Video 9 - Pipeline - Arquitetura de Computadores

Olá seja bem-vindo à aula de funk da Universidade de Brasília Campus Gama hoje vamos falar sobre pipeline e você vai entender como um processador pode executar várias tarefas ao mesmo tempo mas para isso é importante que você conheça sobre a organização da CPU e o sete passos para execução de uma instrução se você ainda possui dúvida nesses tópicos assista os vídeos anteriores relacionados a esse conteúdo o ganho de velocidade de computacional é o alvo de constantes inovações da tecnologia o ganho de velocidade computacional é o alvo de constantes inovações da tecnologia uma técnica que ajuda

a obtenção de ganho e é chamado de paralelismo de instruções Você sabe o que é paralelismo o paralelismo de instruções é a execução de mais de uma instrução ao mesmo tempo pela CPU a fim de aumentar a quantidade de instruções por ciclo do relógio já que assim Se quisermos executar duas instruções ao mesmo tempo basta estaria dobrar a quantidade de processadores fazendo com que cada CPU ficasse responsável pela execução de uma instrução de um programa correto errado infelizmente a vida não é tão simples assim não existe uma maneira de instruções seriadas de um mesmo programa

poderem ser executadas corretamente em mais de um processador e é para resolver isso que existe o pipeline o nome Pode parecer em comum mas com certeza esse conceito já faz parte do seu dia a dia em várias tarefas cotidianas para entender melhor vamos tomar como exemplo uma atividade básica como preparar sanduíches no nosso exemplo o processo de preparação de sanduíches possui três atividades preparar o pão preparar o recheio e montar o sanduíche quando temos apenas uma pessoa responsável por todas as atividades do processo a próxima atividade só se inicia quando a anterior é finalizada Ou

seja a preparação do recheio só se inicia quando a preparação do Pão é finalizada considerando-se que cada atividade demora uma unidade de tempo para ser finalizada nestes moldes para ter três sanduíches necessita-se de nove unidades de tempo porém se tivermos uma equipe de trabalho no qual exista uma pessoa responsável por cada atividade podemos executar elas em paralelo logo que o plano preparado uma segunda pessoa inicia a preparação do recheio paralelo a isso o próximo Pão já começa a ser preparado e assim consecutivamente até a montagem do último sanduíche dessa forma temos três sanduíches montados em

apenas cinco unidades de tempo um ganho de quatro unidades podemos dizer que pipeline utiliza uma estratégia parecida a segunda parte do exemplo citada anteriormente onde as atividades ocorreram em paralelo em um pipeline cada instrução pode ser dividida em diversas partes cada uma delas manipuladas por uma parte dedicada do hardware e todas elas podem ser executadas em paralelo objetivando melhor a velocidade de execução das instruções um dos tipos de pipeline é o pipeline de cinco estágios no primeiro estágio a unidade de busca de instruções busca a instrução na memória e coloca em buffer até que ela

seja desnecessária no segundo estágio a unidade decodificadora decodifica a instrução determina o seu tipo e quais os operandos ela necessita no terceiro a unidade de busca de operando localiza e busca os operandos seja nos registradores seja na memória no quarto estágio a unidade de execução de instruções é que realiza o trabalho de execução de instruções normalmente fazendo os parâmetros passarem pelo caminho de dados e por fim no último estágio a unidade de gravação escreve o resultado de volta no registrador adequado dessa forma nenhum estágio fica ansioso e várias instruções podem ser processadas ao mesmo tempo

note entretanto que o pipeline não reduz o tempo de execução de uma instrução mas agiliza o processo de um conjunto de tarefas Então pessoal depois de entender como funciona um pipeline fica como desafio para vocês tentarem imaginar como seria a utilização de dois pipelines ao mesmo tempo até a próxima