risc e cisc

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Arquitetura de Sistemas: CISC e RISC Monique Corrêa Regilaine Martins 1

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Arquitetura de Sistemas: CISC e RISCMonique Corra Regilaine Martins

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DISCIPLINA: COMPUTAO

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NDICE

1. Introduo...................................................................................................................4 2. CISC e RISC 2.1 O que um CISC?........................................................................................................6 2.2 Como funciona um CISC?............................................................................................7 2.3 O que um RISC?........................................................................................................9 2.4 Como funciona um RISC?...........................................................................................11 3. Diferenas entre Arquiteturas de CISC e RISC...............................................................12 3.1 Comparaes entre caractersticas de CISC e RISC....................................................14 4. Exemplos de CISC e RISC 4.1 Exemplos de CISC......................................................................................................15 4.2 Exemplos e Aplicaes de RISC.................................................................................16 5. Referncias Bibliogrficas...............................................................................................17

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1. IntroduoUm processador CISC (Complex Instruction Set Computer, ou "computador com um conjunto complexo de instrues"), capaz de executar vrias centenas de instrues complexas diferentes, sendo extremamente verstil. Exemplos de processadores CISC so o 386 e o 486. No comeo da dcada de 80, a tendncia era construir chips com conjuntos de instrues cada vez mais complexos. Alguns fabricantes porm, resolveram seguir o caminho oposto, criando o padro RISC (Reduced Instruction Set Computer, ou "computador com um conjunto reduzido de instrues"). Ao contrrio dos complexos CISC, os processadores RISC so capazes de executar apenas algumas poucas instrues simples. Justamente por isso, os chips baseados nesta arquitetura so mais simples e muito mais baratos. Outra vantagem dos processadores RISC, que, por terem um menor nmero de circuitos internos, podem trabalhar a freqncias mais altas. Um exemplo so os processadores Alpha, que em 97 j operavam a 600 MHz.

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Nos processadores CISC, a lgica para a maioria das instrues, com exceo das mais primitivas (shift, add, etc...), guardada em microcdigo no processador, enquanto que para o processador RISC, fornecida por software. O conceito RISC, que o complementar de CISC, est se espalhando pelos sistemas dedicados. O termo RISC significa Computador com Conjunto de Instrues Reduzido (do ingls "Reduced Instructions Set Computer"). Essas mquinas oferecem poucas instrues e, por isso, sua unidade de controle mais simples permitindo que se logre uma melhor otimizao. Os benefcios do RISC, alm do melhor desempenho, so um menor CI, uma menor quantidade de pinos e um menor consumo de energia. . At poucos anos, a diviso foi contundente: arquituras RISC eram usados para rede, enquanto a CISC era usado em computadores domsticos. Mas agora alguns esto afirmando que CISC est esgotando suas possibilidades, enquanto outros defendem fervorosamente que CISC j teria alcanado RISC, adotando algumas das suas principais caractersticas.

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2. CISC E RISC2.1 O que um CISC?

CISC (sigla para Complex Instruction Set Computer, ou, em uma traduo literal, "Computador com um Conjunto Complexo de Instrues"): um processador capaz de executar centenas de instrues complexas diferentes sendo, assim, extremamente verstil. Grande parte dos microprocessadores Intel e Motorola tm um desenho CISC,sendo assim extremamente verstil. A vantagem de uma arquitetura CISC que j temos muitas das instrues guardadas no prprio processador, o que facilita o trabalho dos programadores de linguagem de mquina, dispondo assim de praticamente todas as instrues que sero usadas em seus programas. O CISC tem uma grande riqueza na especificao de modos de endereamento.6

2. CISC E RISC2.2 Como funciona um CISC?

Essa arquitetura faz o paralelismo entre as instrues, para que hoje a maioria dos sistemas CISC de alto desempenho implementem um sistema que converte as instrues complexas em vrias instrues simples, normalmente chamado de microinstrues. O firmware um recurso importante e essencial de quase todas as arquiteturas CISC. O firmware significa que cada instruo de mquina interpretado por um microprograma localizado em uma memria de circuito integrado no processador . As instrues so compostas so decodificadas internamente e executadas com uma srie de microinstrues armazenadas em uma ROM interna. Isso vai exigir vrios ciclos de clock, pelo menos uma microinstruo. Portanto, assim como os chips CISC utilizam comandos que incorporam uma variedade de pequenas instrues para executar uma nica operao.7

Quando o sistema operacional ou aplicativo requer uma dessas aes , envia ao processador o nome do comando a ser feito em conjunto com outras informaes complementares caso necessite. Mas cada um destes comandos da ROM do CISC variam em tamanho e, portanto, o chip deve primeiro verificar a quantidade de espao necessrio para executar o comando e poder e reserv-lo na memria interna. Alm disso, o processador deve determinar a maneira correta de carregar e armazenar o comando, processos que juntos prejudicam a agilidade do sistema. O processador envia o comando solicitado uma unidade que o decodifica em instrues menores que podero ser executadas por um nanoprocessador, uma espcie de processador dentro do processador. E a no ser as intrues independentes, pois so instrues menores prodcedentes da decodificao de uma instruo maior, s permitido realizar uma instruo por vez. Atravs do complexo circuito do chip, o nanoprocessador executa cada uma das instrues de comando. A execuo deste circuito tambm lentilizam o processo . Para cada instruo um chip CISC requer de quatro a dez ciclos de clock.8

2. CISC E RISC2.3 O que um RISC?

RISC(Reduced Instruction Set Computer ou Computador com um Conjunto Reduzido de Instrues) Procurando aumentar a velocidade de processamento se descobriu com base em

experimentos que, com uma determinada arquitetura de base, a execuo de programas compilados diretamente com microinstrues e uso da memria externa para o circuito integrado resultavam ser mais eficiente, graas ao tempo de acesso a memria que foi diminuindo medida que melhorou a sua tecnologia de encapsulamento A idia foi inspirada no fato de que muitas das caractersticas que foram includas nos projetos tradicionais de CPU para aumentar a velocidade estavam sendo ignoradas pelos programas que foram executados neles. Alm disso, a velocidade do processador em relao a memria de computador que a acessava estava cada vez mais alto. Devido a um conjunto de instrues simplificadas, estas que podem ser implantadas por um hardware diretamente ligado CPU a qual elimina o microcdigo e a necessidade de 9 decodificar instruies completas

Tanto a Intel quanto a AMD, perceberam que usar alguns conceitos da arquitetura RISC em seus processadores poderia ajud-las a criar processadores mais rpidos. Porm, ao mesmo tempo, existia a necessidade de continuar criando processadores compatveis com os antigos. No adiantaria muito lanar um Pentium II ou Athlon extremamente rpidos, se estes no fossem compatveis com os programas que utilizamos. A idia ento passou a ser construir chips hbridos, que fossem capazes de executar as instrues x86, sendo compatveis com todos os programas, mas ao mesmo tempo comportando-se internamente como chips RISC, quebrando estas instrues complexas em instrues simples, que podem ser processadas por seu ncleo RISC. Tanto o Pentium II e III, quanto o Athlon, Duron e Celeron, utilizam este sistema. Do lado dos chips supostamente RISC, como por exemplo o G4 usados nos Macs, temos esta mesma tendncia de construir chips cada vez mais complexos, abandonando a idia dos chips RISC simples e baratos em favor da complexidade tpica dos processadores CISC.

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2. CISC E RISC2.4 Como Funciona um RISC?

Pode parecer estranho que um chip que capaz de executar algumas poucas instrues, possa ser considerado por muitos, mais rpido do que outro que executa centenas delas, seria como comparar um professor de matemtica com algum que sabe apenas as quatro operaes. Mas o que acontece, que um processador RISC capaz de executar tais instrues muito mais rapidamente. A idia principal, que apesar de um processador CISC ser capaz de executar centenas de instrues diferentes, apenas algumas so usadas freqentemente. Poderamos ento criar um processador otimizado para executar apenas estas instrues simples que so usadas mais freqentemente. Em conjunto com um software adequado, este processador seria capaz de desempenhar quase todas as funes de um processador CISC, acabando por compensar suas limitaes com uma maior velocidade de processamento. indiscutvel, porm, que em instrues complexas os processadores CISC saem-se melhor. Por isso, ao invs da vitria de uma das duas tecnologias, atualmente vemos processadores hbridos, que so essencialmente processadores CISC, mas incorporam muitos recursos encontrados nos processadores RISC (ou vice-versa).11

3. DIFERENAS ENTRE ARQUITETURAS CISC E RISCA transio de CISC para RISC foi uma mudana radical na arquitetura. Os conjuntos de instrues foram mudados, sacrificando a compatibilidade binria para o desempenho. Reduzindo o conjunto de instrues, o processador cabia em um chip menor que permitia que os desenvolvedores aumentassem a velocidade do clock. Alm disso, o processador poderia ser pipelineado e uma unidade de controle microcodificada tornou-se desnecessria. RISC, "resolve os casos comuns mais rpidos", era o princpio que conduziu a um aumento impressionante da performance comparado com os processadores CISC. Os processadores mais adiantados tais como IBM RT, SPARCv7 e MIPS R2000 aderiram completamente ao princpio fundamental RISC. Entretanto, enquanto a tecnologia avanava para aumentar os tamanhos dos dados e aumentar a densidade do transistor, os desenvolvedores do processador RISC comearam a considerar maneiras de usar esse espao novo do chip. Alguns dos usos desse espao incluram: Registros adicionais; On-chip chaces que so cronometrados to rapidamente quanto o processador; Unidades funcionais adicionais para execuo superescalar; Instrues adicionais no-RISC (mais rpidas); On-chip aceitando operaes de ponto flutuante; Profundidade aumentada no Pipelined. Assim, a gerao atual de processadores de desempenho elevado carrega poucas caractersticas dos processadores que iniciaram a revoluo RISC.

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Todos os processadores dispem de instrues de salto "de ida e volta", normalmente designados de instrues de chamada de sub-rotinas: nestas, para alm de se alterar o contedo do registro PC como qualquer instruo de salto, primeiro guarda-se o endereo de instruo que segue a instruo de salto ( e que se encontra no PC); nas arquiteturas CISC este valor normalmente guardado na stack; nas arquiteturas RISC esse valor normalmente guardado num registro. CISC: grande riqueza na especificao de modos de endereamento; exemplo do i86: modo absoluto; por registro indireto com acessos indiretos memria, isto , com apontadores para as variveis sem memria armazenados em clulas de memria. RISC: apenas em operaes load/store e apenas 1 ou 2 modos; exemplo do MIPS: apenas operaes lgicas e aritmticas em CISC e RISC Duas grandes diferenas se fazem notar entre estes 2 modelos: na localizao dos operandos neste tipo de operaes, e o n de operandos que possvel especificar em cada instruo. Resumindo o que foi visto anteriormente CISC: 1 ou mais operandos em memria (mx 1 no i86 e M68K); nem sempre se especificam 3 operandos (mx 2 no i86 eM68K). RISC: operandos sempre em registros; 3 operandos especificados (1 dest, 2 fontes) Atualmente pode-se dizer que no existem mais chips CISC ou RISC, mas sim chips hbridos, que misturam caractersticas das duas arquiteturas, a fim de obter o melhor desempenho 13 possvel.

3.1 COMPARAO ENTRE CARACTERSTICAS CISC E RISC Principais caractersticas de mircroprocessadores CISC: Muitas instrues Instrues so complexas Microcodificao das instrues Alta capacidade de endereamento para operaes de memria Nmero reduzido de registradores

Em comparao, microprocessadores RISC so mais ou menos o oposto aos CISC: Conjunto reduzido de instrues Instrues menos complexas Unidade de controle hardwarizada Baixa capacidade de endereamento para operaes de memria, com apenas duas instrues bsicas, LOAD e STORE Grande nmero de registradores14

4. Exemplos de CISC E RISC4.1 Exemplos de Arquiteturas CISC x86 : Basicamente todos os processadores atuais desktop se enquadram nessa categoria, desde os 80386 at os modernos Core i7;

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4.2 Exemplos de Aplicaes e Arquiteturas RISC

DEC Alpha: workstations, servidores PA-RISC Packard, da Hewlett. ARC : Chips multimdia ; ARM: iPad, Smartphones, celulares, modens; Power PC, Apple Motorola e IBM. Power: Playstation 3, Xbox 360, Wii; SuperH: Dreamcast, CD-ROM drives, Automotivas; Supercomputadores;

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5. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS[1] Vagner SANTOS, Arquiteturas de Sistema Disponvel online em: http://erpti.blogspot.com/2010/12/arquitetura-de-sistemas-risc-e-cisc.html Acesso em: 05/06/2011. [2] Wikipedia, CISC Disponvel online em: http://es.wikipedia.org/wiki/CISC Acesso em: 05/06/2011. [3] Hardware, Processadores RISC x Processadores CISC Disponvel online em: http://www.hardware.com.br/artigos/risc-cisc/ Acesso em: 05/06/2011 [4]Hardware, RISC Disponvel online em: http://www.hardware.com.br/termos/risc Acesso em: 05/06/2011 [5] Leonardo GARCIA, Arquitectura de microprocesadores RISC y CISC Disponvel online em: http://www.monografias.com/trabajos55/microprocesadores-cisc-risc/microprocesadores-ciscrisc2.shtml Acesso em: 05/06/2011 [6] Knol Beta, ARQUITETURA RISC E ARQUITETURA CISC Disponvel online em: http://knol.google.com/k/arquitetura-risc-e-arquitetura-cisc# Acesso em: 05/06/2011

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