Última actualización: 2026-06-22

La burbuja de paralelismo de canalización

El paralelismo de canalización divide un modelo en etapas secuenciales y coloca cada una en un grupo de dispositivos distinto, de modo que un bloque de capas en el primer dispositivo entrega su salida al siguiente, y así sucesivamente. Permite que un modelo demasiado grande para un solo acelerador abarque varios, pero paga un impuesto característico: las etapas no pueden estar todas ocupadas a la vez. Al inicio de un lote las etapas posteriores quedan inactivas esperando a que les lleguen los datos, y al final las etapas anteriores quedan inactivas mientras los últimos microlotes se vacían. Ese intervalo inactivo es la burbuja de la canalización, y esta calculadora la cuantifica.

De dónde sale la burbuja

Imagínese una cadena de montaje con ocho puestos. El primer artículo debe pasar por los puestos uno a siete antes de que el puesto ocho tenga algo que hacer; para entonces han transcurrido siete pasos en los que la cadena no estaba plenamente utilizada. Lo mismo ocurre a la inversa cuando la cadena se vacía. Para una canalización de $p$ etapas, este calentamiento y enfriamiento cuesta $p\,{-}\,1$ pasos con independencia de cuánto trabajo siga. Que ese coste fijo importe depende de cuántos microlotes fluyan tras él.

La fórmula

Con $p$ etapas de canalización y $m$ microlotes, la fracción de burbuja $B$ y la eficiencia complementaria $E$ para un calendario síncrono estándar son

El denominador es el número total de pasos de la canalización: los $m$ microlotes útiles más los $p\,{-}\,1$ pasos de llenado y vaciado. Las dos fracciones siempre suman uno, ya que cada paso es trabajo útil o burbuja.

Ejemplo resuelto

Tómese una canalización de 8 etapas alimentada con 32 microlotes por lote:

Casi el dieciocho por ciento del calendario se pierde en la burbuja, lo que deja alrededor del ochenta y dos por ciento para cómputo útil. Elevar el número de microlotes a 64 reduciría la burbuja a cerca del once por ciento, ya que el llenado fijo de siete pasos se reparte ahora sobre más trabajo.

Límites

La fórmula supone el calendario síncrono estándar, etapas de igual coste y una comunicación entre etapas lo bastante pequeña como para ignorarla. Los calendarios intercalados, que asignan varios fragmentos de etapas no contiguas a cada dispositivo, recortan la burbuja por debajo de lo que esto da, mientras que las etapas de coste desigual o las transferencias intensas entre etapas pueden empeorar la eficiencia real. El número de microlotes de aquí es también la misma magnitud que, a través del lote global, gobierna el comportamiento del optimizador —véase la calculadora de Calculadora de tamaño de lote efectivo— y el paralelismo de canalización suele combinarse con el paralelismo de datos, cuya pérdida de escalado distinta la cubre la calculadora de Calculadora de escalado de paralelismo de datos.