Arquitectura en Pipeline

La arquitectura en pipeline (basada en filtros) consiste en ir transformando un flujo de datos en un proceso comprendido por varias fases secuenciales, siendo la entrada de cada una la salida de la anterior.

Esta arquitectura es muy común en el desarrollo de programas para el intérprete de comandos, ya que se pueden concatenar comandos fácilmente con tuberías (pipe). También es una arquitectura muy natural en el paradigma de programación funcional, ya que equivale a la composición de funciones matemáticas.

La arquitectura pipe-line se aplica en dos lugares de la maquina, en la CPU y en la UAL.

Veamos en que consiste el pipe-line y tratemos de entender porque el pipe-line mejora el rendimiento de todo el sistema.

Veamos una CPU no organizada en pipe-line:

Si se trata de una instrucción a ser ejecutada por la ALU podemos decir que la CPU realiza a lo largo del ciclo de maquina estas 5 tareas.

Una vez que termina de ejecutar una instrucción va a buscar otra y tarda en ejecutarla un tiempo T, es decir cada T segundos ejecuta una instrucción.

¿Qué sucede si dividimos en 5 unidades según las 5 cosas que realiza la CPU?

Supongamos la CPU dividida en 5 unidades, de tal forma que c/u tarde lo mismo en realizar su partecita. Es decir c/u tardará T/5.

Para que una instrucción se ejecute se necesita T segundos entonces para que usar pipe-line.

Si ocurre esto en una CPU normal a una con pipe-line, la cantidad de instrucciones que se hacen por segundo aumenta, es decir aumenta el flujo de instrucciones que se ejecutan por segundo.