Segmentación

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Segmentación por Mind Map: Segmentación

1. Paralelistmo

1.1. Las arquitecturas basadas en Von Neumann presentan limitaciones técnicas en la velocidad de los procesos.

1.2. Tipos de paralelismo

1.2.1. Paralelismo interno

1.2.1.1. Segmentación

1.2.2. Paralelismo explícito

1.2.2.1. SIMD

1.2.2.1.1. Un solo flujo de instrucciones y múltiples datos

1.2.2.2. MISD

1.2.2.2.1. Varios flujos de instrucciones y uno solo de datos

1.2.2.3. MIMD

1.2.2.3.1. Arquitectura multiprocesador con varios flujos tanto de instrucciones como de datos

2. Estructuras segmentadas

2.1. Procesadores secuenciales

2.1.1. Procesador monociclo: la duración del ciclo del reloj vendrá fijada por la instrucción más lenta

2.1.2. Procesador multiciclo: la duración de la etapa más larga es la que fija el periodo del relok

2.2. Procesadores segmentados

2.2.1. Permite solapar en el tiempo la ejecución de varias instrucciones

2.2.2. Aprovecha el paralelismo a nivel de instrucción, pipelining

2.3. Encauzamiento

2.3.1. Técnica para la generación de paralelismo implícito en computadoras

2.3.2. La segmentación o Pipeline consiste en dividir una función en subfunciones independientes que se pueden realizar simultáneamente

2.3.3. Es un proceso similar a una cadena de montaje

3. Conceptos básicos de segmentación

3.1. La segmetación surgió como una técnica para el aumento de prestaciones

3.2. Ejecutando una única instrucción cada vez, el hardware está desaprovechando la mayor parte del tiempo

3.3. En cada etapa las diferentes instrucciones tienen que utilizar diferentes recursos para evitar conflictos

3.4. Ejemplo

3.5. En la etapa D, el opcode permite generar todas las señales de control necesarias

3.6. Rendimiento

3.6.1. La productividad aumenta ya que se realiza una nueva instrucción por ciclo.

3.6.2. El eitmpo de ejecución de una única instrucción empeora debido al hardware adicional que se introduce en la ruta de datos

3.6.3. Aceleración máxima al segmentar un procesador multiciclo

4. Pipelining vs Paralelismo

4.1. Pipelining: El hardware no está replicado, sólo dividido en varias etapas especializadas.

4.2. Arquitecturas paralelas: El harware si está replicado, por lo que varias operaciones pueden ejecutarse de forma simultánea.

4.3. Ejemplo

5. Resolución de riesgos en procesadores segmentados

5.1. Riesgos estructurales

5.1.1. Se producen cuando dos o más instrucciones necesitan utilizar el mismo recurso de hardware al mismo tiempo.

5.1.2. Solución: Basta con duplicar los recursos de hardware que provocan los conflictos, segmentarlos o realizar turnos para acceder a ellos.

5.2. Riesgos de datos

5.2.1. Dos o más instrucciones presentan dependencias de datos entre sí, que podrían llevar a la obtención de resultados erróneos, debido a una alteración enla secuencia de instrucciones.

5.2.2. Solución: Prevención o mecanismos de hardware, por ejemplo detener el pipelining, el data fordwarding.

5.2.3. Ejemplo : Adelantamiento (Data fordwarding)

5.3. Riesgos de control

5.3.1. Una instrucción que modifica el valor del PC todavía no lo ha hecho cuando se tiene que comenzar la ejecución de la siguiente instrucción.

5.3.2. Solución: Hardware adicional, predicción de salto estática, el compilador puede hacer rellenos de ranura.

5.3.3. Ejemplo : Predicción de salto estática