Tema 3. Comparación de PCI‐Express con PCI y AGP

Peripheral Component Interconnect (PCI)

                     El bus PCI (Peripheral Component Interconnect o "Interconexión de Componentes Periféricos") básicamente es un bus de ordenador estándar para conectar dispositivos periféricos directamente a su placa base. Estos dispositivos pueden aparecer como circuitos integrados ajustados en la placa base o tarjetas de expansión que se ajustan en conectores. Es común en PCs, donde ha desplazado al ISA como bus estándar, pero también se emplea en otro tipo de ordenadores.

                     A diferencia de los buses ISA, el bus PCI permite configuración dinámica de un dispositivo periférico. En el tiempo de arranque del sistema, las tarjetas PCI y el BIOS interactúan y negocian los recursos solicitados por la tarjeta PCI. Esto permite asignación de IRQs y direcciones del puerto por medio de un proceso dinámico diferente del bus ISA, donde las IRQs tienen que ser configuradas manualmente usando jumpers externos. Las últimas revisiones de ISA y el bus MCA de IBM ya incorporaron tecnologías que automatizaban todo el proceso de configuración de las tarjetas, pero el bus PCI demostró una mayor eficacia en tecnología "plug and play". Aparte de esto, el bus PCI proporciona una descripción detallada de todos los dispositivos PCI conectados a través del espacio de configuración PCI.

Tema 3. Interrupciones MSI

                      Las interrupciones (también conocidas como interrupción hardware o petición de interrupción o IRQ) es una señal recibida por el procesador de un ordenador, indicando que debe "interrumpir" el curso de ejecución actual y pasar a ejecutar código específico para tratar esta situación. Una interrupción supone la ejecución temporaria de un programa, para pasar a ejecutar una "subrutina de servicio de interrupción", que pertenece al BIOS (Basic Input Output System). Las interrupciones surgen de las necesidades que tienen los dispositivos periféricos de enviar información al procesador principal de un sistema de computación.

                      De este modo, un dispositivo utiliza una interrupción cuando necesita detener el proceso que está realizando la CPU para informale de que él, por su parte esta haciendo algo. Si dos dispositivos utilizan la misma interrupción, se produce un conflicto, el ordenador no sabe qué elemento intenta avisarle y suelen aparecer problemas de funcionamiento.

Tema 3. Técnicas de gestión de E/S

                   Los dispositivos de entrada y salida (E/S) son aquellos que permiten la comunicación entre la computadora y el usuario. El papel que juegan los dispositivos periféricos del ordenador es esencial; sin tales dispositivos éste no sería totalmente útil. A través de los dispositivos periféricos podemos introducir a la computadora datos que nos sea útiles para la resolución de algún problema y por consiguiente obtener el resultado de dichas operaciones, es decir; poder comunicarnos con el ordenador.

                  La computadora necesita de entradas para poder generar salidas y éstas se dan a través de dos tipos de dispositivos periféricos existentes:

- Dispositivos periféricos de entrada.

- Dispositivos periféricos de salida.

Tema 3. Análisis de la jerarquía de memoria de Intel Pentium Pro

                 La arquitectura Intel Pentium Pro es la sexta generación de arquitectura x86 de los microprocesadores de Intel, cuya meta era remplazar al Intel Pentium en toda la gama de aplicaciones, pero luego se centró como chip en el mundo de los servidores y equipos de sobremesa de gama alta. Posteriormente Intel lo dejó de lado a favor de su gama de procesadores de altas prestaciones llamada Xeon. 

                 Pentium Pro fue puesto a la venta en noviembre de 1995, dos años después de la salida de Pentium. En 1997 fue reemplazado cuando Intel estrenó Pentium II. 

                 Pentium Pro tiene una dirección virtual de 32 bits, hoy en día se queda un poco corto, pues las nuevas arquitecturas tienen una dirección virtual mayor. Las direcciones físicas son de 32 bits. Esta máquina permite páginas grandes (4KB, 4MB), lo que se puede usar para cuestiones como el sistema operativo o para tener un buffer de bloques. Las páginas grandes evitan que se asignen muchas entradas a un simple objeto que estará siempre presente.

Tema 3. Tecnologías de memoria DRAM utilizadas en tarjetas gráficas y videoconsolas

                Toda arquitectura (tanto gráfica como de propósito general) tiene una memoria principal. Al aparecer arquitecturas dedicadas a gráficos se provocó un avance, y una especialización de memorias dedicadas a gráficos. En este post daré un repaso leve a distintas memorias DRAM para tarjetas gŕaficas y comentaré los tipos de memoria de la actual generación de consolas.

Tema 3. Técnicas de optimización para la memoria caché

                   Para optimizar el tiempo de acceso de la memoria caché, se pueden hacer varias cosas: reducir la penalización por fallo, reducir la tasa de fallos, aprovechar el paralelismo y reducir el tiempo de acierto (latencia).

Reducir la penalización por fallo

                   Para lograr este objetivo se trabaja con cachés multinivel, cachés de víctimas, cachés no bloqueantes, se hace uso del Write Merging y la técnica Palabra crítica primero / rearranque rápido.

Tema 3. ¿Cómo afectan las decisiones de organización de la caché a su rendimiento?

                La memoria caché es una memoria pequeña y muy rápida que se utiliza para mejorar el rendimiento de los programas. En lugar de acceder a la memoria principal con lentas lecturas y escrituras, se usan algoritmos que predicen las zonas de la memoria principal con mayor probabilidad de ser direccionadas en el futuro próximo, y se llevan a la caché. El acierto a la hora de elegir estas políticas determinará una mayor o menor efectividad.

       Las decisiones de organización de la memoria caché son varias. Tenemos diferentes políticas de emplazamiento: totalmente asociativa, de correspondencia directa, asociativa de dos vías, asociativa de cuatro vías, etc…

Tema 3. ¿Cómo se traduce de dirección virtual a dirección física?

Memoria Virtual

                   La Memoria Virtual es un concepto que permite al software usar más memoria principal que la que realmente posee el ordenador. La mayoría de los ordenadores tienen cuatro tipos de memoria: registros en la CPU, la memoria caché (tanto dentro como fuera del CPU), la memoria física (generalmente en forma de RAM, donde la CPU puede escribir y leer directa y razonablemente rápido) y el disco duro, que es mucho más lento, pero también más grande y barato.

Las dos razones por las que se utiliza memoria virtual son:

- compartir la memoria eficientemente y sin peligros entre múltiples programas.

- eliminar el inconveniente de tener un espacio de memoria principal pequeño y limitado, ya que puede ocurrir que los programas necesiten más memoria que la disponible en memoria principal.

TEMA 3. Jerarquía de memoria y sistema de E/S

a. (B) ¿Cómo se traduce de dirección virtual a dirección física?

b. (B) ¿Cómo afectan las decisiones de organización de la caché a su rendimiento?

c. (E) Explicar en detalle 2 técnicas de optimización para la memoria caché de cada tipo.

d. (E) Tecnologías de memoria DRAM utilizadas en tarjetas gráficas y videoconsolas (memorias de vídeo).

e. (B) Análisis de la jerarquía de memoria de una arquitectura comercial (incluido esquema de ubicación de cada nivel de la memoria y cálculos de anchos de banda).

f. (B) Explicación en detalle de las técnicas de gestión de E/S: espera de respuesta, interrupciones, DMA y procesadores de E/S.

g. (E) Interrupciones MSI.

h. (B) Comparación de PCI‐Express con PCI y AGP.

i. (E) Nuevos buses de altas prestaciones.