La segmentación (en inglés pipelining, literalmente 'tubería' o 'cañería', o data pipeline[1]) es un método por el cual se consigue aumentar el rendimiento de algunos sistemas electrónicosdigitales. Se usa principalmente en los microprocesadores.
El nombre, por analogía, viene de que para impulsar el gas en un oleoducto a la máxima velocidad posible es necesario dividir el oleoducto en tramos y colocar una bomba que dé un nuevo impulso al gas. El símil con la programación existe en que los cálculos deben ser registrados o sincronizados con el reloj cada cierto tiempo para que la ruta crítica (tramo con más carga o retardo computacional entre dos registros de reloj) se reduzca.
La ruta crítica es en realidad la frecuencia máxima de trabajo alcanzada por el conjunto. A mayor ruta crítica (tiempo o retraso entre registros) menor es la frecuencia máxima de trabajo y a menor ruta crítica mayor frecuencia de trabajo. La una es la inversa de la otra. Repartir o segmentar equitativamente el cálculo hace que esa frecuencia sea la óptima a costa de más área para el almacenamiento o registro de los datos intervinientes y de un retraso o latencia (en ciclos de reloj/tiempo) en la salida del resultado equivalente al número de segmentaciones o registros realizados. La ventaja primordial de este sistema es que, tal y como se muestra en la imagen, una vez el canal (pipe) está lleno, es decir, después de una latencia de cuatro en la imagen, los resultados de cada comando vienen uno tras otro cada flanco de reloj y sin latencia extra por estar encadenados dentro del mismo canal. Todo esto habiendo maximizado la frecuencia máxima de trabajo.
Detalle de la segmentación de instrucciones.
El alto rendimiento y la velocidad elevada de los modernos microprocesadores, se debe, principalmente a la conjunción de tres técnicas:
La segmentación consiste en descomponer la ejecución de cada instrucción en varias etapas para poder empezar a procesar una instrucción diferente en cada una de ellas y trabajar con varias a la vez.
En el caso del procesador DLX podemos encontrar las siguientes etapas en una instrucción:
Cada una de estas etapas de la instrucción usa en exclusiva un hardware determinado del procesador, de tal forma que la ejecución de cada una de las etapas en principio no interfiere en la ejecución del resto.
En el caso de que el procesador no pudiese ejecutar las instrucciones en etapas segmentadas, la ejecución de la siguiente instrucción sólo se podría llevar a cabo tras la finalización de la primera. En cambio en un procesador segmentado, salvo excepciones de dependencias de datos o uso de unidades funcionales, la siguiente instrucción podría iniciar su ejecución tras acabar la primera etapa de la instrucción actual.
Otro ejemplo de lo anterior, en el caso del PIC, consiste en que el procesador realice al mismo tiempo la ejecución de una instrucción y la búsqueda del código de la siguiente.
Referencias
Data Pipeline Development(en inglés) Publicado por Dativa, recuperado el 24 de mayo de 2018
Enlaces externos
Wikimedia Commons alberga una galería multimedia sobre Segmentación.
Datos:Q1192422
Septiembre 07, 2021
segmentación, electrónica, segmentación, inglés, pipelining, literalmente, tubería, cañería, data, pipeline, método, cual, consigue, aumentar, rendimiento, algunos, sistemas, electrónicos, digitales, principalmente, microprocesadores, nombre, analogía, viene, . La segmentacion en ingles pipelining literalmente tuberia o caneria o data pipeline 1 es un metodo por el cual se consigue aumentar el rendimiento de algunos sistemas electronicos digitales Se usa principalmente en los microprocesadores El nombre por analogia viene de que para impulsar el gas en un oleoducto a la maxima velocidad posible es necesario dividir el oleoducto en tramos y colocar una bomba que de un nuevo impulso al gas El simil con la programacion existe en que los calculos deben ser registrados o sincronizados con el reloj cada cierto tiempo para que la ruta critica tramo con mas carga o retardo computacional entre dos registros de reloj se reduzca La ruta critica es en realidad la frecuencia maxima de trabajo alcanzada por el conjunto A mayor ruta critica tiempo o retraso entre registros menor es la frecuencia maxima de trabajo y a menor ruta critica mayor frecuencia de trabajo La una es la inversa de la otra Repartir o segmentar equitativamente el calculo hace que esa frecuencia sea la optima a costa de mas area para el almacenamiento o registro de los datos intervinientes y de un retraso o latencia en ciclos de reloj tiempo en la salida del resultado equivalente al numero de segmentaciones o registros realizados La ventaja primordial de este sistema es que tal y como se muestra en la imagen una vez el canal pipe esta lleno es decir despues de una latencia de cuatro en la imagen los resultados de cada comando vienen uno tras otro cada flanco de reloj y sin latencia extra por estar encadenados dentro del mismo canal Todo esto habiendo maximizado la frecuencia maxima de trabajo Detalle de la segmentacion de instrucciones El alto rendimiento y la velocidad elevada de los modernos microprocesadores se debe principalmente a la conjuncion de tres tecnicas Arquitectura Harvard arquitectura que propicia el paralelismo Procesador de tipo RISC La propia segmentacion La segmentacion consiste en descomponer la ejecucion de cada instruccion en varias etapas para poder empezar a procesar una instruccion diferente en cada una de ellas y trabajar con varias a la vez En el caso del procesador DLX podemos encontrar las siguientes etapas en una instruccion IF instruction fetch busqueda ID instruction decode decodificacion EX execution ejecucion en la unidad aritmetico logica MEM memory memoria WB writeback escritura Cada una de estas etapas de la instruccion usa en exclusiva un hardware determinado del procesador de tal forma que la ejecucion de cada una de las etapas en principio no interfiere en la ejecucion del resto En el caso de que el procesador no pudiese ejecutar las instrucciones en etapas segmentadas la ejecucion de la siguiente instruccion solo se podria llevar a cabo tras la finalizacion de la primera En cambio en un procesador segmentado salvo excepciones de dependencias de datos o uso de unidades funcionales la siguiente instruccion podria iniciar su ejecucion tras acabar la primera etapa de la instruccion actual Otro ejemplo de lo anterior en el caso del PIC consiste en que el procesador realice al mismo tiempo la ejecucion de una instruccion y la busqueda del codigo de la siguiente Referencias Editar Data Pipeline Development en ingles Publicado por Dativa recuperado el 24 de mayo de 2018Enlaces externos Editar Wikimedia Commons alberga una galeria multimedia sobre Segmentacion Datos Q1192422Obtenido de https es wikipedia org w index php title Segmentacion electronica amp oldid 133292698, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,
