Ciclo de Fetch/Execute

Ciclo de Fetch/Execute

Modelo del funcionamiento del procesador

Fetch:

• Traer la instrucción de memoria

• Decodificar la instrucción

• Traer los datos de memoria, si se requieren

Execute:

• Procesa los datos

• Almacena los resultados en memoria, si aplica

Arquitectura

El procesador 8086 original introdujo nuevos conceptos en la arquitectura de los procesadores para microcomputadoras:

• Arquitectura en Pipeline

• Bus de datos de 16 bits.

• Bus de direcciones de 20 bits

Vamos a explorar sus principales componentes, y cómo se implementaron estos adelantos tecnológicos, a continuación:

En la figura tenemos un mapa de los elementos contenidos en el 8086, descritos más adelante; puedes accesarlos presionando la figura en la sección correspondiente.

Arquitectura en pipeline

Los procesadores previos al 8086, estaban limitados en su desempeño por la necesidad de realizar los dos pasos principales de ejecución del procesador: Fetch/Execute, en forma secuencial. Es decir, no se puede ejecutar una instrucción hasta que se traiga de memoria (Fetch); y no podían traerse instrucciones de memoria mientras ejecutaba una instrucción, pues el procesador estaba ocupado.

Resumiendo, un alto porcentaje del tiempo, el procesador estaba ocupado haciendo Fetch, cuando su función debiera ser ejecutar las instrucciones. La capacidad de ejecutar instrucciones sólo se ocupaba en un bajo porcentaje.

Para solucionar esto, Intel desarrolló la arquitectura en pipeline del Fetch/Execute, en la cual simplemente se divide la tarea en dos secciones: una encargada del Fetch (BIU, y otra del Execute (EU). De esta manera, existen circuitos separados para cada función, los cuales

trabajan en paralelo. Si bien el proceso aún es secuencial, solamente al principio se requiere desperdiciar tiempo en el Fetch. A partir de ahí, Fetch va adelante del Execute, y trae instrucciones al procesador mientras este ejecuta las anteriores.

Bus de datos de 16 bits

Los procesadores dominantes antes de la introducción del IBM PC, basado en el 8086, eran todos de 8 bits; con lo que nos referimos al bus de datos. Esto quiere decir que se podía accesar un byte de memoria en un solo ciclo de reloj, pues existían 8 cables entre la memoria y el procesador, por donde viajaban a la vez 8 bits de información. Que el procesador ahora sea de 16 bits, quiere decir que pueden viajar a la vez 16 bits (2 bytes) entre el procesador y la memoria; por tanto, el procesador puede mover bloques de memoria en la mitad del tiempo, y con la mitad de instrucciones. Esto hace más eficiente el acceso a memoria por parte del procesador.

Al tamaño del bus de datos también suele llamársele tamaño de palabra.

Bus de direcciones de 20 bits

También antes del 8086 había una limitante

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