Curso CC3025 Organización de computadoras y assembler

1. Organización de los sistemas de
cómputo
Organización de computadoras
Capítulo 2 - Tanenbaum

2. Agenda
1. Paralelismo
– Nivel de instrucciones
– Nivel de procesador
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3. Paralelismo
• Hacer dos o más cosas al mismo tiempo.
• Los procesadores operan a mayor rapidez y
mejoran su desempeño
• Dos formas generales:
1. Nivel de instrucciones: más instrucciones por
segundo
2. Nivel de procesador: múltiples CPU trabajando
simultáneamente.
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4. PARALELISMO A NIVEL DE
INSTRUCCIONES
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5. Paralelismo en nivel de instrucciones
• Buffer de pre-búsqueda:
–registros que almacenan instrucciones
por adelantado, desde la memoria
–Divide la ejecución de instrucciones en:
• Búsqueda
• Ejecución
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6. Paralelismo en nivel de instrucciones
• Pipeline (fila de procesamiento)
–Divide la ejecución de instrucciones en
varias partes.
–C/u con hardware dedicado
–componentes operan en paralelo
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7. Paralelismo en nivel de instrucciones
Filas de procesamiento
Fila de procesamiento de cinco etapas
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8. Paralelismo en nivel de instrucciones:
Filas de procesamiento
Estado de cada etapa en función del tiempo
(9 ciclos de reloj)
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9. Pipelining is Natural!
• Laundry Example
• Ann, Brian, Cathy, Dave
each have one load of clothes
to wash, dry, and fold
• Washer takes 30 minutes
• Dryer takes 40 minutes
• “Folder” takes 20 minutes
A B C D
Adapted from the lecture notes of Dr. John Kubiatowicz (UC Berkeley)
and Hank Walker (TAMU)
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10. Sequential Laundry
• Sequential laundry takes 6 hours for 4 loads
A
B
C
D
30 40 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20
6 PM 7 8 9 10 11 Midnight
T
a
s
k
O
r
d
e
r
Time
Adapted from the lecture notes of Dr. John Kubiatowicz (UC Berkeley)
and Hank Walker (TAMU)
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11. Paralelismo en nivel de instrucciones:
Filas de procesamiento
Tomando en cuenta la figura anterior:
• Si cada tiempo de ciclo de máquina es de 2ns,
¿cuánto tiempo se requiere para que una
instrucción pase por las 5 etapas? Latencia
• ¿A qué velocidad opera la máquina en MIPS?
Ancho de banda del procesador
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12. Paralelismo en nivel de instrucciones
• Arquitectura superescalar
– Dos filas de procesamiento (Pentium)
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13. Paralelismo en nivel de instrucciones:
Arquitecturas superescalares
Procesador
superescalar
con cinco
unidades
funcionales
Pentium II posee
esta estructura
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14. PARALELISMO A NIVEL DE
PROCESADOR
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15. Paralelismo en nivel de procesador:
Arreglos de procesadores
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16. Paralelismo en nivel de procesador:
Procesador vectorial
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17. Paralelismo en nivel de procesador:
multiprocesadores
a) Multiprocesador con un solo bus.
b) Multicomputadora con memorias locales.
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18. Paralelismo en nivel de procesador:
multicomputadoras
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19. CC3025 - Introducción a la organización de computadoras y assembler

20. Bibliografía
• TANENBAUM, S. Andrew Organización de
computadoras: un enfoque estructurado.
Cuarta edición. 2000. Prentice Hall. Capítulo 2
• D. Patterson, J. Hennessy, “Computer
Architecture: A Quantitative Approach”, 3rd
ed. San Francisco, CA: Morgan Kaufmann,
2003.
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