¿Qué es la canalización en arquitectura de computadoras? ¿Cuáles son las diferencias entre caché y CPU?

Answer 1

Tubería:

Esta es la técnica más simple para mejorar el rendimiento a través del paralelismo de hardware. Consiste en dividir las operaciones que se realizarán en operaciones independientes más simples, como la división de las operaciones de ensamblar un automóvil en una línea de ensamblaje.

Una tubería de procesador típica consta de 4 etapas de tubería

• Buscar instrucciones
• Decodificación de instrucciones
• Instrucción ejecutar
• Registro de reescritura de archivos / acceso a memoria.

Ventajas de la canalización:

– Paralelismo

– Ciclos más pequeños

Caché:

Los cachés son otra gran cosa para mejorar el rendimiento.

Una memoria de computadora con un tiempo de acceso muy corto utilizado para el almacenamiento de instrucciones o datos utilizados con frecuencia o recientemente.

UPC :

La Unidad Central de Procesamiento (CPU) es el componente de la computadora que se encarga de interpretar y ejecutar la mayoría de los comandos del otro hardware y software de la computadora.

Answer 2

La canalización permite que se procesen varias instrucciones en un momento dado en diferentes etapas para tener un mayor rendimiento.

Este es un ejemplo de arquitectura canalizada de 5 etapas donde en cualquier punto dado están en proceso 5 instrucciones.

La memoria caché es una pequeña memoria donde la CPU accede a ella antes de una gran memoria física. Ayuda a guardar la latencia de lectura / escritura. Hay niveles de caché L3 / L4 disponibles.

Answer 3

La canalización se refiere a dividir operaciones complejas en numerosas más pequeñas, como una línea de ensamblaje. Aunque esto aumenta la latencia, a menudo aumenta el rendimiento, especialmente si la arquitectura es superescalar , lo que significa que las instrucciones consecutivas pueden ejecutarse fuera de secuencia cuando no hay dependencia entre ellas.

Answer 4

Una computadora en su implementación más básica tiene una unidad aritmética y puede realizar una operación aritmética por ciclo de ejecución.

Una computadora conectada tiene una serie de unidades aritméticas secuenciales y simultáneas, por lo que una serie de ecuaciones complejas que involucran sucesivas instrucciones de tipo suma / múltiple / suma / multiplicación pueden realizarse simultáneamente en un ciclo de ejecución. Para hacer esto, debe tener una gran variedad de números sometidos a los mismos pasos matemáticos, aunque los números sean diferentes. Entonces, técnicamente, una tubería de profundidad N puede aumentar el rendimiento del procesador en N veces cuando tiene que realizar una larga serie de operaciones similares.

Esto es diferente a un multiprocesador que tiene múltiples unidades de ejecución, además de que cada una tiene una unidad aritmética simple o incluso canalizada.

Una CPU es un procesador.
Un caché es una unidad de memoria local especial de alta velocidad que se verifica para los datos accedidos previamente. Una CPU puede tener una memoria caché y verificar esta memoria para los datos a los que se accedió recientemente para reutilizarlos antes de realizar un proceso más largo para obtener los datos de la memoria principal. Esto ahorra tiempo para los datos de uso frecuente.

Answer 5

La canalización es como cuando configura una línea de ensamblaje, donde tiene producto en varias etapas de producción, con cada etapa trabajando en la siguiente elaboración. En una CPU, es posible que tenga una instrucción de división que puede incluir operandos en cada ciclo de reloj, luego etapas donde la primera etapa normaliza el número, la siguiente alinea los puntos decimales, la siguiente toma un recíproco, la siguiente hace una media multiplicación, el next finaliza la multiplicación, las siguientes rondas y la siguiente normaliza el resultado. Por lo tanto, puede llevar seis ciclos de reloj para un conjunto de operandos atravesar la línea de ensamblaje, pero hasta seis están en juego, por lo que el tiempo de división neto es solo un ciclo a largo plazo.

La memoria caché es una memoria local, una CPU es la unidad de procesamiento de instrucciones completa, a veces la memoria caché está en el mismo dado que la CPU, a veces en los viejos tiempos, externa.