Así es como funciona:
* Problema de instrucciones: Las instrucciones se obtienen y se emiten a las unidades de ejecución del procesador tan pronto como sus operandos estén disponibles y las unidades de ejecución requeridas son gratuitas. Esto contrasta con una estricta ejecución en orden donde las instrucciones se completan en el mismo orden en que se obtienen.
* Marcón: Esta es una estructura de datos central que mantiene la siguiente información para cada instrucción:
* Estado de la instrucción: Indica si la instrucción se emite, se ejecuta o completa.
* Operands: Enumera los operandos de origen requeridos por la instrucción.
* Estado del operando: Para cada operando, indica si el operando está disponible o aún se calcula por otra instrucción.
* Registro de destino: Especifica el registro de destino donde se escribirá el resultado.
* Unidad de ejecución: Indica a qué unidad de ejecución se asigna la instrucción.
* Seguimiento de dependencia de datos: El marcador monitorea las dependencias de datos entre instrucciones. Una instrucción no puede comenzar la ejecución hasta que todos sus operandos estén listos. Esto evita los peligros que podrían ocurrir en la ejecución fuera de servicio.
* Asignación de recursos: El marcador rastrea la disponibilidad de unidades de ejecución y otros recursos. Cuando una instrucción está lista para ejecutar, el marcador lo asigna a una unidad de ejecución disponible.
* Escritura de resultados: Una vez que una instrucción completa la ejecución, el marcador actualiza el estado de su registro de destino. Otras instrucciones que esperan en ese resultado pueden continuar.
Ventajas clave del marcador sobre técnicas más simples:
* Paralelismo mejorado: Al permitir la ejecución fuera de orden, el marcador puede aumentar significativamente el paralelismo a nivel de instrucción (ILP).
* puestos reducidos: Debido a que rastrea las dependencias de datos, minimiza los puestos de tubería causados por los riesgos de datos.
* maneja dependencias más complejas: Es más robusto que los métodos más simples en la gestión de varios tipos de dependencias de datos (lectura-después de escribir, escritura después de leer, escribir en escritura).
Limitaciones del marcador:
* Complejidad: El marcador es un mecanismo más complejo en comparación con la ejecución en orden o las técnicas más simples fuera de orden. La implementación del marcador en sí requiere recursos de hardware significativos.
* Ejecución limitada fuera de orden: Si bien mejora el paralelismo, todavía tiene limitaciones en comparación con técnicas más avanzadas como el algoritmo de Tomasulo, que permite una programación más dinámica. El marcador generalmente tiene un grado más limitado de ejecución fuera de orden.
En resumen, el marcador es una técnica valiosa para mejorar el rendimiento de los procesadores canalizados al habilitar la ejecución fuera de orden mientras gestiona de manera efectiva las dependencias de datos y la asignación de recursos. Sin embargo, su complejidad significa que puede no ser la opción óptima para todos los diseños de procesadores.