1 - FRECUENCIA

Frecuencia es la cantidad de veces que ocurre un evento en un determinado tiempo. En nuestro caso, el evento es el ciclo del clock, desde su estado inicial (0) hasta que retorna a ese estado nuevamente.

La Frecuencia se calcula según la fórmula:

Cuando la cantidad de ciclos en 1 segundo es igual a 1, la unidad de medida de la Frecuencia se denomina Hertz o Hertzio, cuyo símbolo es Hz.

EJEMPLO 1.1:

Si conocemos la Frecuencia, podemos hallar el tiempo que insume 1 ciclo de la siguiente forma:

Supongamos:

                        Frecuencia =  400  MHz  = 400.000.000 Hz

Esto dice que se producen 400.000.000 ciclos en 1 segundo

El tiempo que requiere 1 ciclo es

       1 ciclo requiere [seg] =  1 ciclo /  400.000.000 Hz = 2,5 ns

A esta medida se le llama Período y su unidad de medida es el segundo

EJEMPLO 1.2:

Si conocemos el tiempo que insume 1 ciclo, podemos hallar la Frecuencia de la siguiente forma:

Supongamos:

                        Período (tiempo que insume un ciclo) = 5 ns

Esto dice que cada 5 ns se completa un ciclo

La Frecuencia será

                  5 [ns / ciclo]                   1 ciclo

1.000.000.000 [ns / seg]                   x [ciclos / seg] =   1.000.000.000 [ns / seg] /  5 [ns / ciclo]

Frecuencia [ciclos / seg] = 200.000.000 [ciclos / seg]

 
2 – MICROINSTRUCCIONES (µI)

Son las instrucciones que ejecuta el procesador para lograr lo que cada Instrucción Elemental (IE) requiere.

En cada ciclo de clock se ejecuta una microinstrucción (µI).

EJEMPLO 2.1:

Si sabemos que 1 µI demora 0,5 ns en ejecutarse, la Frecuencia se calcula como:

                                       Si en 0.5 ns                             1 ciclo

              En 1.000.000.000  ns / seg                            1 ciclo x  1.000.000.000 ns / seg

                                                                                                    0.5 ns

En este caso, la Frecuencia es igual a 2.000.000.000 Hz  =  2.000 MHz

EJEMPLO 2.2:

Si conocemos que la Frecuencia es de 600 MHz, cuánto tiempo insume una µI ?

En 600 MHz se ejecutan 600.000.000 µI, entonces:

600.000.000 µI                         1.000.000.000 ns ( = 1 seg)

                  1 µI                          x [ns / µI] =  1.000.000.000 ns /  600.000.000µI

x [ns / µI] = 1,666 [ns / µI]

Una µI insume (demora en ejecutarse)  1,666 ns

3 - INSTRUCCIONES ELEMENTALES (IE)

En cada ciclo de clock se ejecuta una µI, por lo que cada IE (que requiere x microrinstrucciones) va a emplear en ejecutarse x cliclos.

En el gráfico se muestra el tiempo que insume 1 microinstrucción (mI) (1 ciclo) y una Instrucción Elemental (IE) cuando ésta requiere de 6 microinstrucciones para su ejecución.

EJEMPLO 3.1:

Si la Frecuencia del clock es de 1.200 MHz. y cada IE requiere 6 µI,

a) Calcular el tiempo que demanda cada IE

Primero calculamos el Período (tiempo que tarda en completarse un ciclo) (tiempo que lleva ejecutar una µI)

     Período [seg.]  =   1 [ciclo]  /  1.200.000.000 [ciclos / seg.]

 =    0,8333 ns

Ahora calculamos el tiempo que demanda un IE

                   1 IE  ejecuta 6 µI, por lo que insume 6 ciclos

1 IE [ns]  =  6  µI x 0,8333 ns / µI

1 IE [ns]       =   5 ns

4 - MIPS

(Millones de IE por Segundo)

Como los MIPS indican la cantidad de IE que un procesador ejecuta en un segundo, expresado en millones de IE, podemos decir:

EJEMPLO 4.1:

Dados los siguientes datos, calcular la cantidad de MIPS

Frecuencia =  400 MHz

Cada IE requiere 4 µI

Lo primero que vemos es que cada IE requiere 4 µI, lo que es equivalente a que cada IE consume 4 ciclos.

En 1 segundo contamos con 400.000.000 ciclos

         400.000.000 [ciclos / seg]                  X [IE / seg] =  400.000.000 [ciclos / seg]

                                                                                      4 ciclos / IE

           X [IE / seg] =  100.000.000 [IE / seg]

Esto indica la cantidad de IE que podremos ejecutar en 1 segundo, que llevado a MIPS nos dice que este procesador trabaja a