teoría del pipeline

7/24/2019 Teoría Del Pipeline

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ

TEORIA DEL PIPELINE

Laboratorio I de la Asignatura de Aruite!tura deCo"#utadoras

C$o!!e C$oue% &i!$el

'unis &otta% C$ristian

An!$irai!o Gar!(a% Ri!ardo

Gu)"*n &ar!os% +$onat,an Ra-l

.A/o de la !onsolida!i0n del &ar de Grau1

Li"a% 23 de enero del 2453



Introdu!!i0n

Para comenzar a hablar de la ejecución segmentada de instrucciones

(Pipeline), primero tenemos que tener en cuenta que este se aplica en los

procesadores con arquitectura RICS (Reduced Intruction Set Computer).

a arquitectura computacional RISC es un tipo de dise!o de CP"

generalmente utilizado en microprocesadores. #l objeti$o de dise!ar maquinas

con esta arquitectura es posibilitar la segmentación % el paralelismo en la

ejecución de instrucciones % reducir los accesos a memoria.

#sta arquitectura surgió por el hecho de que las caracter&sticas que eran

incluidas en los dise!os tradicionales de CP" para aumentar la $elocidad

estaban siendo ignoradas por los programas que eran ejecutados en ellas.

'dems, la $elocidad del procesador en relación con la memoria de la

computadora que acced&a era cada $ez ms alta. #sto conlle$o la aparición de

numerosas tcnicas para reducir el procesamiento dentro del CP", as& como

de reducir el n*mero total de accesos a memoria.



TEOR6A DEL PIPELINE

Pipeline (+uber&as) es un trmino que pertenece a la ingenier&a de sot-are %

consiste en una cadena de elementos de procesamiento ordenados de tal

manera que la salida de cada elemento es la entrada del siguiente elemento

con almacenamiento temporal de datos o buering entre todos los procesos.

#sta arquitectura es mu% com*n en el desarrollo de programas para

el intrprete de comandos, %a que se pueden concatenar comandos cilmente

con tuber&as (pipe).

+ambin es una arquitectura mu% natural en el paradigma de programación

uncional, %a que equi$ale a la composición de unciones matemticas.

Gra7i!o 458 Diagra"a de tie"#os #i#eline

1Arquitectura de Computadoras (2014). Patricia Quiroga.Pag.75

https://es.wikipedia.org/wiki/Arquitectura_(inform%C3%A1tica)

https://es.wikipedia.org/wiki/Int%C3%A9rprete_de_comandos

https://es.wikipedia.org/wiki/Tuber%C3%ADa_(inform%C3%A1tica)

https://es.wikipedia.org/wiki/Programaci%C3%B3n_funcional


https://es.wikipedia.org/wiki/Composici%C3%B3n_de_funciones

https://es.wikipedia.org/wiki/Int%C3%A9rprete_de_comandos

https://es.wikipedia.org/wiki/Tuber%C3%ADa_(inform%C3%A1tica)



https://es.wikipedia.org/wiki/Composici%C3%B3n_de_funciones

https://es.wikipedia.org/wiki/Arquitectura_(inform%C3%A1tica)



#l pipeline es com*n $erlo en sistemas operati$os multitarea %a que ejecutan

una serie de procesos de manera simultnea, los cuales son ejecutados luego

de manera secuencial mediante una administradora de tareas dndoles

dierente prioridad % capacidad de procesamiento, alternando entre este

sistema (/pipeline 0) % los dems.1

Pi#elines gr*7i!os

Se encuentran en la ma%or&a de las tarjetas gricas, el cual consiste en

m*ltiples unidades aritmticas o CP" completas, el cual implementan

$ariados escenarios de operaciones t&picas, por ejemplo, clculos de luz %

colores, la pro%ección de perspecti$a, etc.

Pi#elines de So7t9are o Tuber(as

Consiste en m*ltiples procesos ordenados de tal orma que el lujo de

salida de un proceso alimenta la entrada del siguiente proceso. Por

ejemplo, los pipelines de "ni2 (permite conectar procesos, permitiendoque la salida estndar de un proceso de alimentación sea la entrada

estndar de otro proceso).

A#li!a!iones de Pi#elines en In7or"*ti!a

• Pipelines gricos se encuentran en la ma%or&a de las tarjetas

gricas % consiste en m*ltiples unidades aritmticas o CP"s

completas que implementan $ariados escenarios de operaciones

t&picas, por ejemplo, clculos de luz % colores rende rizada

pro%ección de perspecti$a entre otros3.

2 Microprocesadores Inte (200!). "arr# ". "re#. Pag.50$55



• #n sot-are o tuber&as consiste en $arios procesos ordenados de tal

orma que el lujo de salida de un proceso alimenta la entrada del

siguiente proceso. Como, por ejemplo, los pipelines de "ni2.

Consu"o en la Aruite!tura Pi#eline

' in de reducir consumo se in$estiga una solución de compromiso entre la

resolución por etapa % la cantidad de etapas.

#l mtodo de escalamiento de capacitores est descrito para reducir la

potencia con el cual se ha sobredimensionado en las *ltimas etapas del caso

de una arquitectura Pipeline con$encional. +ambin el uso de la corrección

digital permite eliminar los eectos no deseados causados por imperecciones

en los comparadores utilizando circuitos digitales de bajo consumo % no mu%

alto costo4.

Cara!ter(sti!as de Pi#eline

Se puede hablar de ni$eles de paralelismo caracterizados de la siguiente

manera

5

6

&ulti#rogra"a!i0n : &ulti#ro!esa"iento6 #stas acciones se toman a

ni$el de Programa o +rabajo.

Tarea o Pro!edi"ientos; 'cciones que se toman dentro de un mismo

programa ejecutndose procesos independientes en orma simultnea.

Interinstru!!iones; 'cciones a ni$el de instrucción o sea dentro de

mismo proceso o tarea se pueden ejecutar instrucciones independientes

en orma simultnea.

% &rgani'acin # Arquitectura de Computadores 7 *dicin. +iiam ,taings. P-g.4%.

4*structura # ecnoog/a de Computadores (200). iego pe'. P-g. !2

5 Arquitectura de Computadores (2005). Mancia Anguita pe'. P-g. 27



Seg"enta!i0n <Pi#elining=; Se consideran la siguiente descomposición del

procesamiento6

Captación de instrucción (7etch Instruction, 7I)

8ecodiicación de la instrucción (8ecode Instruction, 8I)

Calculo de operandos (Calculate 9perands, C9) (i.e. #'s)6 Calcular la #'

de c:operando.

Captación de operandos (7etch 9perands, 79)

#jecución de instrucciones (#2ecute Instruction, #I)

#scritura de resultados (;rite 9perand, ;9)

Sobre posicionamiento de estas operaciones

Venta>as : Des?enta>as

"na lista parcial e2tra&da de a 7acultad de Ingenier&a de <onte$ideo presenta

las siguientes $entajas % des$entajas de la arquitectura de Pipeline=.

Venta>as

Permite comprender el comportamiento de entrada:salida de un sistema

como la composición del comportamiento de los iltros indi$iduales.

7acilita el mantenimiento % crecimiento

Soporte de ejecución concurrente.

7acilita la reutilización de transormaciones.

#s intuiti$o.

Relati$amente sencillo de implementar, a ni$el concurrente % secuencial.

Des?enta>as

>o son buenos para aplicaciones interacti$as.

Pueden complicarse al tener que mantener dos lujos separados pero

relacionados.

! Microprocesadores Inte. (200!). "arr# ". "re#. P-g.7%



Puede ser necesario agregar los iltros con$ersión de datos de entrada %

salida.

#s di&cil soportar interacciones basadas en e$entos.

Con!lusi0n

Se conclu%e que el importante la utilidad de Pipeline en

sistemas operati$os, %a que ejecutan una serie de

procesos de manera simultnea, los cuales son

ejecutados luego de manera secuencial mediante un

administrador de tareas dndoles dierente prioridad %

capacidad de procesamiento.



Re7eren!ias @ibliogr*7i!as

&i!ro#ro!esadores Intel8 'rquitectura, Programación e Interaz

Sptima #dición (1??=). @arr% @. @re%. #ditorial6 Prentince Aall :

Pearson. Aruite!tura de Co"#utadoras <245=8 Patricia Buiroga. #ditorial6

'laomega. Aruite!tura de Co"#utadores <244B=8 <ancia 'nguita ópez, ulio

9rtega opera, 'lberto Prieto #spinoza. #ditorial6 #diciones Paranino. Estru!tura : Te!nolog(a de Co"#utadores <244=8 8iego opez

+ala$era, 7rancisco Charin 9jeda. #ditorial6 'na%a <ultimedia

Colección.

Organi)a!i0n : Aruite!tura de Co"#utadores Edi!i0n8 ;illiamStallings. #ditorial6 Prentince Aall : Pearson.

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