Clase 21 y 22 - Paralelismo a nivel de instruccion

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Unformatted text preview: Pontificia Universidad Cat´olica de Chile Escuela de Ingenier´ ıa Departamento de Ciencia de la Computaci´on IIC2343 Arquitectura de Computadores Segundo Semestre 2010 Clase 21 y 22: Paralelismo a nivel de instrucci´on c circlecopyrt Alejandro Echeverr´ ıa 1. Motivaci´on Las principales mejoras en eficiencia de los computadores no ocurren s´ olo por mejoras en la tec- nolog´ ıa de construcci´ on de estos, sino tambi´ en por el desarrollo de t´ ecnicas que permiten aprovechar procesamiento paralelo en el computador. Existen distintos niveles a los cuales se puede aprovechar el paralelismo, siendo el m´ as b´asico el paralelismo a nivel de la instrucci´on. 2. Ciclo de la instrucci´on Cada instrucci´on que se ejecuta un computador pasa por un ciclo, que va desde que es selec- cionada desde memoria hasta que completa su objetivo. Este ciclo aunque es similar en todas las arquitecturas de computadores, presenta algunas variaciones, dependiendo de la complejidad de la microarquitectura y de decisiones de dise˜no. El computador b´asico Harvard (figura1), por ejemplo, tendr´ a un cierto ciclo, pero este no ser´ a exactamente igual al de una arquitectura x86 o de un PIC16F87AA 1 uU¡ ¢£¤£ ¥¦¤ U§§¨©ªª ¢£¤£ «¬ ¡¦­ U§§¨©ªª ®£§§¯ ° ± ± ± ± ± ®£§§² ± ³¬´®µ ¢©´®µ ¡¦­ ¢£¤£«¬ ®§«¬¯ u©¶ U U·¸ U ¹ u©ª¦º¤ ± ± ¡¦­ ¹ ·£ ·» ®¥µ¯ ®¥µ² ®¥µ¼ ± ± ¡¦­ U ¯ ¯ ®£¯ ®»¯ ®»² u©¶ ¹ ®£² ² ®½ u¾¡ ¢£¤£ ¥¦¤ U§§¨©ªª ½¿ ± ± ²À ²Á ·µ´Â ·£Â ·»Â ®£¯Â ®£²Â ®»¯Â ®»²Â ®¥µ¯Â ®¥µ²Â ®¥µ¼Â ®£§§¯Â ®£§§²Â ®§«¬¯Â ®µ´¯Â °Â ³¬´®µÂ ¢©´®µ ± Á ·µ´ ¿¥¬¤¨¥º ¸¬«¤ Ã Ä ¿ Å Æ ¡¦­ ½¿ ± ± ± ®µ´¯ ®¤£¤¦ª Figura 1: Diagrama computador b´ asico. El ciclo de la instrucci´on de computador b´asico Harvard, aunque es simple, presenta algunas complejidades que har´ an dif´ ıciles el an´ alisis en detalle de ´ este posteriormente requerido. Para evitar estos problemas y trabajar con un ciclo m´ as simple, se trabajar´ a con una versi´ on simplificada del computador b´asico, la cual se muestra en la figura 2. Las principales diferencias son las siguientes: Se elimin´ a el soporte de stack, eliminando el Stack Pointer y las conexi´ on del PC con memoria. Se simplifican los saltos condicionales, soportando ahora solamente el condition code Z, y la instrucci´on JEQ . Adicionalmente, esta instrucci´on realizar´ a la comparaci´ on ( A- B ) y el salto en un mismo ciclo, por lo que se elimina tambi´ en el Status Register. Se elimin´ a la conexi´ on entre la salida de memoria y el MUX B. Ahora la salida de memoria no se puede ocupar como par´ ametro en la ALU, y solo puede ser usada para cargar los registros A y B, es decir s´ olo se soportan instrucciones de transferencia desde la memoria....
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