MÓDULO 1.4 ARQUITECTURA DE SOFTWARE CON UML
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- José Ramón Naranjo Vera
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1 INGENIERÍA DE SOFTWARE II MÓDULO 1.4 ARQUITECTURA DE SOFTWARE CON UML Gabriel Tamura Cali, 2008
2 Arquitectura de Software con UML PROGRAMA 1. Motivación 2. La Taxonomía de Flynn 3. Estructura de Procesamiento 4. Estructura de Memoria 5. Redes de Interconexión 6. Arquitectura de Software 7. Estilos de Arquitectura Arquitectura de Software con UML 2
3 Motivación Qué tan importante es la eficiencia en tiempo en una solución computacional? Cuál es la incidencia que tiene la arquitectura y la estrategia de solución en la eficiencia computacional (requerimiento no funcional)? Problema ejemplo: entrega de paquetes (un vehículo, dos vehículos, velocidad constante de Costo vs. tiempo, complejidad Arquitectura de Software con UML 3
4 Motivación En muchos casos, los requerimientos no funcionales son tan importantes como los funcionales. Cuál es la complejidad algorítmica temporal de este fragmento de código? Qué estrategias se pueden usar para mejorar lo anterior? Si dispone de dos procesadores? de tres procesadores? de seis procesadores? de doce procesadores? Cuál es la relación entre los requerimientos y la arquitectura del software y sus propiedades? Arquitectura de Software con UML 4
5 La Taxonomía de Flynn 1966: Michael Flynn define su famosa taxonomía para clasificar sistemas de procesadores paralelos Basado en la fuente y cantidad de flujos distintos de instrucciones y de datos de entrada: SISD MISD SIMD MIMD Arquitectura de Software con UML 5
6 La Taxonomía de Flynn MISD (tuberías) Arquitectura de Software con UML 6
7 La Taxonomía de Flynn MISD (tuberías) Arquitectura de Software con UML 7
8 La Taxonomía de Flynn SIMD Programación paralela de datos Programación paralela de control Multiplicación de matrices en SIMD con seis procesadores: Arquitectura de Software con UML 8
9 La Taxonomía de Flynn Problemas de síncronización: Necesidad de que un procesador espere a que otro termine su procesamiento para él poder hacer el suyo (tuberías, SIMD en general) Sincronización por tiempo (actividades iguales, mismos retrasos) Sincronización por Barrera Arquitectura de Software con UML 9
10 La Taxonomía de Flynn MIMD síncrono: Máquinas sistólicas: máquinas de tubería (sistema cardiovascular) de dos dimensiones Varias etapas (cada etapa es una tubería) Cada etapa recibe como entrada la salida de la anterior: varios flujos de entrada de datos Arquitectura de Software con UML 10
11 La Taxonomía de Flynn MIMD asíncrono Modelo de flujo de datos Nodos fuente, nodos sumidero Multiplicación de matrices en SIMD con doce procesadores: dos etapas Arquitectura de Software con UML 11
12 Escalamiento de la Taxonomía de Flynn Granularidad Tamaño de la operación que realiza cada procesador Grano fino (una sola instrucción de nivel de máquina por vez), medio (máquinas sistólicas), grueso (poca sincronzación en general) Escalamiento de procesadores a sistemas Arquitecturas Monolítica Centralizada Cliente servidor De tres capas De N capas Distribuida Arquitectura de Software con UML 12
13 Estructura de Memoria La memoria es un recurso que comparten procesadores Base del trabajo o computación cooperativo Tipos de estructura de memoria en multiprocesamiento: Memoria físicamente compartida: Cuello de botella (acceso) Memoria lógicamente compartida Memoria distribuida Arquitectura de Software con UML 13
14 Estructura de Memoria Memoria Distribuida Sistemas de redes de procesadores cada uno con su memoria (escala: base de datos distribuida) Arquitectura de Software con UML 14
15 Interconexión: Entre procesadores Entre procesadores y memorias Redes de Interconexión de Procesadores Qué fluye? Datos Información de control (sincronización) Topologías: Canal Compartido (Ethernet) Arquitectura de Software con UML 15
16 Redes de Interconexión de Procesadores Topología Interconexión completa o total: N procesadores: ( n(n-1)/2 ) enlaces Velocidad de acceso y comunicación vs. Costo Arquitectura de Software con UML 16
17 Redes de Interconexión de Procesadores Topología hipercubo de grado n (n>0): Cada procesador está conectado directamente a otros n-1 procesadores Tiene 2 n nodos (procesadores) Tiene n(n-1)/2 enlaces Balance entre Velocidad de acceso y comunicación vs. Costo Arquitectura de Software con UML 17
18 Redes de Interconexión de Procesadores Topología hipercubo: Estructura recursiva dimensional Un hipercubo de grado n+1 se construye con dos hipercubos de grado n Arquitectura de Software con UML 18
19 Redes de Interconexión de Procesadores Topología Mariposa: Reduce el número de interconexiones entre procesadores con respecto a hipercubo, pero mantiene algunas relaciones de interconectividad Arquitectura de Software con UML 19
20 Redes de Interconexión de Procesadores Topología Mariposa: Igual que el hipercubo, su estructura es recursiva Arquitectura de Software con UML 20
21 Arquitectura de Software Arquitectura de Software con UML 21
22 Arquitectura de Software Arquitectura de Software? Cuál es la naturaleza de los componentes y la relación entre ellos? Qué es un componente y qué denota? Módulo, tarea, programa, proceso? Cómo y dónde se ejecutan? En paralelo? En secuencia? Cómo se comunican? Qué significan las líneas? Sincronización, comunicación, flujo de control o combinación de ellos? Qué significan los niveles (CP es jerárquicamente superior o no cabía horizontalmente)? Cómo opera en tiempo de ejecución? Qué se entiende por arquitectura de Software Arquitectura de Software con UML 22
23 Arquitectura de Software Arquitectura de Software de un sistema computacional: Estructura o estructuras del sistema: componentes, propiedades externamente visibles y las relaciones entre ellos Propiedades externamente visibles: propiedades que un componente puede ver de los demás en cuanto a sus propias necesidades: servicios, características de desempeño, uso de recursos Vista global del sistema con información importante de análisis, toma de decisiones y reducción de riesgos Arquitectura de Software con UML 23
24 Arquitectura de Software Arquitectura de Software con UML 24
25 Qué se entiende por arquitectura de Software Arquitectura de Software Arquitectura de Software con UML 25
26 Qué se entiende por arquitectura de Software Arquitectura de Software Arquitectura de Software con UML 26
27 Arquitectura de Software Physical (Hardware) Architecture Arquitectura de Software con UML 27
28 Estilos de Arquitectura de Software Tipos Abstractos de Datos y Objetos Arquitectura de Software con UML 28
29 Estilos de Arquitectura de Software Por Capas (estratificado) Arquitectura de Software con UML 29
30 Estilos de Arquitectura de Software Blackboard o Repositorio Centralizado Arquitectura de Software con UML 30
31 Estilos de Arquitectura de Software Intérprete Arquitectura de Software con UML 31
32 Estilos de Arquitectura de Software Compilador Canónico Arquitectura de Software con UML 32
33 Estilos de Arquitectura de Software Variantes por Capas - Estratificado Arquitectura de Software con UML 33
34 Estilos de Arquitectura de Software Sistemas Basados en Reglas Arquitectura de Software con UML 34
35 Estilos de Arquitectura de Software Sistemas Basados en Reglas Arquitectura de Software con UML 35
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