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Branch prediction es una técnica utilizada para acelerar la ejecución de instrucciones en procesadores que utilizan pipelining (segmentación). Esto debido a que, al utilizar pipelining, las instrucciones de bifurcación ralentizan significativamente el procesador, haciendo que este tenga que esperar a que se ejecute el salto condicional. La técnica intenta adivinar el resultado de una operación condicional y prepararse para el resultado más probable, lo cual hace que solo ejecute ciertas instrucciones de forma estratégica. Un circuito digital que realiza esta operación se conoce como predictor de rama. Es un componente importante de las arquitecturas de CPU modernas, como x86.

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Cuando se necesita procesar una operación condicional, como una instrucción If - Else, el predictor de bifurcación "especula" qué caso es más probable que se cumpla. Luego ejecuta las instrucciones requeridas por el resultado más probable antes de tiempo. De esta manera, ya está completa la ejecución de las instrucciones si la predicción fue correcta. Si en tiempo de ejecución, la predicción resulta no ser correcta, la CPU ejecuta el otro caso de la operación, lo que provoca un ligero retraso. Pero si la predicción fue correcta, la velocidad aumenta significativamente.

La primera vez que se ve una operación condicional, el predictor de bifurcación no tiene mucha información para poder predecir el resultado, pero conforme se vaya utilizando más la misma operación, más precisa puede llegar a ser la predicción.

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La ejecución especulativa es una técnica de optimización en la que un procesador (CPU) realiza una serie de tareas antes de que se le solicite, con el fin de tener la información lista si se requiere en algún momento. En esta técnica se utiliza el procesamiento simultáneo y la ejecución fuera de orden para anticipar y obtener datos que podrían ser necesarios en un último momento. De esta forma, se elimina el estancamiento experimentado mientras se espera que lleguen las instrucciones adecuadas para el siguiente paso. Se utiliza además la predicción de rama para adivinar qué instrucciones probablemente se necesitarán en un futuro cercano y el análisis del flujo de datos para organizar el orden de las instrucciones y hacer que se ejecuten de forma óptima. Todo ello con el objetivo de reducir el tiempo total de ejecución y mejorar el rendimiento general de la CPU.

Primero, el predictor de bifurcaciones adivina qué bifurcación es más probable que se tome en el proceso y luego recopila el siguiente conjunto de instrucciones asociadas con esa bifurcación. Luego comenzará a ejecutarlos antes de saber cuál de las dos ramas utilizará realmente. Si el predictor de rama adivinó correctamente, entonces las instrucciones ya están alineadas y no habrá demora en la ejecución. Si el predictor de bifurcaciones adivinó incorrectamente, entonces el sistema carga la información apropiada y procede con esas instrucciones en su lugar. Sin embargo, las tasas de precisión de los predictores de rama suelen estar por encima del 95%, por lo que la necesidad de recargar nueva información es poco común.

La ejecución especulativa cierra la brecha de la CPU y las velocidades de la memoria principal al mantener la CPU ocupada y minimizar el tiempo que pasa inactivo, mejorando así el rendimiento general del sistema. Si bien la ejecución especulativa puede mejorar el rendimiento de un sistema informático, es importante tener en cuenta que también puede causar fallas de seguridad, como la vulnerabilidad de la CPU por fusión.

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Es un método por el cual se consigue aumentar el rendimiento de algunos sistemas electrónicos digitales. Es aplicado, sobre todo, en microprocesadores. Se compone por una lista de los que serán segmentos lineales, secuenciales en donde cada parte o segmento va a llevar a cabo una tarea o un grupo de tareas computacionales. Se puede representar mediante un gráfico en 2 dimensiones, los cuales en el caso del eje vertical podremos visualizar los segmentos que componen el pipeline, por otro lado el eje horizontal nos representará el tiempo.

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Vamos a considerar 3 partes importantes que deben ser tomadas en cuenta en el pipeline. Tenemos que comenzar por observar si es que el trabajo está dividido en piezas más o menos que se ajustarán dentro de los segmentos que componen el pipeline. Luego para que este trabaje de manera eficaz será necesario que las participaciones de trabajo tomen aproximadamente la misma cantidad de tiempo. Pero si no es el caso, el segmento que requiera más tiempo, hará que el pipeline se retrase y cada segmento requerirá T unidades de tiempo para completar su trabajo. Por último para que el pipeline vaya a funcionar de manera correcta deben ocurrir excepciones que puedan causar retrasos o errores en el pipeline, en el caso de que ocurran errores, la instrucción tiene que ser cargada nuevamente en el pipeline y se debe reiniciar la misma instrucción que ocasionó la excepción.

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Es el diseño innovador de empaquetamiento de Intel que permite la entrega de niveles de desempeño aún más altos a los sistemas predominantes.

Utilizando esta tecnología, el núcleo y el caché L2 están totalmente encerrados en un cartucho de plástico y metal. Estos subcomponentes están montados superficialmente a un substrato en el interior del cartucho para permitir la operación a alta frecuencia. La tecnología del cartucho S.E.C. permite el uso de los BSRAMs de alto desempeño y gran disponibilidad para el caché L2 dedicado, haciendo posible el procesamiento de alto desempeño a los precios predominantes. Esta tecnología de cartucho también permite al procesador Pentium II usar la misma arquitectura Dual Independent Bus (Bus Dual Independiente) utilizada en el procesador Pentium Pro.

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Intel se está moviendo hacia el diseño del cartucho S.E.C. como la solución para los procesadores de alto rendimiento de la siguiente década. El primer cartucho S.E.C. está diseñado para desktops, estaciones de trabajo y servidores de procesamiento sencillo y dual. Posteriormente, Intel optimizará los diseños del cartucho para estaciones de trabajo y servidores de desempeño aún mayor y diseñará soluciones similares, altamente integradas para los sistemas de computación móvil.

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Es el término para acelerar el rendimiento de la CPU o algúOverclocking maximiza la velocidad y el rendimiento de tu PC más allá de la configuración de fábrica.

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Las CPU estándar pueden tener multiplicadores bloqueados que impiden a las personas realizar alteraciones en la CPU para lograr overclocking A medida que el aumento de la CPU acelera su computadora, la CPU también producirá exceso de calor. El calor adicional producido puede causar daños en el equipo que no se contrarresta con la refrigeración adecuada y el cuidado adicional. Cada ordenador tiene algunos componentes como la CPU (el procesador) o la GPU o tarjeta gráfica, que tienen una frecuencia de reloj concreta establecida por el fabricante. Por ejemplo si coges unos procesadores como los últimos lanzados por Intel, estos tienen una frecuencia de reloj base de 3,70 GHz, y una frecuencia de reloj máxima de 5,30 GHz, pero si se le aplica el overclocking, se consigue que el procesador, la GPU o el componente electrónico donde lo hagas ofrezca un mayor rendimiento sin que tengas que comprar uno mejor.

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El análisis de flujo de datos consiste en que el procesador analiza qué instrucciones dependen de los resultados de otras instrucciones, o datos, para crear una organización optimizada de instrucciones. El procesador decide si las instrucciones están listas o dependen de otras instrucciones para ser procesadas. Las instrucciones se ejecutan en el orden en que están listas, sin importar el orden en el cual están escritas en el programa. Esto se hace para evitar retrasos innecesarios.

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Primeros procesadores en incorporar esta técnica:

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Primeros procesadores en incorporar esta técnica:

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Pentium: con el Pentium, Intel introduce el uso de técnicas superescalares que permiten que varias instrucciones se ejecuten en paralelo. Entre ellas el data flow analysis.

Pentium Pro: el Pentium Pro continuó la tendencia iniciada con el Pentium hacia la organización superescalar, con el uso agresivo del renombrado de registros, predicción de ramificaciones, análisis del flujo de datos, y ejecución especulativa.

Pentium II: en el Pentium II se incorporó la tecnología Intel MMX, que se diseñó específicamente para procesar de forma eficiente datos de vídeo, audio y gráficos.

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Es un recurso que cuenta la CPU para almacenar de manera temporal los datos que fueron procesados recientemente en una memoria auxiliar. Se trata de lo que se entiende como una memoria estática de acceso aleatorio (SRAM) muy rápida y ubicada cerca de la CPU. Así la memoria caché opera con mayor velocidad, a pesar de su tamaño, proporcionando al microprocesador de un tiempo extra para acceder con más frecuencia a los datos que se utilizan.

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- Reducir la enorme latencia entre el procesador y la memoria RAM.
- El consumo energético de cada una de las diferentes instrucciones.
- Reduce la contención con el acceso a la memoria, lo que puede llevar a mayor latencia, especialmente si hablamos de varios núcleos accediendo a la misma dirección de memoria.

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¿Cómo se mide el rendimiento de la memoria caché?

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¿Cómo se mide el rendimiento de la memoria caché?

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Hay una forma de medir el rendimiento de la caché, la cual se tiene en cuenta a la hora de diseñar nuevos procesadores. Cuando la CPU o la GPU necesita acceder a un dato que se encuentra en memoria, lo primero que hacen es acceder a los diferentes niveles de la caché previos. Por lo que primero buscará en la caché de primer nivel, si no encuentra el dato entonces bajará al siguiente nivel y así hasta encontrar el dato que se está buscando. Cuando el dato no se encuentra en un nivel de la caché entonces se produce lo que llamamos un «Cache Miss» y por tanto se necesita bajar al siguiente nivel de la jerarquía. Lo que provoca que haya un tiempo añadido en cuanto a la latencia que se ha de sumar. Se ha de tener en cuenta que si el tiempo de búsqueda en caché supera al tiempo de búsqueda directo en la RAM entonces el diseño de cachés de dicho procesador estará mal implementado, ya que bajo ningún sentido lógico tiene justificación que se tarde más en buscar un dato en la caché que en la memoria. Es por eso no solemos ver niveles de caché adicionales, ya que los diferentes tiempos de desfase añadidos por cada nivel añaden aún más latencia adicional al tiempo de acceso.

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