arquitecturas risc y cisc

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Arquitecturas RISC Y CISC MICROPROCESADORES BERNARD URIZA OROZCO HECTOR RAHAMPERY HERNANDEZ CONTRERAS AURORA ARCE DUEÑAS

Author: dacoom

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Arquitecturas RISC Y CISC

Arquitecturas RISC Y CISCMiCROPROCESADORES

Bernard uriza OrozcoHector Rahampery hernandez contrerasAurora arce dueas

Hoy en da, los programas cada vez ms grandes y complejos demandan mayor velocidad en el procesamiento de informacin, lo que implica la bsqueda de microprocesadores ms rpidos y eficientes.Los avances y progresos en la tecnologa de semiconductores, han reducido las diferencias en las velocidades de procesamiento de los microprocesadores con las velocidades de las memorias, lo que ha repercutido en nuevas tecnologas en el desarrollo de microprocesadores.

CISC(complex instruction set computer) Computadoras con un conjunto de instrucciones complejo.En arquitectura computacional, CISC es un modelo de arquitectura de computadores. 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

La microprogramacin es una caracterstica importante y esencial de casi todas las arquitecturas CISC. Como por ejemplo: Intel 8086, 8088, 80286, 80386, 80486. Motorola 68000, 68010, 68020, 68030, 6840.

La microprogramacin significa que cada instruccin de mquina es interpretada por un microprograma localizado en una memoria en el circuito integrado del procesador.

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Un poco de historia...En la dcada de 1960s la microprogramacin, por sus caractersticas, era la tcnica ms apropiada para las tecnologas de memorias existentes en esa poca y permita desarrollar tambin procesadores con compatibilidad ascendente.

En consecuencia, los procesadores se dotaron de poderosos conjuntos de instrucciones.

Las instrucciones compuestas son decodificadas internamente y ejecutadas con una serie de microinstrucciones almacenadas en una ROM interna. Para esto se requieren de varios ciclos de reloj (al menos uno por microinstruccin).

Estas instrucciones son fundamentales e imprescindibles, ya que es lo que el procesador ejecuta. Dependiendo de laISAexisten mltiples tipos de instrucciones, aunque principalmente se engloban dentro de tres grandes categoras: operaciones con memoria, operaciones aritmticas y operaciones de control sobre laCPU.

Por ejemploUn algoritmo para hacer un huevo frito incluira un paso: Verter el huevo al aceite caliente.Desde el punto de vista de un procesador, es una instruccin compleja que puede dividirse en varias instrucciones simples:

ISA: Industry Standard Architecture

Algoritmo:Paso 1: Poner la sartn en la estufa.Paso 2: Echar y calentar el aceite hasta que alcance su temperatura ptimaPaso 3: Romper el huevoPaso 5: Verter el huevo con cuidado sobre el aceite calientePaso 6: Con la ayuda de una cuchara, echar el aceite por encima del huevoPaso 7: Comprobar que el huevo ya est cocinado y, en ese caso, sacarlo a un plato

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Paso 5.1: Colocar el huevo partido sobre la sartn.

Paso 5.2: Acercar el huevo partido a un par de centmetros del aceite caliente.

Paso 5.3: Mover verticalmente el huevo partido.

Paso 5.4: Verter el contenido del huevo partido sobre el aceite hasta que est vaco.

Paso 5.5: Retirar el huevo partido y ya vaco.

Paso 5.6: Tirar a la basura el huevo partido y ya vaco.

Este razonamiento es la base para entender lo que ocurri conCISCa mediados del siglo XX, cuandoIBMse propuso unificar las instrucciones con las que trabajaban los procesadores. Unos aos ms tarde y teniendo en cuenta su experiencia, introdujo con otro enfoque:RISC.

Caractersticas de una arquitectura CISC

En la actualidadCISCtiene a x86como su mayor exponente, conAMDy sobre todo Intel a la cabeza de su desarrollo. Hay muchos ejemplos histricos como losPDP, Motorola 68000,Intel 4004o Intel 8086, quiz los ms representativos. Prcticamente cualquier ordenador de sobremesa o porttil desde los aos 80 ha utilizado un procesador x86.

RISCEn arquitectura computacional, RISC (del ingls Reduced Instruction Set Computer, en espaol Computador con Conjunto de Instrucciones Reducidas). Es un tipo de diseo de CPU generalmente utilizado en microprocesadores o microcontroladores con las siguientes caractersticas fundamentales:Instrucciones de tamao fijo y presentadas en un reducido nmero de formatos.Slo las instrucciones de carga y almacenamiento acceden a la memoria de datos.

De donde surgi?Buscando aumentar la velocidad del procesamiento se descubri en base a experimentos que, con una determinada arquitectura de base, la ejecucin de programas compilados directamente con microinstrucciones y residentes en memoria externa al circuito integrado resultan ser ms eficientes, gracias a que el tiempo de acceso de las memorias fue disminuyendo conforme se mejoraba su tecnologa de encapsulado.Tras el lanzamiento deCISC, los cientficos deIBMempezaron a comprobar que los diseadores de software creaban sus propias instrucciones ms simples y precisas. Entonces, ya en la dcada de los 70, empezaron a disear una alternativa que posteriormente se introdujo en el mercado

John Cocke, dise el primer procesador RISC de la historia

La principal virtud deRISCes tener un conjunto deinstrucciones muy simples que se ejecutarn ms rpidamente en el procesador. Existe un catlogo de pocas instrucciones y stas son muy sencillas, lo cual implica tambin que para una cierta tarea compleja necesitaremos un mayor nmero de ellas, y por esto el programa final tendr una longitud mayor y adems acceder en un mayor nmero de ocasiones a los datos almacenados en la memoria.

Las caractersticas esenciales de una arquitectura RISCLas instrucciones, aunque con otras caractersticas, siguen divididas en tres grupos:a) Transferencia.b) Operaciones.c) Control de flujo.Reduccin del conjunto de instrucciones a instrucciones bsicas simples, con la que pueden implantarse todas las operaciones complejas.

Arquitectura del tipo load-store (carga y almacena). Las nicas instrucciones que tienen acceso a la memoria son 'load' y 'store'; registro a registro, con un menor nmero de acceso a memoria.Casi todas las instrucciones pueden ejecutarse dentro de un ciclo de reloj. Con un control implantado por hardware (con un diseo del tipo load-store), base importante para la reorganizacin de la ejecucin de instrucciones por medio de un compilador.Pipeline (ejecucin simultnea de varias instrucciones). Posibilidad de reducir el nmero de ciclos de mquina necesarios para la ejecucin de la instruccin, ya que esta tcnica permite que una instruccin puede empezar a ejecutarse antes de que haya terminado la anterior.

En nuestro ejemplo delalgoritmo del huevo frito, un procesadorRISCestara compuesto por las instrucciones descritas entrePaso 5.1y Paso 5.6.

Un procesador de tipoRISCes ms simple tanto en software (instrucciones) como en hardware (registros de memoria), lo cual hace que sea un dispositivo notablemente ms barato que otrasCPU. En la actualidad el mayor ejemplo deprocesadorRISCson los productosARM, utilizados ampliamente en dispositivos mviles pero tambin en otros campos como los supercomputadores ARM.

Agregando tambin:

Gracias a la reduccin del circuito integrado podemos tener algunas de las siguientes funciones adicionalesUnidad para el procesamiento aritmtico de punto flotante.Unidad de administracin de memoria.Funciones de control de memoria cach.Implantacin de un conjunto de registros mltiples.

Los procesadores RISC no slo tienden a ofrecer una capacidad de procesamiento del sistema de 2 a 4 veces mayor, sino que los saltos de capacidad que se producen de generacin en generacin son mucho mayores que en los CISC.

Los diseos RISC han llevado a un gran nmero de plataformas y arquitecturas al xitotales como los procesadoresARM que dominan en Nintendo DS, Gameboy Advance, iPad, etc.

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Ventajas y desventajas RISC vs CISCRISC: Disponibilidad de memorias grandes, baratas y con tiempos de acceso menores de 60 ns en tecnologas CMOS.

RISC: Mdulos SRAM para memorias cach con tiempos de acceso menores a los 15 ns.

RISC: Tecnologas de encapsulado que permiten realizar ms de 120 terminales.

SRAM: (Memoria de acceso aleatorio esttica) 20

Los microprocesadores RISC son generalmente menos costosos de construir y vender, ya que utiliza menos componentes y transistores.

Los microprocesadores CISC son considerados ser ms fciles para trabajar para los programadores, pero son ms costosos de desarrollar.

CISC

RISC

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CISC

RISC

En trminos generales...

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Conclusin!

A pesar de que parece ser una guerra entre ambas tecnologas algunos afirman que si esto fuera una batalla sin lugar a dudas RISC es la mejor ya que CISC es considerada obsoleta. Si esto es verdadero entonces simplemente es una cuestin de eficiencia, y no de fecha de creacin. Es mejor CISC?, entonces RISC es una idea til, siendo que esta arquitectura forma parte de la familia de procesadores Intel x86. Dejando de un lado la poca en que surgieron estas arquitecturas, si una es obsoleta y sus ventajas y desventajas . La verdadera historia es mucho ms compleja e interesante que una batalla de arquitecturas de microprocesadores.Se determina cul es mejor dependiendo del sistema en que se va a implementar.