IF

ID

EX

MEM

WB

Arquitectura del Computador - Proyecto Final

Comparador de Rendimiento:
Procesador Monociclo
vs Procesador Segmentado (Pipeline de 5 Etapas)

Algenis De los Santos LopezChristopher Enrique Marrero LirianoEnmanuel Santos DiazFrainer EncarnacionOliver Abreu Mateo

Los Ingenieros

T_CPU = I × CPI × T_ciclo

Speedup = T_mono / T_pipe

1/8

Seccion 01

Como se Mide el Rendimiento de un Procesador

PresentadorAlgenis De los Santos Lopez

Tiempo de Ejecucion

El tiempo que tarda un programa en completarse. Es la metrica mas directa del rendimiento.

CPI (Cycles Per Instruction)

Ciclos promedio necesarios para ejecutar una instruccion. Monociclo: CPI = 1 pero ciclo largo.

Frecuencia del Reloj

Ciclos por segundo (Hz). Mayor frecuencia = ciclos mas cortos = potencialmente mas rapido.

Formula del Tiempo de CPU

T_CPU = I × CPI × T_ciclo

T_CPU = (I × CPI) / f

Analisis de Rendimiento

1,000 instrucciones: carga de trabajo moderada.

CPI bajo (1.0): procesador eficiente o instrucciones simples.

Frecuencia de 1000 MHz: rango tipico de procesadores modernos.

Simulador de Tiempo de CPU

Visualiza el procesamiento de instrucciones en tiempo real

Listo para iniciar

Progreso de Ejecucion0.0%

Instruccion 0 de 1,000Ciclo 0 de 1,000

Instrucciones (I)

1,000

CPI (Ciclos/Inst)

1.0

Frecuencia (MHz)

1000

Ciclo Actual

0

Tiempo de Ciclo

1.00 ns

Total Ciclos

1,000

Tiempo CPU

1.00 μs

Calculo en Tiempo Real

Formula

T = (I × CPI) / f

Valores

(1,000 × 1.0) / 1000M

Ciclos Totales

1,000 ciclos

Resultado

1.0000 μs

2/8

Christopher Enrique Marrero Liriano

Seccion 02

Simulacion del Procesador Monociclo

Linea de TiempoCiclo = 800ns (definido por LOAD)

ADD

---

LOAD

---

SUB

---

STORE

---

AND

---

OR

---

Tiempo util

Tiempo desperdiciado

T = N × T_ciclo

6 × 800ns = 4800ns

Ciclo0/6

Tiempo0ns

Util0ns

Desperdicio0ns

Ejecuta la simulacion para ver el resultado

3/8

Enmanuel Santos Diaz

Seccion 03

Pipeline de 5 Etapas: La Cocina Industrial

Panel de Control

Pedidos Completados

0

Eficiencia Cocina

0%

Throughput

0.00 platos/ciclo

Ciclo Actual

0/10

Velocidad800ms

Estado de la Cocina

Esperando ordenes...

COCINA PIPELINE - 5 ESTACIONES

IF

Recepcion

ID

Preparacion

EX

Cocina

MEM

Almacen

WB

Despacho

Diagrama de Gantt - Ejecucion Paralela

Instruccion

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

ADD

IF

ID

EX

MEM

WB

LOAD

IF

ID

EX

MEM

WB

SUB

IF

ID

EX

MEM

WB

STORE

IF

ID

EX

MEM

WB

AND

IF

ID

EX

MEM

WB

OR

IF

ID

EX

MEM

WB

4/8

Frainer Encarnacion

Seccion 04

Comparacion Directa: Monociclo vs Pipeline

Tarea

Comprimir Imagen- Compresion JPEG 1920x1080

MonocicloEtapa 1/5: Fetch

ORIGINAL 4K

12.4 MB

0%

Pipeline (5 etapas paralelas)0 activas

ORIGINAL 4K

12.4 MB

0%

Ejecuta la simulacion para ver los resultados en tiempo real...

5/8

Oliver Abreu Mateo

Seccion 05

Limitaciones Reales del Pipeline

IF

ID

EX

MEM

WB

ADD R1, R2, R3

IF

SUB R4, R5, R6

AND R7, R8, R9

OR R10, R11, R12

Ciclo:0/ 8

Pipeline Normal

Sin conflictos, el pipeline mejora el rendimiento.

Tipos de Riesgos

Datos (RAW)

Dependencia entre instrucciones

Control

Saltos condicionales

Estructural

Recursos compartidos

Leyenda

Etapa activa

Stall / Burbuja

X

Flush (descartado)

Impacto en Rendimiento

Maximo throughput: 1 instruccion por ciclo

6/8

IF

ID

EX

MEM

WB

Gracias

por su atencion