ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PIPELINING 1 PIPELINING - INTRODUCCION Definciónes básicas Ejemplos prácticos Ejemplos sobre un procesador Tiempo entre.

ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PIPARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PIPELININGELINING

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PIPELINING - INTRODUCCIONPIPELINING - INTRODUCCION

Definciónes básicasDefinciónes básicas

Ejemplos prácticosEjemplos prácticos

Ejemplos sobre un procesadorEjemplos sobre un procesador

Tiempo entre instruccionesTiempo entre instrucciones

Pipeline HazardPipeline Hazard


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PIPELININGPIPELINING– Un PIPELINE es una serie de etapas, en

donde en cada etapa se realiza una porción de una tarea. La tarea no se termina hasta el momento en que haya pasado a través de todas las etapas.

– Un PIPELINE es usado para mejorar el desempeño mas allá de lo que puede ser alcanzado con un procesamiento sin pipeline.


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PIPELINE - TROOUGHPUTPIPELINE - TROOUGHPUT– Este mecanismo incrementa el throughput -el número de instrucciones completadas por unidad de tiempo.

– No reduce la latencia -el tiempo de ejecución de una solo instrucción


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COMPLEJIDAD DEL HARDWARE COMPLEJIDAD DEL HARDWARE Y EL CONTROLY EL CONTROL

A cierto nivel usar Pipelining implica replicación de algunas funciones. Con el propósito de garantizar ejecución simultanea.


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EJEMPLO – SIN PIPELININGEJEMPLO – SIN PIPELINING

http://cse.stanford.edu/class/sophomore-college/projects-00/risc/pipelining/Source http://www.ece.arizona.edu/~ece462/Lec03-pipe/


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EJEMPLO – CON PIPELININGEJEMPLO – CON PIPELINING

http://cse.stanford.edu/class/sophomore-college/projects-00/risc/pipelining/Source http://www.ece.arizona.edu/~ece462/Lec03-pipe/


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http://arstechnica.com/articles/paedia/cpu/pipelining-1.ars/2Autor: Jon Stokes

Figure PIPELINING.4: A single-cycle processorFigure PIPELINING.4: A single-cycle processor


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Figure PIPELINING.5: A four-stage pipeline http://arstechnica.com/articles/paedia/cpu/pipelining-1.ars/2Autor: Jon Stokes

Figure PIPELINING.5: A four-stage pipelineFigure PIPELINING.5: A four-stage pipeline


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EJEMPLO EN EL PROCESADOREJEMPLO EN EL PROCESADOR

Figura 6.3 Single-cycle, nonpipelined execution in top versus pipelined execution in botton


1010

Time betwen instructions pipelinedTime betwen instructions pipelined

Time betweb instructions pipelined=Time betweb instructions pipelined=

(Time betweb instructions (Time betweb instructions nonpipelined) / Number of pipe nonpipelined) / Number of pipe stagesstages


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DEEP PIPELININGDEEP PIPELININGDeep Pipelining hace referencia a la cantidad de estados en los cuales es dividido el proceso.

En el caso del procesador estudiado se tienen 5 estado

Fetch Read register while decoding instruction Execute the operation or calculate an address Access an operand in data memory Write the result into a register


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PIPELINE HAZARDSPIPELINE HAZARDSSTRUCTURAL HAZARD

Es cuando el hardware no puede soportar la combinación de instrucciones que se desean ejecutar en el mismo ciclo de reloj.DATA HAZARD

Ocurren cuando el pipeline debe detenerse en un paso mientras que se espera que otro se completeCONTROL HAZARD:

Ocurren cuando ha necesidad de tomar una dedición basada en el resultado de una instrucción mientras esta se está ejecutando


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STRUCTURAL HAZARDSTRUCTURAL HAZARD

EJEMPLO:EJEMPLO:

Se dispone de un sistema de una Se dispone de un sistema de una sola memoria para programa y sola memoria para programa y datos-datos-

Cuando se ejecuta una cuarta Cuando se ejecuta una cuarta instrucción se darían dos accesos a instrucción se darían dos accesos a memoria al mismo tiempomemoria al mismo tiempo


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DATA HAZARDDATA HAZARD

Add $s0, $t0, $t1Sub $t2, $s0, $t3

Existe una dependencia de la segunda instrucción sobre la primera mientras está en el pipelining


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DATA HAZARD: EJEMPLODATA HAZARD: EJEMPLO

Figure 6.5: Graphical representation of forwarding. Computer Organization and Design. David A Paterson

FORWARDING O BYPASSING


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DATA HAZARD :EJEMPLODATA HAZARD :EJEMPLO

Figure 6.6 We need a stall even with forwarding when an R-format instruction following a load tries to use the data . Computer Organization and Design. David A Paterson

FORWARDING O BYPASSING AND STALL


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CONTROL HAZARDCONTROL HAZARDSon llamados tambíen branch Son llamados tambíen branch hazard.hazard.Existen dos alternativasExisten dos alternativas– STALL:STALL: Después de realizar fetch de una Después de realizar fetch de una

instrucción de salto se hace fetch de la instrucción de salto se hace fetch de la siguiente, pero no se sabe si esta siguiente, pero no se sabe si esta efectivamen va a realizars, de modo que efectivamen va a realizars, de modo que se agrega una burbujase agrega una burbuja

– PREDICT:PREDICT: una aproximación simple es una aproximación simple es asumir que el salto no va a ser tomadoasumir que el salto no va a ser tomado


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CONTROL HAZARD: STALLCONTROL HAZARD: STALL

Figure 6.7: Pipeline shwing stalling on every cibditional branch as solution to control hazard. Computer Organization and Design. David A Paterson


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CONTROL HAZARD : PREDICTCONTROL HAZARD : PREDICT

Figure 6.8: Predicting thar branches are no taken as a solution to control hazard. Computer Organization and Design. David A Paterson

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