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Arquitecturas CISC Y RISC

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by

Allan Coyoy

on 31 July 2014

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Transcript of Arquitecturas CISC Y RISC

Arquitectura RISC
RISC (reduced instruction set computer) Computadoras con un conjunto de instrucciones reducido.

RISC es una filosofía de diseño de CPU para computadora que esta a favor de conjuntos de instrucciones pequeñas y simples que toman menor tiempo para ejecutarse.

Reduce los ciclos por la instrucción en el coste del número de instrucciones por programa.

La instrucciones siguen divididas en tres grupos: Transferencia, Operaciones, y Control de Flujo.
Características de la arquitectura RISC
Reducción del conjunto de instrucciones a instrucciones básicas simples.

Arquitectura del tipo load-store (carga y almacena).

Casi todas las instrucciones pueden ejecutarse dentro de un ciclo de reloj. Con un control implantado por hardware.

Pipeline (ejecución simultanea de varias instrucciones). Posibilidad de reducir el número de ciclos de máquina necesarios para la ejecución de la instrucción.
RISC es una arquitectura de load-store.
Una arquitectura load-store realiza las operaciones del siguiente modo: primero carga todos los operandos mediante un load, en unos registros, luego los opera entre sí, finalmente almacena el resultado en la dirección de destino especificada mediante un store.

La principal ventaja viene dada por la velocidad de transito de datos entre los registros, que permite realizar todas las operaciones entre registros internos del procesador. Además, simplifica la labor al compilar.
Arquitectura CISC
(Complex Instruction Set Computer- Computadora con Conjunto de Instrucciones Complejas). Es un tipo de arquitectura de computadoras que promueve el uso de gran número de instrucciones. La tecnología CISC nació de la mano de Intel, creado en 1971.
Características Principales de los procesadores CISC son:
Muchas Instrucciones potentes.
Muchos modos de direccionamiento.
Varios formatos de Instrucciones.
Normalmente microprogramados (no microprogramables).
La ejecución de las instrucciones lleva varios ciclos de máquina.
La incorporación de formatos de instrucciones de tamaño variable.
Las instrucciones que necesitan operandos de registros pueden tener sólo dos bytes de longitud, pero las instrucciones que necesitan direcciones de memoria pueden necesitar 5 bytes.
Las instrucciones en un procesador CISC típico proporcionan la manipulación directa de los operandos que residen en la memoria.
Los procesadores CISC tienen instrucciones que solo utilizan registros de procesador.
Los microprocesadores CISC tienen un conjunto de instrucciones que se caracteriza por ser muy amplio y permitir operaciones complejas entre operandos situados en la memoria o en los registros internos.
CISC
RISC
"VS"
CISC y RISC reflejan dos filosofías de computación rivales. El procesamiento de RISC requiere breves instrucciones de software de la misma longitud, que son fáciles de procesar rápidamente. En contraste, un procesador de CISC tiene que procesar instrucciones más largas de longitud desigual. Es más difícil procesar múltiples instrucciones de CISC a la vez.
Los que proponen RISC mantienen que su método de procesamiento es más eficiente y más escalable. Similarmente, RISC facilita el multiprocesamiento verdadero, donde varios CPUs trabajan simétricamente mientras dividen, ejecutan y ensamblan una cadena de instrucción; los chips CISC pueden hacer lo mismo, pero no son tan efectivos. Todo el debate de CISC/RISC puede ser irrelevante pronto debido a que nuevas técnicas están convergiendo.
Arquitecturas CISC Y RISC
THANK YOU!
Programación IV
Ing. Abelardo Mendez
Esta arquitectura se basa en cada instrucción puede corresponder a operaciones de bajo nivel.

Esta arquitectura dificulta el paralelismo entre instrucciones (Cuando las instrucciones de una secuencia son independientes y por tanto pueden ejecutarse en paralelo solapándose), por lo que, la mayoría de los sistemas CISC de alto rendimiento implementan un sistema que convierte dichas instrucciones complejas en microinstrucciones.
La microprogramación es una característica importante y esencial en casi todas las arquitecturas CISC.
Microprogramación:
Cada instrucción de máquina es interpretada por un microprograma localizado en una memoria en el circuito integrado del procesador. Las instrucciones compuestas son decodificadas internamente y ejecutadas con una serie de microinstrucciones almacenados en una ROM interna.
El acercamiento de CISC procura reducir al mínimo el numero de instrucciones por programa, sacrificando el número de ciclos por la instrucción.
La filosofía CISC

Objetivo Principal: Completar una tarea en el menor numero de lineas de código ensamblador posible. Esto es conseguido mediante la construcción de un microprocesador capaz de comprender y ejecutar una serie de operaciones complejas.
Ventaja principal de esta filosofía.
Que el compilador tiene que hacer muy poco trabajo para traducir un lenguaje de alto nivel a ensamblador. Además, debido a que la longitud del código es relativamente corta, hace falta poca RAM para almacenar las instrucciones. La dificultad esta en construir instrucciones complejas directamente en hardware.
Registros CISC
De propósito general: Son aquellos que el procesador puede utilizar para almacenar datos temporales, variables locales, etc.

De uso dedicado: Son aquellos que están reservados para tareas muy especificas (almacenar el contador de programa, el stack pointer...).
Direccionamiento de Datos
El acceso a los datos en una máquina CISC facilita la tarea de programación minimizando el uso de instrucciones de bajo nivel, y proporcionando instrucciones que sean capaces de hacer el máximo posible.
Ventajas de la arquitectura RISC
Instrucciones complejas ralentizan el procesamiento.

Instrucciones simples ejecutadas a altas velocidades.

20% de las instrucciones de hacer un 80% de los trabajos.

Optimizar los 20 utilizados con frecuencia las instrucciones de la mayoría.

Otra instrucciones realizadas por la combinación de los básicos.

Cada instrucción requiere solamente un ciclo de reloj ejecutarse.
Desventaja
Más difícil de programar.
Procesos e Instrucciones
Los microprocesadores basados en esta arquitectura poseen instrucciones de tamaños fijos y presentados en un numero reducido de formatos y en donde solo las instrucciones de carga y almacenamiento acceden a la memoria por datos. También suelen disponer de muchos registros de propósito general.

Pocas instrucciones simples:
Objetivo: Que se ejecuten rápido.

Instrucciones de Ancho Fijo y Formato Uniforme:
Usualmente instrucciones de ancho fijo son de 32 bits. El formato uniforme simplifica la decodificación porque el código de operación y el campo de dirección están ubicados en la misma posición para todas las instrucciones.
Registros RISC
Registros de Parámetros: Contiene el conjunto de parámetros que se pasan del procedimiento padre al que está en curso.

Registros Locales: Almacenan aquellos operandos que el compilador haya seleccionado con fines optimizadores, debido sobre todo al gran número de asignaciones en las que se ven involucrados.

Registros Temporales: Realizan el paso de argumentos desde un procedimiento a sus hijos.
RISC es una arquitectura basada en la sencillez
La arquitectura RISC apuesta por la sencillez del diseño de todas sus características: tipo de operaciones, modos de direccionamiento y formato de las instrucciones.
En las arquitecturas RISC no se implementan operaciones complicadas.

Los modos de direccionamiento son pocos y sencillos.
Principios de diseño de las máquinas RISC
En el diseño de una máquina RISC se tiene cinco pasos:
1. Analizar las aplicaciones para encontrar las operaciones clave.

2. Diseñar un bus de datos que sea óptimo para las operaciones clave.

3. Diseñar instrucciones que realicen las operaciones clave utilizando el bus de datos.

4. Agregar nuevas instrucciones sólo si no hacen más lenta a la máquina.

5. Repetir este proceso para otros recursos.
Barricadas del RISC.
Aunque la línea del Macintosh de la energía de Apple ofreció virutas RISC-basadas y Windows NT era RISC compatible, Windows 3.1 y Windows 95 fueron diseñados con los procesadores de CISC en mente. Muchas compañías eran poco dispuestas tomar una ocasión con la tecnología del RISC que emergía. Sin interés comercial, los reveladores del procesador no podían fabricar virutas del RISC en bastante grandes volúmenes para hacer su precio competitivo.

Conclusión
Cada arquitectura tiene sus ventajas y desventajas, es tanto así que hoy en día existen los llamados Microprocesadores Híbridos los cuales emplean lo mejor de cada uno de estos tipos de arquitectura.
Por consiguiente no seria valido pensar que una es mejor o peor con respecto a la otra, la diferencia básica radica en que una permite una gran número de instrucciones mientras la otra realiza o ejecuta instrucciones más cortas pero en un periodo de tiempo menor.

Las opciones RISC Y CISC se deben entender como arquitecturas complementarias y no como rivales.
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