ejecucion fuera de orden

Ejecución fuera de orden
En arquitectura de computadores, la ejecución fuera de orden u OoOE (Out-of-Order Execution) es un paradigma utilizado en la mayoría de los microprocesadores de alto rendimiento como forma de aprovechar los ciclos de instrucción que de otro modo serían desperdiciados produciéndose cierta demora de trabajo. Gran parte de los diseños modernos de CPU soportan la ejecuciónfuera de orden.

Procesadores en orden
En los primeros procesadores, las instrucciones eran procesadas según estos pasos:
1. Captura de la instrucción.
2. Si los operandos de entrada están disponibles (en los registros por ejemplo), la instrucción es enviada a la correspondiente unidad funcional. Si alguno de ellos no lo está durante el ciclo de reloj actual (generalmente porque está siendocapturado desde memoria), el procesador inserta burbuja hasta poder utilizar el dato.
3. La instrucción es ejecutada por la unidad funcional adecuada.
4. La unidad funcional escribe los resultados en el archivo de registros.
Procesadores fuera de orden
Este nuevo paradigma rompe con lo anterior basándose en el siguiente orden:
1. Captura de la instrucción.
2. Envío de la instrucción a unacola (también llamada buffer o estación de reserva).
3. La instrucción espera en cola hasta que los operandos de entrada estén disponibles, de manera que una instrucción más reciente puede abandonar el buffer antes que otra anterior si ya tiene los datos disponibles.
4. La instrucción es enviada a la correspondiente unidad funcional, que la ejecuta.
5. Se envía el resultado a cola.
6. Lainstrucción en curso solamente puede escribir en el archivo de registros una vez que todas las anteriores a ella hayan escrito sus correspondientes resultados.
La idea clave del procesamiento OoO consiste en permitir al procesador evitar ciertos tipos de burbuja que suceden cuando la información necesaria para realizar una operación no está disponible. Siguiendo los pasos antes explicados, el procesadorOoO evita las burbujas comentadas en el paso 2 de la ejecución en orden cuando la instrucción no se puede completar a causa de la falta de datos.
Los procesadores OoO rellenan esos "huecos" de tiempo con instrucciones que sí están listas para ejecutarse para después reordenar los resultados y aparentar que fueron procesadas de manera normal. La forma en que las instrucciones son ordenadas en elcódigo original a ejecutar se conoce como orden de programa, mientras que el orden en que el procesador las maneja es el orden de datos, siendo aquel en que los datos van quedando disponibles para su captura desde los registros del procesador. Se necesita una circuitería bastante compleja para convertir un orden en otro y poder además mantener el orden lógico de la salida; el propio procesadorejecuta las instrucciones de forma aperentemente aleatoria.
Los beneficios del procesamiento OoO crecen a medida que se profundiza en la segmentación, así como con el crecimiento de la diferencia de velocidades entre la memoria principal (o memoria cache) y el procesador. En las máquinas modernas, el procesador funciona a velocidades mucho mayores que la memoria, de modo que mientras un procesador enorden pierde tiempo esperando por los datos, uno OoO ya habría procesado un gran número de instrucciones.
Emisión fuera de orden
Para evitar falsas dependencias de operandos, algo que reduciría la frecuencia de reloj si las instrucciones son emitidas fuera de orden, se utiliza la técnica conocida como renombre de registros. Para ello, el procesador físicamente cuenta con más registros que losque vienen definidos por la arquitectura. Los registros físicos son etiquetados de forma que pueden convivir múltiples versiones del mismo registro de arquitectura.
Renombre de registros
En arquitectura de computadores, se conoce como renombre de registros una técnica empleada para evitar la serialización innecesaria de las operaciones de los programas impuesta por la reutilización de los...