Concepto de segmentación del procesador

Summary

El guion trata sobre el concepto de segmentación en la arquitectura de computadoras, explicando cómo la ejecución de instrucciones tradicionalmente se realiza en cinco fases, lo que puede generar ineficiencias. Se introduce la segmentación para mejorar la productividad, permitiendo que cada parte del circuito trabaje continuamente en diferentes fases de múltiples instrucciones. A pesar de los posibles problemas de sincronización y control, la segmentación, inspirada en la revolución industrial, aumenta la eficiencia y se relaciona con la producción de automóviles en cadena, reduciendo costos y mejorando el rendimiento.

Takeaways

• 🔄 El concepto de segmentación se refiere a la ejecución de instrucciones por ciclos, permitiendo que cada parte del circuito trabaje en cada ciclo.
• ⏱️ La segmentación busca mejorar la eficiencia al eliminar el tiempo de espera en que no se realiza trabajo activo, como ocurre en ciclos más cortos.
• 🛠️ Aunque algunas instrucciones solo necesitan cuatro fases, la segmentación permite que el circuito trabaje continuamente en todas las fases.
• 📈 La segmentación se compara con la revolución industrial, donde la producción en cadena y la especialización en tareas específicas incrementan la productividad.
• 🏭 La historia de la segmentación está relacionada con la fabricación de automóviles, y se atribuye a Henry Ford por su aplicación en la producción de la Ford Model T.
• 🔩 La segmentación implica que varias instrucciones compitan por recursos, lo que puede causar problemas de sincronización y control.
• 📊 En un ejemplo práctico, la segmentación se compara con el proceso de empaquetado de productos, donde la división de tareas reduce el tiempo total de producción.
• 🔄 La segmentación se ejemplifica con la cadena de montaje, donde cada fase de la instrucción se ejecuta en paralelo, permitiendo que una nueva instrucción comience antes de que la anterior termine.
• 💾 La arquitectura Harvard se menciona en relación con la segmentación, destacando la importancia de tener memorias separadas para instrucciones y datos.
• ⏲️ Los registros de desacople son esenciales en la segmentación para gestionar la información de una instrucción a otra sin mezclarla con la de otras instrucciones.

Q & A

¿Qué es la segmentación en el contexto de la instrucción de un procesador?

La segmentación, también conocida como pipeline, es un concepto que permite que diferentes fases de la ejecución de instrucciones se superpongan en tiempo, permitiendo que múltiples instrucciones estén en diferentes etapas de su ejecución en paralelo, lo que aumenta la eficiencia y el rendimiento del procesador.

¿Cuál es la principal desventaja de no utilizar segmentación en la ejecución de instrucciones?

Sin segmentación, cada instrucción debe completar todas sus fases secuencialmente antes de que comience la siguiente, lo que puede causar tiempos de espera ineficientes y una utilización del circuito de datos no continua.

¿Cómo se relaciona la segmentación con la revolución industrial?

La segmentación en la fabricación de procesadores es similar a la división del trabajo en la revolución industrial, donde cada trabajador se especializa en una sola tarea, permitiendo una producción más eficiente y rápida.

¿Por qué se introducen problemas de sincronización y control en sistemas con segmentación?

Con la segmentación, varias instrucciones pueden estar en ejecución al mismo tiempo, lo que puede llevar a conflictos por el acceso a recursos compartidos, como registros o memoria, y a problemas de control en la gestión de instrucciones como bifurcaciones.

¿Cómo se compara el tiempo de ejecución de una instrucción en un sistema con segmentación versus uno sin segmentación?

En un sistema sin segmentación, cada instrucción debe esperar a que todas las fases de la anterior terminen antes de comenzar, mientras que en un sistema con segmentación, las instrucciones se superponen en tiempo, lo que reduce el tiempo total de ejecución de instrucciones consecutivas.

¿Qué es un 'retraso en los registros de desacople' en un sistema de segmentación?

Los registros de desacople son componentes que se utilizan en un pipeline para gestionar la información de una instrucción mientras esta se mueve de una fase a otra, introduciendo un pequeño retardo en la ejecución para asegurar que la información se mantiene ordenada y aislada de otras instrucciones.

¿Cuál es la ventaja principal de utilizar segmentación en la arquitectura de un procesador?

La principal ventaja es la mejora en la productividad y el rendimiento, ya que permite que múltiples instrucciones estén en diferentes etapas de ejecución al mismo tiempo, lo que reduce los tiempos de espera y aumenta la eficiencia general del procesador.

¿Cómo se determina la duración del ciclo en un sistema de segmentación?

La duración del ciclo en un sistema de segmentación se establece en función de la fase más lenta de la ejecución de las instrucciones, para asegurar que todas las fases puedan completarse antes de avanzar al siguiente ciclo.

¿Qué es la memoria Harvard y cómo se relaciona con la segmentación?

La memoria Harvard es una arquitectura de computadora que tiene memorias separadas para instrucciones y datos. Esto se relaciona con la segmentación porque permite que los datos y las instrucciones se manejen de manera más eficiente en un sistema de pipeline, ya que se pueden acceder de manera paralela sin interferir entre sí.

¿Cómo se calcula el rendimiento de una máquina con segmentación en comparación con una máquina sin segmentación?

El rendimiento se calcula como la inversa del tiempo de ejecución. En una máquina con segmentación, aunque cada instrucción puede tardar más en ejecutarse individualmente debido a los retardos en los registros de desacople, el tiempo total para completar varias instrucciones es menor, lo que resulta en un rendimiento mayor.

Outlines

00:00

🔄 Eficiencia en la ejecución de instrucciones

El primer párrafo explica la importancia de la segmentación en la ejecución de instrucciones de una CPU. Se menciona que tradicionalmente, las instrucciones se ejecutan en cinco fases, lo que puede causar ineficiencia ya que no todas las instrucciones requieren todas las fases. Se introduce el concepto de ciclo de datos multi-ciclo, que busca mejorar esta eficiencia al ejecutar cada fase en un ciclo separado, eliminando así los tiempos de espera. Además, se compara con procesos industriales, como la fabricación de automóviles, para ilustrar cómo la segmentación puede mejorar la productividad.

05:00

🏭 La revolución industrial y la segmentación

El segundo párrafo profundiza en la analogía entre la segmentación en la fabricación de automóviles y la ejecución de instrucciones en una CPU. Se explica cómo la especialización de los trabajadores en una fase específica del proceso de producción, tal como fue implementada por Henry Ford, mejora la eficiencia y reduce los costos. Este concepto se aplica a la segmentación de instrucciones, donde cada parte del circuito trabaja en una fase específica de la ejecución de una instrucción, permitiendo que múltiples instrucciones se ejecuten simultáneamente en diferentes fases.

10:00

⚙️ Funcionamiento del segmentado de instrucciones

El tercer párrafo describe el funcionamiento detallado del segmentado de instrucciones, también conocido como pipeline. Se explica cómo cada fase de la ejecución de una instrucción se puede ejecutar en paralelo con las fases de otras instrucciones, permitiendo una mayor eficiencia. Se ilustra con un ejemplo de cómo la carga de una máquina sin segmentación requiere que todas las fases de una instrucción se completen antes de comenzar con la siguiente, mientras que en una máquina con segmentación, una nueva instrucción puede comenzar en cada fase una vez que la instrucción anterior ha avanzado a la siguiente.

15:01

💡 Implementación del circuito segmentado

El cuarto párrafo se centra en la implementación física del concepto de segmentación en un circuito de datos. Se discute cómo se organizan las diferentes etapas del proceso de ejecución de instrucciones dentro del circuito y se introducen los registros de desacople, que son esenciales para gestionar la información entre las diferentes etapas sin mezclarla. Se menciona también el impacto de estos registros en el tiempo de ejecución de las instrucciones y cómo se calcula el rendimiento de la máquina.

20:02

⏱️ Consideraciones de rendimiento y tiempo de ciclo

El último párrafo aborda la importancia de la planificación del tiempo de ciclo en una máquina con segmentación. Se destaca la necesidad de establecer el tiempo de ciclo basado en la etapa más lenta para garantizar que todas las fases se ejecuten eficientemente. Se discute cómo la lectura y escritura en el banco de registros se realiza en diferentes mitades del ciclo para permitir que los resultados de una instrucción sean utilizados inmediatamente por otra. Finalmente, se calcula el rendimiento teórico de la máquina con segmentación y se compara con el rendimiento de una máquina sin segmentación, demostrando una mejora significativa en el rendimiento.

Keywords

💡Segmentación

La segmentación, también conocida como pipelining en inglés, es una técnica utilizada en la arquitectura de computadoras para mejorar la eficiencia en el procesamiento de instrucciones. Se refiere a la división del ciclo de vida de una instrucción en varias fases, permitiendo que múltiples instrucciones se ejecuten simultáneamente en diferentes fases. En el guion, se menciona que la segmentación busca que todo el circuito trabaje en cada ciclo, en lugar de tener un tiempo de espera inactivo, lo que aumenta la productividad y se compara con la revolución industrial y la fabricación en cadena.

💡Ciclo de datos

El ciclo de datos es el proceso por el cual una instrucción pasa por las diferentes fases de ejecución en una CPU. Se compone de varias fases como la fetch, decode, execute, memory access y write-back. En el guion, se discute cómo el ciclo de datos se ve afectado por la segmentación, ya que permite que cada fase del ciclo trabaje de manera paralela con otras instrucciones en diferentes fases.

💡Fase de ejecución

Las fases de ejecución son los pasos individuales que una instrucción debe completar durante su ciclo de vida en una CPU. Estas incluyen la adquisición de la instrucción, su decodificación, la ejecución de la operación, el acceso a la memoria y la escritura de los resultados. En el guion, se destaca cómo la segmentación permite que cada fase de ejecución de una instrucción se active en un ciclo, mejorando la eficiencia general del sistema.

💡Ineficiencia

La ineficiencia en el contexto del guion se refiere a la falta de optimización en el uso del tiempo y los recursos del procesador. Se menciona que el ciclo de datos tradicional puede tener fases inactivas donde no se realiza trabajo, lo que resulta en una utilización del tiempo y los recursos no óptima. La segmentación busca solucionar esta ineficiencia al asegurar que el circuito trabaje continuamente en cada ciclo.

💡Multi ciclo

El multi ciclo es una arquitectura de CPU donde cada fase del ciclo de datos se ejecuta en un ciclo de reloj separado. Esto contrasta con la segmentación, donde se busca que cada ciclo de reloj ejecute todas las fases de una o más instrucciones. En el guion, se menciona que el multi ciclo intenta paliar la ineficiencia del reloj más corto, pero aún así no es tan eficiente como la segmentación.

💡Reloj

En el guion, el término 'reloj' se refiere a la señal de tiempo que coordina las operaciones en una CPU. Se discute cómo la segmentación elimina el tiempo de espera inactivo, ya que cada fase del ciclo de datos se ejecuta en un ciclo de reloj, en lugar de tener un reloj más corto que limita la eficiencia.

💡Ejecución paralela

La ejecución paralela es el proceso de ejecutar múltiples instrucciones en paralelo, aprovechando diferentes fases del ciclo de datos. En el guion, se destaca cómo la segmentación permite la ejecución paralela, ya que diferentes partes del circuito trabajan en diferentes fases de instrucciones diferentes, lo que aumenta la productividad.

💡Problemas de sincronización

Los problemas de sincronización surgen cuando varias instrucciones compiten por el mismo recurso en paralelo, lo que puede causar conflictos. En el guion, se menciona que la segmentación puede dar lugar a estos problemas, ya que varias instrucciones pueden necesitar acceder a los mismos registros o recursos al mismo tiempo.

💡Control de flujo

El control de flujo se refiere a la gestión de la secuencia en la que se ejecutan las instrucciones en una CPU. En el guion, se discute cómo la segmentación puede complicar el control de flujo, ya que se deben gestionar múltiples instrucciones en diferentes fases, lo que puede requerir una mayor complejidad en la lógica de control.

💡Desacoplar

Desacoplar en el contexto del guion se refiere a la técnica de usar registros intermedios para transferir la información de una fase a otra en el ciclo de datos segmentado. Esto ayuda a mantener la información de las instrucciones separadas y evita la mezcla de datos. Se menciona que los registros de desacoplar son necesarios para gestionar la información en el circuito segmentado.

Highlights

Se discute el concepto de segmentación en el ciclo de datos de la instrucción.

Se menciona la ineficiencia en el ciclo de datos tradicional debido a que no todas las instrucciones requieren las cinco fases.

Se introduce la idea de multi ciclo para paliar la ineficiencia del reloj más corto.

Se explica cómo el concepto de segmentación mejora la productividad al terminar una instrucción por ciclo.

Se describe el problema de sincronización y control que surgen con la segmentación.

Se utiliza el ejemplo de la fabricación de cajas para ilustrar la eficiencia de la segmentación.

Se detalla la fase de decodificación y búsqueda de operadores en el ciclo de datos.

Se explica la fase de ejecución de operaciones y su importancia en el ciclo.

Se discute la fase de acceso a memoria y su rol en el ciclo de datos.

Se menciona la fase de escritura de resultados y cómo se almacenan los resultados en el banco de registros.

Se compara el rendimiento de máquinas con y sin segmentación en términos de tiempo de ejecución.

Se introduce la revolución industrial y su relación con el concepto de segmentación.

Se atribuye el crédito de la segmentación a Henry Ford y su aplicación en la fabricación del Ford Model T.

Se discute cómo la segmentación reduce los costos de producción y mejora la eficiencia en la fabricación de automóviles.

Se explica cómo la segmentación permite la ejecución paralela de operaciones en el camino de datos.

Se mencionan los problemas que surgen con la segmentación, como la competencia por recursos y la sincronización.

Se describe la organización del circuito en una arquitectura Harvard con memoria para instrucciones y datos.

Se discuten los retardos introducidos por los registros de desacople en el camino de datos segmentado.

Se calcula el rendimiento teórico de la máquina con segmentación y se compara con la máquina sin segmentación.

Transcripts

vamos a abordar en el texto del tema

para el mismo nivel de instrucción el

concepto de segmentación

hasta la fecha se ha visto el camino de

datos un ciclo en el que ya se vio que

las instrucciones se ejecutan en cinco

fases sin embargo el ciclo es único y

tiene tamaño suficiente suficientemente

largo para ejecutar esas cinco fases

esto nos lleva a una cierta ineficiencia

dado que

no todas las instrucciones cubren esas

cinco fases lo hacen las instrucciones

lw pero en el resto de las instrucciones

sw y tipo de ocupan cuatro fases

edificación estrés etcétera por lo tanto

se produce una deficiencia desde el

punto de vista de que hay un tiempo de

espera en el que no se hace trabajo

activo hasta que se termina

después vimos la

después vimos determinados multi ciclo

en el que la idea es intentar paliar esa

ineficiencia del reloj más corto que en

este caso es del tamaño

una fase por lo tanto cada fase se

ejecutará en un ciclo esto elimina ese

tiempo de espera

en el que no se puede hacer nada dado

que sin instrucción su edificación

termina su ejecución en tres fases en el

siguiente ciclo se podrá iniciar la

ejecución

una nueva instrucción

así como el camino un ciclo dentro de un

ciclo se ejecutan todas las fases y está

activo de alguna manera todo el circuito

en el camino datos multi ciclo por

contra en cada ciclo solo trabaja una

parte del camino de datos una parte del

circuito el que corresponde a la fase

que está en ejecución

en contraposición con ambos pues aparece

el concepto de segmentación

la segmentación es lo que nos hace es

pensar en términos de productividad se

trata de terminar una instrucción por

ciclo se trata de que todo el circuito

trabaje en cada ciclo no solo la parte

correspondiente una fase de ejecución de

una instrucción sino intentar que

trabaje todo el circuito durante todos

los ciclos y para eso hay que tener

que las fases de ejecución de las

instrucciones guardan cierto equilibrio

esto es bueno para lograr un buen

resultado y además vamos a ver que

aparecerán problemas que antes no

existían

porque tendremos varias instrucciones

compitiendo por un mismo recurso podemos

tener problemas de sincronización en el

acceso a los datos

que se quiere utilizar un dato que hago

está generado y podrán aparecer

problemas de control

en la gestión de las bifurcaciones y los

altos

vamos allá

si pensamos en un proceso por ejemplo el

relleno de cajas con un determinado

producto y su envoltorio y apilamientos

/ también de este proceso en cinco fases

y suponiendo que queda la fase 6 que

tarda en realizar 10 segundos en un

concejo segmentado tendríamos una

primera fase en la que se monta a caja

vacía perfectamente abierta

en los 10 segundos siguientes se

rellenan en la siguiente fase se cierra

hermética algo que también tiene

segundos la siguiente fase se envuelve

se tardará también tiene segundos y en

la siguiente fase

se apila y está lista con lo cual

establecemos que aceptar los 50 segundos

pero esa caja termina

cuánto se tarda en tener la siguiente

caja terminada pues

el proceso no ha segmentado hasta que no

se termina la primera caja no se puede

empezar la siguiente y por lo tanto la

siguiente caja estará terminada en 50

segundos a partir de los primeros 50 que

tardo la primera caja por lo tanto total

dos cajas terminadas en 50 segundos

porque ahora tendremos 10 segundos nueva

caja abierta

rellenarla 10 segundos cerrarán otros 10

segundos

10 segundos y finalmente apilar los

otros 100 en total dos cajas terminadas

vamos a repasar entonces de la misma

manera que hemos visto el proceso no

segmentado las fases de ejecución de una

instrucción en primer lugar está en la

fase de ser del color de programa sale

la dirección de memoria en la que está

almacenada la instrucción y se tiene que

ir a memoria buscarla y se puede

almacenar un registro de estudios y

siete en cualquier caso se le envía

segunda fase de codificación y búsqueda

de operados código de operación y que

están los 6 bits de mayor peso de la

instrucción

se envía a la unidad de control y además

se accede al banco de registros para

aislar los operados que se quieran

utilizar durante la fase de ejecución

fase 3 fase de ejecución operación en la

que se hará una operación larga resta

operación psicológica lo que corresponde

tercera fase cuarta fase perdón acceso a

memoria

se lee o se escribe

operando

valor de memoria

finalmente right back escritura de los

resultados se almacenan resultados en el

banco estas son las cinco fases que

habíamos estado viendo

hemos hecho coincidir también en el

símil anterior de la caja con cinco

fases

vamos a ver cómo sería el trabajo con

las cajas pero

segmentar el concepto de segmentación

tiene mucho que ver

la revolución industrial de hecho emana

de la

industrial se trata de buscar la

fabricación en cadena donde tenemos

diferentes operarios pero cada uno está

únicamente especializado en una fase de

la elaboración

en un paso muy concreto

así pues seguimos teniendo una primera

fase en la que se

plantea se pone una caja abierta y se

prepara

en una segunda fase la primera caja pasa

a un segundo individuo que también es 10

segundos la rellena pero además el

primer individuo puede ir preparando una

nueva caja abierta cuando la primera

caja pasa a la tercera fase y un

operario la tierra

la segunda caja pasa a la segunda fase y

se puede rellenar y se puede iniciar una

tercera caja que se puede ir preparando

a dieta

cuando la primera caja pasa a la cuarta

fase y es envuelta la caja se cierra la

tercera se rellena y se puede

en el proceso una nueva cuarta caja

para ir construyendo la dieta y

finalmente en una quinta fase aplicamos

la primera caja mientras la segunda de

segunda la tercera cerrada la puerta

rellena la quinta

una nueva quinta caja

abierta total en 50 segundos tenemos la

primera caja pero a diferencia del caso

anterior donde hasta que no pasan otros

50 segundos

no se tiene otra caja terminada

que no se comienza con ella ahora la

siguiente caja estará terminada en tan

sólo 100 segundos por lo tanto cuando

tardaremos en tener dos cajas terminadas

60 segundos y en los 10 segundos

siguientes podremos tener una tercera

caja por tanto 70 segundos tendremos 3

80 segundos tendremos cuatro en 90

segundos tendremos 5 y así sucesivamente

es decir cada 10 segundos

una caja

esta es la ventaja del concepto de

segmentación en inglés pipeline

y que me de eminem en términos de

producto

la segmentación

tiene que ver con la revolución

industrial como hemos dicho antes y se

atribuye a henri ford

para la fabricación del forte que se

fabricó desde 1908 hasta 1920

existe documentación que indicaría que

posiblemente rams haber el jules para la

fabricación de

modelo vehículo oldsmobile en 1901

patentó un sistema muy similar sin

embargo el crédito se lo ha llevado

henri ford por cuestiones históricas la

cuestión es que el forte fue el coche

que el automóvil que hacer con

precisamente el automóvil del público de

masas hasta la llegada del fuerte

el automóvil era artículos

y esto tiene que ver con este concepto

de segmentación de fabricación en cadena

y la reducción de costes que supone

por ejemplo muy muy simple si uno tiene

a todos los operarios de la fábrica

ocupados en fabricar un coche y en un

día se fabrica un coche es el coche

tiene que pagar el salario de todos esos

operarios y del mantenimiento de la

fábrica etcétera etcétera de ese día

y uno logra fabricar más de un coche en

ese día

precio de los coches puede ser menor

para poder pagar a todo el mundo si uno

logra fabricar unos cuantos coches el

precio va bajando y esto es lo que se

consigue

el procesado segmentado de acuerdo

entonces básicamente la segmentación o

timeline es una técnica que permite

solapar la ejecución de operaciones en

un camino de datos entonces como ya

hemos visto que tenemos la ejecución

dividida en fases pues vamos a

establecer

y cada parte del camino de datos que

ejecuta esas fases va a ser nuestro

operario especializado de la cadena de

montaje y por lo tanto vamos a tener una

parte del circuito con el la circuitería

necesaria para ejecutar unas fases de

esa instrucción y lo que vamos a hacer

al igual que ocurre en la cadena de

montaje es que cuando la instrucción

pasa a la siguiente fase cargaremos

una nueva instrucción en la fase

anterior dentro del circuito

en un instante determinado te tendremos

que cada parte del camino de datos está

procesando una fase de ejecución de una

instrucción de una etapa de una

instrucción distinta

y de esta manera lograremos que todas

las partes del circuito se encuentren

por eso lograremos ese objetivo que se

había planteado

el lograr que todos los elementos del

camino datos trabajen de manera continua

problemas los que anunciamos antes un

ejemplo

si tenemos a la vez una instrucción en

fase de escritura de los resultados

puede estar escribiendo un valor en un

registro del banco de registros pero si

tenemos a la vez una instrucción en fase

de decodificar de codificación

pueden chocar en el acceso a los

registros intentando acceder al mismo

registro por ejemplo

y este es un problema que no aparecía

disponíamos 511 segmentado

como es la ejecución de una máquina sin

segmentación pues ya lo hemos visto el

set de codificación ejecución memoria

escritura de resultados y cuando se

termina la escritura de resultados se

comienza el fecha de una segunda

instrucción y cuando termina la

ejecución tras una instrucción se

comienza el fecha de la tercera

instrucción y así sucesivamente

como logramos una carga de ocupación del

circuito del canal instante del tiempo

nunca use segmentado bueno pues lo mismo

que ocurre en la cadena de montaje

comienza la ejecución de la primera

instrucción y pasa a la etapa de fecha

cuando esta instrucción pasa a la

segunda etapa que es la de codificación

podemos introducir una nueva instrucción

una segunda instrucción en la primera

etapa cuando la primera instrucción pasa

a la tercera etapa a la fase de

ejecución la segunda instrucción pasa a

la fase de codificación podemos

introducir una nueva tercera y esto

la primera instrucción pasa a la fase de

memoria la tercera pasa a la fase de

ejecución la segunda la tercera la

segunda fase de ejecución la tercera

pasa a la fase de decodificación

y cuando la primera instrucción pasará a

la fase de escritura de resultados la

segunda pasa a la fase de memoria la

tercera a la fase de ejecución la cuarta

a la fase de codificación y la quinta

quinta instrucción en fase de fecha a

partir de ese momento tendríamos el

cauce completamente cargado

siempre que termina una instrucción en

fase de rollback podemos introducir una

nueva instrucción en fase de fecha

lo que se puede ver también en este

gráfico es que a partir de la

finalización de la primera instrucción

en la máquina sin segmentación tienen

que volver a pasar cinco ciclos cinco

fases

para lograr tener una nueva instrucción

terminada es decir

si nosotros consideramos

cuando termina la ejecución de la

primera instrucción aquí

pues tienen que pasar cinco fases de

ejecución de otra instrucción para

lograr tener una nueva instrucción

completada y otras cinco para lograr

tener una nueva instrucción completada

sin embargo en el cauce se ha inventado

nosotros tenemos que terminar la

ejecución de la primera instrucción

la segunda instrucción se termina en tan

sólo una fase y la tercera se termina

sólo después se tiene completado la

cuarta un ciclo después

y se tiene que completar la quinta un

ciclo después

por lo tanto

y la ganancia

ese bien

cómo se traslada esto el circuito bueno

pues una pequeña organización de nuestro

circuito de camino datos un ciclo que

hay que recordar que es una arquitectura

harvard con una memoria para

instrucciones y una memoria para datos

pues nos lleva a esta organización donde

se pueden ver las etapas los elementos

que corresponden a cada una de las

etapas del circuito y se pueden ver las

cinco etapas separadas lógicamente el

registro el banco de registros que forma

parte de la segunda etapa pero también

de la quinta de escritura de resultados

sin embargo como hemos visto el camino a

datos multi ciclo cuando pasamos un

ciclo a otro necesitamos elementos de

almacenamiento además

y tengamos cinco instrucciones ya en

ejecución diferentes dentro de este

camino de datos cada una de ellas

una fase distinta vamos a necesitar

llevar de una fase a otra toda la

información

de la instrucción cuando nosotros

obtenemos

cuando nosotros obtenemos la

identificación de una instrucción al

final de esta etapa

después del fecha

no necesitamos todavía la información

esperando del resultado de escritura

identificación del registro de destino

para escribir un resultado esa la

necesitamos aquí y esa información por

lo tanto tiene que viajar desde esta

etapa

hasta esta que está

cinco siglos después

43 después

es decir tiene que viajar durante cinco

ciclos en el tiempo esto implica

en los espacios están estas líneas

verticales de separación lo que se

coloca son los registros del desacople

que permiten gestionar todo lo que

ocurre en el banco en el camino de datos

segmentado

además de ayudar

a llevar la información de un punto a

otro del circuito en total orden y sin

mezclar información de unas

instrucciones con otras

la utilización de estos registros tiene

forzosamente que introducir que añadir

retardo de ejecución en el circuito por

lo tanto tenemos que tener en cuenta

en la realidad la ejecución de una

instrucción va a tardar un poquito más

de lo que tarda en un cauce normal dado

que ahora tenemos que contar con el

retardo dentro de los registros que

antes no existían

por lo tanto el tiempo de ejecución de

una instrucción en un cauce se ha

comentado en la realidad es un poco

mayor que en un cauce sin segmentar

aunque en la teoría y en muchos de los

problemas no consideraremos los retardos

en los registros del xacobeo por

simplicidad sin embargo si una vez más

nos paramos a mirar en términos de

productividad aunque se tarde en

ejecutar cada instrucción

individualmente un poquito más tenemos

completadas escalas hitos y por lo tanto

ahí es donde realmente ganamos

si echamos un vistazo al cronograma y

tenemos en cuenta qué

como hemos estado viendo

con la pérdida

el acceso a memoria suponen 22 segundos

el acceso al banco de registros 1 el

acceso a la salud 2 el acceso

memoria 2 y nuevamente la se salvan los

registros 1

las cinco fases de una instrucción que

pase por esas cinco fases se ejecute en

81 segundos

tiene un cauce se ha inventado todas las

instrucciones deberán pasar forzosamente

por las cinco fases por lo tanto el

tiempo al máximo será ocho nosotros en

un cauce no se ha inventado

tendremos completada una instrucción a

los 16 nudos y una tercera

y así sucesivamente en el cauce

segmentado tendremos

la primera instrucción

completada

a los

10

la segunda los 12 y los 16

la tercera de los 14

y así sucesivamente

y este cronograma también hay que tener

en cuenta un aspecto muy importante

hay que fijarse en qué

no abordamos la etapa de decodificación

el acceso al banco de registros se hace

en la segunda parte del ciclo y no en la

primera

segunda parte del ciclo y no la primera

segunda parte del ciclo y no la primera

sin embargo en la etapa de escritura de

resultados se hace en la primera parte

del ciclo y no en la segunda

marcar esto así para que se vea

en la primera parte del ciclo

y no en la segunda y así sucesivamente

esto es porque en el banco de registros

para facilitar las cosas

en el cáncer es inventado y esto más

adelante se verá la importancia que

tienen las lecturas del banco de

registro siempre se harán en la segunda

mitad del ciclo y las escrituras en la

primera mitad del ciclo esto permitirá

que

una instrucción escriba los resultados y

se pueden utilizar

del mismo ciclo

desde otra instrucción porque se

inscribirán en la primera mitad del

ciclo y se leerá en la segunda

así pues con este tipo de retardos pues

siendo un ciclo es decir los ruedos de

los segundos dado que es la longitud lo

que tarda

más lenta en el candidato segmentado

pues tenemos que buscar cuál es la etapa

más lenta para situar ese tiempo de

reloj no podemos situarlo en 1 segundo

si tenemos etapas que duran dos o tres

en este ejemplo serían dos

la duración de las etapas más lentas y

por lo tanto estableceríamos el ciclo

tiempo de ciclo en 22 segundos igual que

caminatas

recuerdo

como decía antes todas las instrucciones

tardarán 10 segundos en ejecutar porque

realizan todas las fases

insisto despreciando el

tiempo de retardo de los registros de la

salud

bien en cuanto al rendimiento

conviene recordar que el régimen es

rendimiento es la inversa del tiempo de

ejecución

por lo tanto el rendimiento de la

máquina con segmentación respecto al

rendimiento de la máquina sin

segmentación tenga en cuenta que

rendimientos como partido por tiempo de

ejecución será igual al tiempo de

ejecución de la máquina sin segmentación

partido por el tiempo de ejecución de la

máquina con segmentación y la fórmula es

ésta que se puede ver aquí dado que el

tiempo medio ejecución con una máquina

no segmentada

para cada una de las instrucciones es de

82 segundos y que tenemos tres etapas el

resultado es de 24 mientras que la

duración del ciclo de la máquina

segmentada tal cual lo hemos definido en

el ejemplo es de 29 segundos tenemos

cinco etapas y tenemos tres

instrucciones

menos 137 por 214 y por lo tanto el

resultado final este

24 partido por 14

lo que supone

con 70 lleno de aceleración que es más

de uno con cinco y por lo tanto no está

una idea también nuevamente

el incremento en el rendimiento con esto

terminar este vídeo sobre el concepto de

segmentar