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• Jorge Falcón

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Arquitectura de Computadores 1. Introducción 2. La CPU 3. Lenguaje Máquina 4. La Memoria 5. Sistemas de Entrada/Salida  6. Mejora del Rendimiento 7. Arquitecturas RISC Arquitectura de Computadores

Mejora del Rendimiento - 1

Arquitectura de Computadores 6. Mejora del Rendimiento 1. CPU Segmentada (Pipeline) 1.2 Un ejemplo: DLX 2. Memoria Caché

Arquitectura de Computadores

Mejora del Rendimiento - 2

Segmentación (Un ejemplo: DLX)

La CPU

 Vamos a ver una simplificación (sin tener en cuenta instrucciones multiciclo, MMU, etc.)  Arquitectura RISC load/store  Arquitectura Harvard de memoria  5 etapas  IF:

Extracción de la instrucción

 ID:

Decodificación / Acceso a registros

 EX:

Ejecución / Cálculo de operandos

 MEM:

Acceso a memoria

 WB: registros)

Write Back (escritura en

 Cada etapa en un ciclo de reloj

Arquitectura de Computadores

Mejora del Rendimiento - 3

...DLX

MUX

Dato de Mem. Dato a Reg.

D-caché

32

Lectura / Escritura

Almacenar Reg.

5

32

Registros

32

Reg. Instr.

I-caché

5

ALU Output

Actualizar PC

ALU

Unidad de Saltos

ALU Input 1

PC

Salto

ALU Input 2

Nuevo PC 32

ALU Input 3

Pipeline

Escritura en registros

IF

ID

Arquitectura de Computadores

EX

32

MEM

WB

Mejora del Rendimiento - 4

Pipeline

...DLX

 IF: Extracción de la instrucción IR = I_Cache [PC]

IR es el Registro de Instrucción

PC = PC+4

PC es el Contador de Programa

 ID: Decodificación / Acceso a registros 1 Subciclo: Decodificar instrucción 2 Subciclo: ALU_Input[1..2]= Registros (IR [25-21 , 20-16]) ó ALU_Input[3]

= IR[15-0]

(Dir. Inmediatos) ó

Nuevo PC

= Dir_Salto

(en instrucciones de salto)

Arquitectura de Computadores

Mejora del Rendimiento - 5

Pipeline EX

...DLX Ejecución / Cálculo de operandos Obtener ALU_Output  operación aritmética/lógica  dirección de memoria …

MEM

Acceso a memoria Dato_a_Registro

= ALU_Output

ó

D_Cache [ALU_Output] = Almacenar_Reg

WB

Write Back (escritura en registros) Registros[] = Dato_a_Registro

ó

Registros[] = Dato_de_Mem

Arquitectura de Computadores

Mejora del Rendimiento - 6

...DLX

Pipeline

DLX Instrucciones Típicas INSTRUCCIÓN

OPERACIÓN

EJEMPLO

NOP LW

Reg, Dir

(Reg