Arquitectura Segmentada

Arquitectura Segmentada

1. Las arquitecturas segmentadas o con segmentación del cauce buscan mejorar el desempeño realizando paralelamente varias etapas del ciclo de instrucción al mismo tiempo.

2. Generalidades

   • Un ciclo de instrucción (también llamado ciclo de fetch-and-execute o ciclo de fetch-decode-execute en inglés) es el período que tarda la unidad central de proceso (CPU) en ejecutar una instrucción de lenguaje máquina.
   • Comprende una secuencia de acciones determinada que debe llevar a cabo la CPU para ejecutar cada instrucción en un programa.
   • Cada instrucción del juego de instrucciones de una CPU puede requerir diferente número de ciclos de instrucción para su ejecución.
   • Un ciclo de instrucción está formado por uno o más ciclos máquina.

3. La segmentación (pipelining) es una técnica de implementación por la cual se solapa la ejecución de múltiples instrucciones. Hoy día, la segmentación es la técnica de implementación clave utilizada para hacer CPU rápidas.

   • La segmentación es como una línea de ensamblaje: cada etapa de la segmentación completa una parte de la instrucción.
     • La productividad de la segmentación está determinada por la frecuencia con que una instrucción salga del cauce.
       • Como las etapas están conectadas entre sí, todas las etapas deben estar listas para proceder al mismo tiempo.

4. Tipos de causes

   • Unifunción: ejecutan un único proceso.
   • Multifunción: pueden ejecutar varios procesos.
   • Estáticos: en un instante determinado sólo pueden ejecutar uno.
   • Dinámicos: pueden ejecutar simultáneamente varios procesos.
   • Lineal: a cada etapa sólo le puede seguir otra etapa concreta.
   • No lineal: se pueden establecer recorridos complejos de las etapas.

5. Segmentación de instrucciones

   • Arquitectura DLX.
   • Encauzamiento de instrucciones en el DLX.
   • Parones
     • 1. por dependencia estructural.
     • 2. por dependencia de datos.
     • 3. por dependencia de control.
   • Múltiples unidades funcionales.