Unidad 2: Segmentación Excepciones en la Segmentación Docente: Ing. José Díaz Chow ARQUITECTURA DE MÁQUINAS COMPUTADORAS III

Preámbulo Clases anteriores: Procesador segmentado adelanta la ejecución creando riesgos por dependencias. Riesgos pueden ser: Estructurales, Datos, Control El principal peligro es la incoherencia. Lidiar con las latencias que degradan el rendimiento. Otras dificultades: Excepciones

Unidad 2: Segmentación Contenido: 2.9 Excepciones Interrupciones y excepciones Tratamiento de la excepción Excepciones múltiples

Objetivos Expresar la dificultades y riesgos que representan las excepciones en el diseño de CPUs segmentados. Identificar las diferentes excepciones que pueden surgir en cada etapa del segmentado y evaluar los casos de excepciones múltiples que pueden darse. Proponer técnicas para el tratamiento de las excepciones en los CPUs segmentados.

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Excepciones  ¿Qué son las Excepciones?  ¿Errores?  ¿Interrupciones ?  ¿Por qué se les llama así?

Interrupciones y excepciones (1/2) Interrupciones: interrupción de la tarea en el flujo de ejecución actual y desvío del mismo para atender algún evento. Tipos: Asíncrona: Dispositivos Externos. Síncronas: Ocurren síncronamente y como consecuencia de la ejecución (excepciones).

Interrupciones y excepciones (2/2) El CPU debe atender la Interrupción almacenando el estado de la máquina y modificando el PC para que cargue la ISR (TRAP). Con las excepciones tenemos otras dificultades: Ocurren durante la ejecución. Algunas debe ser recomenzables. Interrupciones: el procesador emite un trap en el próximo ciclo, luego de ejecutar la instrucción actual: Tratamiento Preciso.

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Tratamiento de la Excepción (1/2) Cuando ocurre una Excepción: CPU fuerza un trap en el siguiente ciclo. Hasta que el trap sea efectivo, inhibir las escrituras de la instrucción que genera la excepción y las posteriores. CPU guarda el estado + Dirección de la instrucción que genera la excepción.

Tratamiento de la Excepción (2/2)... Cuando ocurre una Excepción: Si existe ejecución en desorden (P.E: Salto retardado) es requerido tener réplicas del PC y guardar y restablecer todas las instrucciones. Tratamiento anterior: También es un Tratamiento Preciso

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Excepciones Múltiples (1/4) El escenario anterior es ideal. En la realidad tenemos excepciones múltiples. Multiples instrucciones ejecutando al unísono. Etapas que pueden generar en el DLX: BUS, MEM: Fallo de bloque de caché D/L: Error de código de operación ALU: Excepción aritmética

Excepciones Múltiples (2/4) El caso más sencillo: Excepciones múltiples Simultáneas. Permiten el tratamiento Preciso.

Excepciones Múltiples (3/4) El caso más difícil: Instrucciones posteriores generan excepciones antes.

Excepciones Múltiples (4/4) Forma precisa: En el orden de la instrucción. −Se emplea un vector de excepciones para registrar cada excepción que ocurre en el cauce. −Al ocurrir una excepción se registra en el vector y se inhiben las escrituras de la instrucción y sus sucesoras (hasta antes que se inicie el próximo trap). −En la etapa MEM se consulta si la instrucción tiene excepción registrada y de ser así, se fuerza un trap en el próximo ciclo. Éste ejecutará la rutina de tratamiento para resolver la excepción. −Una vez resuelta la excepción, se reinicia la instrucción (desde la etapa BUS). ¿Cómo tratarlas? :

Excepciones Múltiples (4/4) Forma no precisa: En el orden de aparición. − Cuando ocurre una excepción se detiene todo el cauce (se inhiben todas las escrituras de las instrucciones en ejecución). − Se guarda el estado del CPU y se fuerza un trap en el próximo ciclo, el que ejecutará la rutina de tratamiento que resuelve la excepción. −Una vez resuelta la excepción, se recomienza todo el cauce a partir de donde apareció la excepción. ¿Cómo tratarlas? :