El documento describe las desventajas de la implementación uniciclo de un procesador y propone una alternativa multiciclo. En la implementación multiciclo, las instrucciones se dividen en varios pasos ejecutados en ciclos sucesivos, permitiendo reutilizar recursos y tener un ciclo de reloj más corto. Esto incluye pasos como búsqueda de instrucción, decodificación, ejecución en ALU, acceso a memoria y escritura en registros.

1. CPU Multiciclo Cecilia Hernández

14. Señales de control en multiciclo en MIPS

15. Control completo multiciclo en MIPS

21. Notación Búsqueda de instrucción (estado 0) Memread ALUSrcA = 0 IorD = 0 Irwrite ALUsrcB = 01 ALU = suma Pcwrite Pcsource = 00 ALUSrcA = 0 ALUsrcB = 11 ALU = suma Transición siempre ocurre Decodificación de instrucción y Lectura de operandos (estado 1)

24. Cálculo de dirección de memoria ALUSrcA =1 ALUSrcB = 10 ALU = Suma Estado 2 Estado 5 Estado 3 Opcode “load ” Opcode “store ”

28. Ejemplo PLA

29. Interpretación de macroinstrucciones Memoria Principal Unidad de Ejecución Memoria Control CPU ADD SUB AND DATA . . . Programa y datos De usuario AND microsecuencia e.d., Fetch Calc Dir. Operando Fetch Operando(s) Cálculo Salva salida(s) Una de estas es Mapeada con una Sección de estas

33. Desempeño de procesador multiciclo CPI promedio = 3.8 CPI uniciclo = 1, pero período de reloj es aprox. 5 veces más lento  Desempeño multiciclo es aprox. 5/3.8 = ¡1.32 veces mejor que uniciclo! Además, procesador multiciclo puede reusar algunas unidades funcionales, por ejemplo memoria datos/programa, ALU/nextPC 2 3 4 5 4 CPI por tipo 10% 20% 10% 20% 40% Frecuencia 0.6 Branch 0.2 Jump 1.6 ALU 0.4 Store 1 Load CPI * freq. Tipo de instrucción