quais os processadores possuem memória local e se comunicam por troca de mensagens.
Figura 10 – (MIMD distributed memory architecture structure)
Figura 11 – (Interconnection network topologies: a–e)
Já nas arquiteturas com memória compartilhada, todos os processadores acessam um mesmo espaço de memória global, sendo interligados por diferentes esquemas como barramento, crossbar ou redes multietapa.
Figura 12 – (Shared memory interconnection schemes: a, b, c)
O autor dedica ainda uma parte significativa do artigo às arquiteturas baseadas em MIMD, começando pelos sistemas híbridos MIMD/SIMD, nos quais partes da arquitetura podem operar em modo SIMD sob controle de um nó mestre.
Figura 13 – (MIMD/SIMD operation)
Em seguida, são descritas as arquiteturas de fluxo de dados (dataflow), nas quais as instruções são ativadas assim que todos os dados necessários estão disponíveis, e não em uma sequência linear.
Figura 14 – (Dataflow graph-program fragment)
Figura 15 – (Dataflow token-matching example)
As máquinas de redução operam sob o paradigma demand-driven, em que as expressões são avaliadas apenas quando seus resultados são solicitados por outras operações.
Figura 16 – (Reduction architecture demand token production)
Figura 17 – (Reduction architecture result token production)
Por fim, Duncan apresenta as wavefront arrays, semelhantes às sistólicas, mas que coordenam a passagem de dados por comunicação assíncrona (handshaking) entre os processadores, em vez de sincronização por clock.
Figura 18 – (Wavefront array matrix multiplication)
Apesar de propor uma taxonomia útil e apresentar conceitos de forma clara e ilustrada, o artigo tem limitações. Ele foca majoritariamente em aspectos de hardware, dando pouca ênfase aos paradigmas de programação paralela que seriam essenciais para a exploração dessas arquiteturas. Além disso, por ser de 1990, o artigo não contempla arquiteturas modernas como GPUs, clusters heterogêneos ou computação em nuvem. Ainda assim, sua contribuição é significativa por oferecer uma base sólida e estruturada para a compreensão das arquiteturas paralelas e seus princípios fundamentais, sendo uma leitura valiosa para estudantes e pesquisadores da área.
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LETICIA SALLES NASCIMENTO
RA:2717883
Resumo do artigo
O artigo de Ralph Duncan apresenta um panorama abrangente das arquiteturas paralelas, oferecendo uma taxonomia para classificá-las e analisá-las. Duncan parte da necessidade de uma classificação mais completa que a de Flynn, que já não dá conta da diversidade e complexidade das arquiteturas paralelas modernas.
Ele discute os quatro modelos básicos da taxonomia de Flynn (SISD, SIMD, MISD, MIMD) e explica suas características e limitações. A partir disso, propõe um esquema mais amplo que inclui outras formas de paralelismo — como arquiteturas vetoriais, memória associativa, sistólicas, de fluxo de dados (dataflow), redução e wavefront arrays — além de detalhar a importância da comunicação entre processadores e os desafios práticos, como coerência de cache e sincronização.
Ao longo do texto, Duncan enfatiza que muitos designs paralelos não cabem perfeitamente nos quatro tipos clássicos e que o entendimento dessas novas classes exige novos critérios. Também são exploradas as topologias usadas para interligar processadores, como anel, malha, árvore e hipercubo, e o autor conclui que uma taxonomia mais flexível e aberta à evolução das arquiteturas será necessária no futuro.
Pontos positivos do artigo e do modelo proposto
Pontos negativos do artigo e do modelo proposto
Conclusão
O artigo de Duncan é uma ótima base para compreender a evolução das arquiteturas paralelas e suas classificações iniciais. Apesar disso, a proposta precisa ser atualizada para refletir as inovações que vieram depois — especialmente o impacto da heterogeneidade, da computação em nuvem e do paralelismo massivo das GPUs. Como ponto forte, o artigo entrega uma base sólida para a taxonomia; como ponto fraco, ele deixa lacunas quando confrontado com os desafios e arquiteturas que surgiram posteriormente.
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O artigo “A Survey of Parallel Computer Architectures”, de Ralph Duncan, publicado em 1990, apresenta uma visão abrangente das arquiteturas de computadores paralelos desenvolvidas até o final da década de 1980. O autor propõe uma taxonomia informal que busca organizar a diversidade crescente de sistemas paralelos em categorias compreensíveis, indo além da tradicional classificação de Flynn (SISD, SIMD, MISD, MIMD). Duncan critica a inclusão de mecanismos de paralelismo de baixo nível, como pipelining de instruções ou múltiplas unidades funcionais, como suficientes para caracterizar uma arquitetura como paralela. Em vez disso, defende que arquiteturas paralelas devem oferecer um arcabouço explícito de alto nível para a construção de soluções computacionais concorrentes, com múltiplos processadores cooperando para executar tarefas de forma simultânea.
Figura 1 – High-level taxonomy of parallel computer architectures.
O texto aborda as principais abordagens arquitetônicas de forma didática, começando pelas arquiteturas síncronas, como os processadores vetoriais com unidades funcionais encadeadas (chaining), utilizados para cálculos com vetores e matrizes. Essa abordagem é ilustrada pela arquitetura vetorial de registrador para registrador.
Figura 2 – Register-to-register vector architecture operation.
Em seguida, o artigo trata das arquiteturas SIMD, em que um único controle central transmite a mesma instrução para múltiplos processadores que a executam simultaneamente em dados distintos.
Figura 3 – SIMD execution.
Outro modelo descrito é o de matrizes de processadores de 1 bit (bit-plane), dispostos em grades simétricas com múltiplos planos de memória correspondentes às posições dos processadores.
Figura 4 – (Bit-plane array processing)
Duncan também explora os processadores com memória associativa, que utilizam lógica de comparação para localizar dados com base em seu conteúdo, sendo úteis em aplicações como rastreamento e bancos de dados.
Figura 5 – (Associative memory processing organization)
Figura 6 – (Associative memory comparison operation)
Figura 7 – (Associative memory logical OR operation)
As arquiteturas sistólicas são outro destaque, nas quais os dados fluem ritmicamente entre processadores sincronizados por um clock global, permitindo alta eficiência em aplicações como multiplicação de matrizes.
Figura 8 – (Systolic flow of data from and to memory)
Figura 9 – (Systolic matrix multiplication)
As arquiteturas MIMD, por sua vez, são caracterizadas por múltiplos fluxos independentes de instruções e dados. Duncan descreve arquiteturas com memória distribuída, nas quais os processadores possuem memória local e se comunicam por troca de mensagens.
Figura 10 – (MIMD distributed memory architecture structure)
Figura 11 – (Interconnection network topologies: a–e)
Já nas arquiteturas com memória compartilhada, todos os processadores acessam um mesmo espaço de memória global, sendo interligados por diferentes esquemas como barramento, crossbar ou redes multietapa.
Figura 12 – (Shared memory interconnection schemes: a, b, c)
O autor dedica ainda uma parte significativa do artigo às arquiteturas baseadas em MIMD, começando pelos sistemas híbridos MIMD/SIMD, nos quais partes da arquitetura podem operar em modo SIMD sob controle de um nó mestre.
Figura 13 – (MIMD/SIMD operation)
Em seguida, são descritas as arquiteturas de fluxo de dados (dataflow), nas quais as instruções são ativadas assim que todos os dados necessários estão disponíveis, e não em uma sequência linear.
Figura 14 – (Dataflow graph-program fragment)
Figura 15 – (Dataflow token-matching example)
As máquinas de redução operam sob o paradigma demand-driven, em que as expressões são avaliadas apenas quando seus resultados são solicitados por outras operações.
Figura 16 – (Reduction architecture demand token production)
Figura 17 – (Reduction architecture result token production)
Por fim, Duncan apresenta as wavefront arrays, semelhantes às sistólicas, mas que coordenam a passagem de dados por comunicação assíncrona (handshaking) entre os processadores, em vez de sincronização por clock.
Figura 18 – (Wavefront array matrix multiplication)
Apesar de propor uma taxonomia útil e apresentar conceitos de forma clara e ilustrada, o artigo tem limitações. Ele foca majoritariamente em aspectos de hardware, dando pouca ênfase aos paradigmas de programação paralela que seriam essenciais para a exploração dessas arquiteturas. Além disso, por ser de 1990, o artigo não contempla arquiteturas modernas como GPUs, clusters heterogêneos ou computação em nuvem. Ainda assim, sua contribuição é significativa por oferecer uma base sólida e estruturada para a compreensão das arquiteturas paralelas e seus princípios fundamentais, sendo uma leitura valiosa para estudantes e pesquisadores da área.
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Aluno: Gustavo Rocha Barreto
RA: 2312573
1 – Resenha (além do resumo, aponte os pontos positivos e negativos do artigo, nesse caso do modelo proposto por Duncan) e apresentação do artigo A Survey of Parallel Computer Architectures 1990. Coloque imagens no resumo.
R:
O artigo de Duncan é uma revisão abrangente sobre arquiteturas de computadores paralelos, escrita com o objetivo de criar uma visão unificada e didática de um campo que, na época, estava em rápida expansão. O autor começa discutindo as limitações da classificação de Flynn, que considerava apenas o número de fluxos de instruções e dados (SISD, SIMD, MISD e MIMD). Duncan argumenta que esse modelo é útil, mas insuficiente para descrever a complexidade das arquiteturas modernas, como os processadores vetoriais e as arquiteturas híbridas que estavam sendo desenvolvidas.
Para resolver esse problema, é proposto uma nova taxonomia que leva em conta aspectos mais estruturais e funcionais, como o tipo de sincronismo, a forma de comunicação entre processadores, o uso de memória compartilhada ou distribuída e a organização dos dados e instruções. A partir disso, ele apresenta uma classificação visual que organiza as principais arquiteturas: vetoriais, SIMD, associativas, sistólicas, MIMD com memória compartilhada, MIMD com memória distribuída e híbridas, além de paradigmas como dataflow, reduction e wavefront arrays.
Entre os pontos positivos do modelo proposto por Duncan, destacam-se:
Por outro lado, alguns pontos negativos também podem ser observados:
Em resumo, o artigo de Ralph Duncan representa um marco na organização conceitual das arquiteturas paralelas, servindo como uma ponte entre o modelo simplificado de Flynn e as classificações mais modernas e detalhadas. Seu trabalho foi essencial para consolidar o entendimento de como diferentes arquiteturas se relacionam e como podem ser analisadas dentro de um mesmo espectro. Apesar de suas limitações temporais, o modelo de Duncan continua sendo uma referência teórica importante para compreender os fundamentos da computação paralela.
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O artigo “A Survey of Parallel Computer Architectures” de Ralph Duncan, publicado em 1990, oferece um panorama das arquiteturas de computação paralela, buscando criar uma estrutura coerente para um campo que era, na época, diversificado e confuso.
O autor começa discutindo os problemas de terminologia e taxonomia. Ele propõe uma definição para arquitetura paralela que exclui características de paralelismo de baixo nível, como o pipelining de instruções e múltiplas unidades funcionais de CPU, para que o termo mantenha sua utilidade. Ele também aponta que a popular taxonomia de Flynn é insuficiente, pois não consegue acomodar graciosamente arquiteturas como os processadores vetoriais com pipelining.
Para resolver essas questões, Duncan propõe sua própria taxonomia de alto nível, que pode ser visualizada em um diagrama. A taxonomia divide as arquiteturas em duas categorias principais, com base no seu princípio de coordenação:
Arquiteturas de Memória Distribuída: Conectam nós de processamento com sua própria memória local, e a comunicação entre eles ocorre por meio de passagem explícita de mensagens. O artigo descreve várias topologias de rede, como anel, malha, árvore e hipercubo.
Arquiteturas de Memória Compartilhada: Coordenam a execução fornecendo uma memória global que cada processador pode acessar. Problemas como sincronização de acesso e coerência de cache devem ser resolvidos. As interconexões podem ser por barramento, crossbar ou redes de interconexão multiestágio (MINs).
O artigo também discute os Paradigmas Arquitetônicos Baseados em MIMD, que são arquiteturas com princípios MIMD, mas com um princípio organizador distinto. Esses paradigmas incluem:
Resenha do Artigo e do Modelo de Duncan
O modelo proposto por Ralph Duncan para classificar arquiteturas paralelas é uma tentativa notável de organizar um campo complexo, e sua abordagem tem pontos fortes e limitações.Pontos Positivos
Pontos Negativos (do modelo de 1990)
Em resumo, a taxonomia de Duncan é uma ferramenta histórica e conceitual poderosa, que cumpriu seu objetivo de organizar o campo da computação paralela em sua época. Suas limitações refletem sua natureza de alto nível e a rápida evolução tecnológica que ocorreu desde sua publicação.
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Prof. André Luiz Przybysz Arquitetura de Computadores A Survey of Parallel Computer Architectures 1990. Nome dos Alunos Aluno1: Douglas Silva Monteiro
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1 – Resenha(além do resumo, aponte os pontos positivos e negativos do artigo, nesse caso do modelo proposto por Duncan) e apresentação do artigo A Survey of Parallel Computer Architectures 1990. Coloque imagens no resumo.
Publicado em fevereiro de 1990, o artigo de Ralph Duncan oferece uma pesquisa e um tutorial sobre as diversas arquiteturas de computadores paralelos existentes até aquela data. O autor busca organizar a diversidade de tecnologias de processamento paralelo em um esquema compreensível, especialmente para os não especialistas.
O artigo começa abordando a dificuldade de definir e classificar as arquiteturas paralelas. Duncan propõe uma taxonomia que preserva elementos úteis da clássica taxonomia de Flynn (baseada em fluxos de instrução e dados) , mas que também consegue acomodar arquiteturas mais recentes, como processadores vetoriais em pipeline, que não se encaixam perfeitamente no modelo de Flynn.
A taxonomia de alto nível proposta no artigo (Figura 1) divide as arquiteturas paralelas em três categorias principais:
Arquiteturas Síncronas: Coordenam operações concorrentes em “lockstep” (passo a passo), por meio de clocks globais ou unidades de controle centralizadas.![]()
Figura 1: Figure 1. High-level taxonomy of parallel computer architectures.
Arquiteturas MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data): Empregam múltiplos processadores que executam fluxos de instruções independentes e autônomos em dados locais. São caracterizadas pelo controle de hardware descentralizado e assíncrono.![]()
Figura 2: Figura 2: Arquiteturas MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data)
Paradigmas Arquitetônicos Baseados em MIMD: Categoria que descreve arquiteturas com princípios organizacionais distintos, mas fundamentalmente baseadas na operação assíncrona do MIMD.
O artigo conclui que as arquiteturas paralelas não são apenas coleções de hardware, mas incorporam princípios organizacionais fundamentais para a execução concorrente, formando um espectro coerente de alternativas.Pontos Positivos e Negativos do ArtigoPontos Positivos
Pontos Negativos
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Aluno: Victor Marque Ferreira _______________________________________________________________________________________ 1 – Resenha (além do resumo, aponte os pontos positivos e negativos do artigo, nesse caso do modelo proposto por Duncan) e apresentação do artigo A Survey of Parallel Computer Architectures 1990. Coloque imagens no resumo.Resumo
O artigo “A Survey of Parallel Computer Architectures”, publicado por Ralph Duncan em 1990, apresenta uma análise e uma nova proposta de taxonomia (classificação) para as arquiteturas de computadores paralelos. O autor argumenta que a classificação clássica de Flynn (SISD, SIMD, MISD, MIMD), embora fundamental, era limitada e não conseguia mais abranger adequadamente a diversidade de máquinas paralelas que surgiram ao longo da década de 1980.
A taxonomia de Duncan é mais abrangente e foca em critérios como sincronização, topologia de interconexão e paradigmas de execução. Ele propõe uma classificação hierárquica que expande as categorias de Flynn, notavelmente:
Em suma, Duncan não substitui Flynn, mas oferece uma visão mais refinada e detalhada, necessária para entender a variedade de sistemas paralelos complexos que estavam sendo desenvolvidos no período.
Pontos Positivos do Modelo
Pontos Negativos do Modelo
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