Componentes Esenciales de la Arquitectura del Procesador

Unidad Aritmético-Lógica (ALU)

La ALU está formada por:

Circuito Operacional

Contiene los circuitos necesarios para realizar operaciones con los datos procedentes de los registros de entrada (REN). Este circuito tiene entradas de órdenes para seleccionar la clase de operación que debe realizar en cada momento (suma, resta, etc.).

Registros de Entrada (REN)

En ellos se almacenan los datos u operandos que intervienen en una instrucción antes de que el circuito operacional realice la operación. También se emplean para almacenar resultados intermedios o finales de las operaciones.

Registro Acumulador

Almacena los resultados de las operaciones realizadas por el circuito operacional. Está conectado con los registros de entrada para realimentación en el caso de operaciones encadenadas. Asimismo, tiene una conexión directa al bus de datos para enviar los resultados a la memoria central o a la unidad de control.

Registro de Estado (Flags)

Se trata de registros de memoria en los que se deja constancia de algunas condiciones que se dieron en la última operación realizada y que deberán ser tenidas en cuenta en operaciones posteriores. Por ejemplo, en el caso de una resta, debe quedar constancia si el resultado fue cero, positivo o negativo.

Otros Componentes Clave del Procesador

Motor de Ejecución Rápida

Está basado en 2 ALU y 2 AGU (Address Generation Unit). Se dice que cada una de ellas corre al doble de la velocidad del reloj porque pueden recibir µOP cada medio ciclo. En ellas se procesan las operaciones básicas con enteros.

Caché de Trazo de Ejecución

Está ubicada después de los decodificadores. De esta manera, las instrucciones de la caché ya están decodificadas. Proporciona 6 µOP cada 2 ciclos, lo que equivale a 3 µOP por ciclo que entran al pipeline. Puede contener unas 12000 µOP.

Pipeline

La ejecución de cada instrucción ensamblador no se realiza en un solo ciclo de reloj. Cada instrucción puede contener varias microinstrucciones, de forma que, en general, el rendimiento del procesador no equivale a una instrucción en cada ciclo. Con la aparición del Pentium, se crea una línea de microinstrucciones que pueden tratar varias instrucciones a la vez (Pipeline).

El pipeline es la secuencia de 'etapas' que tiene una instrucción hasta ser terminada. Dichas etapas constan de varias fases: decodificación, ejecución, etc. Cada etapa dura como mínimo un ciclo, y mientras más largo sea el pipeline (es decir, la cantidad de 'etapas'), más ciclos son necesarios para completar la instrucción. Pero mientras una instrucción avanza de etapa, hay otra instrucción en la etapa anterior que avanza conjuntamente, como si se tratara de una cadena de producción. No todas las instrucciones pasan por todas las etapas de un pipeline; algunas solo requieren una parte de ellas y saltan aquellas que no utilizan.