Arquitectura RISC-CISC
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El documento describe las diferencias entre las arquitecturas RISC y CISC en los microprocesadores. Las arquitecturas CISC usan instrucciones complejas que deben ser descompuestas en microinstrucciones, lo que hace que sean más lentas. Las arquitecturas RISC usan instrucciones simplificadas que pueden ejecutarse directamente en un solo ciclo. Mientras que los CISC necesitan varios ciclos para ejecutar cada instrucción, los RISC pueden ejecutar varias instrucciones de forma simultánea y completar cada una
Arquitectura RISC-CISC
- 1. UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA La Universidad Católica de Loja ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES CRISTIAN AGUIRRE ESPARZA “ARQUITECTURA RISC – CISC” CUARTO CICLO 2012
- 2. INTRODUCCION Hoy en día los programas cada vez más grandes y complejos demandan mayor velocidad en el procesamiento de información, lo que implica la búsqueda de microprocesadores más rápidos y eficientes. Un microprocesador es la encapsulación, en un chip, de la unidad aritmético-lógica y la unidad de control, es quien ejecuta el programa almacenado en la memoria principal y quien opera con los datos. Si un icroprocesador es capaz de ejecutar muchas instrucciones en código máquina no es garantía de ser mejor que otro que ejecuta menos instrucciones. En la actualidad sucede todo lo contrario. Podemos encontrar dos tipos de microprocesadores: CISC y RISC Primeramente definamos lo que significa CISC y RISC: CISC (complex instruction set computer) Computadoras con un conjunto de instrucciones complejo. RISC (reduced instruction set computer) Computadoras con un conjunto de instrucciones reducido. La arquitectura del procesador es lo que hace la diferencia entre el rendimiento de un CPU (Unidad Central de Proceso) y otra. Dependiendo de cómo el procesador almacena los operandos de las instrucciones de la CPU, existen tres tipos de juegos de instrucciones: 1. Juego de instrucciones para arquitecturas basadas en pilas. 2. Juego de instrucciones para arquitecturas basadas en acumulador. 3. Juego de instrucciones para arquitecturas basadas en registros. Las arquitecturas RISC y CISC son ejemplos de CPU con un conjunto de instrucciones para arquitecturas basadas en registros. ARQUITECTURA RISC Y ARQUITECTURA CISC ARQUITECTURA CISC La microprogramación es una característica importante de casi todas las arquitecturas CISC. Significa que cada instrucción de máquina es interpretada por un microprograma localizado en una memoria en el circuito integrado del procesador. Cuando el sistema operativo o una aplicación requieren realizar una acción, envía al procesador el nombre del comando para realizarla junto con el resto de información complementaria que se necesite. Pero cada uno de estos comandos de la ROM del CISC varían de tamaño y, por lo tanto, el chip debe en primer lugar verificar cuanto espacio requiere el comando para ejecutarse y poder así reservárselo en la memoria interna.
- 3. Además, el procesador debe determinar la forma correcta de cargar y almacenar el comando, procesos ambos que ralentizan el rendimiento del sistema. El procesador envía entonces el comando solicitado a una unidad que lo descodifica en instrucciones más pequeñas que podrán ser ejecutadas por un nanoprocesador, una especie de procesador dentro del procesador. Y al no ser las instrucciones independientes, pues son instrucciones menores procedentes de la descodificación de una instrucción mayor, sólo puede realizarse una instrucción cada vez. A través de la compleja circuitería del chip, el nanoprocesador ejecuta cada una de las instrucciones del comando. El desplazamiento por esta circuitería también ralentiza el proceso. Para realizar una sola instrucción un chip CISC requiere de cuatro a diez ciclos de reloj. ARQUITECTURA RISC Buscando aumentar la velocidad del procesamiento se descubrió en base a experimentos que, con una determinada arquitectura de base, la ejecución de programas compilados directamente con microinstrucciones y residentes en memoria externa al circuito integrado resultaban ser más eficientes, gracias a que el tiempo de acceso de las memorias se fue decrementando conforme se mejoraba su tecnología de encapsulado. Debido a que se tiene un conjunto de instrucciones simplificado, éstas se pueden implantar por hardware directamente en la CPU, lo cual elimina el microcódigo y la necesidad de decodificar instrucciones complejas. Alrededor del 20% de las instrucciones ocupa el 80% del tiempo total de ejecución de un programa. Existen secuencias de instrucciones simples que obtienen el mismo resultado que secuencias complejas predeterminadas, pero requieren tiempos de ejecución más cortos. En los sistemas RISC casi todas las instrucciones pueden ejecutarse dentro de un ciclo de reloj con un control implantado por hardware, base importante para la reorganización de la ejecución de instrucciones por medio de un compilador. El procesador RISC puede además ejecutar hasta 10 comandos a la vez pues el compilador del software es el que determina qué comandos son independientes y por ello es posible ejecutar varios a la vez. Y al ser los comandos del RISC más sencillos, la circuitería por la que pasan también es más sencilla. Estos comandos pasan por menos transistores, de forma que se ejecutan con más rapidez. Para ejecutar una sola instrucción normalmente les basta con un ciclo de reloj.
- 4. CONCLUSIONES Un procesador RISC típico tiene una capacidad de procesamiento de dos a cuatro veces mayor que la de un CISC. En los procesadores CISC las instrucciones compuestas son decodificadas internamente y ejecutadas con una serie de microinstrucciones almacenadas en una ROM interna. En los procesadores CISC se requieren de varios ciclos de reloj, al menos uno por microinstrucción. Los procesadores CISC reduce la dificultad de crear compiladores. Los procesadores CISC facilitan la depuración de errores. En los procesadores RISC la CPU trabaja más rápido al utilizar menos ciclos de reloj para ejecutar instrucciones. RISC utiliza un sistema de direcciones no destructivas en RAM, eso significa que a diferencia de CISC, RISC conserva después de realizar sus operaciones en memoria los dos operandos y su resultado, reduciendo la ejecución de nuevas operaciones. En los procesadores RISC cada instrucción puede ser ejecutada en un solo ciclo del CPU BIBLIOGRAFIA VALDÉZ Fernando. “Microcontroladores”, Editorial: España 2001. FOROUZAN Behrouz. “Introducción a las Ciencias de la Computación”, Editorial: Ceangage Learning Editors 2004. RICE John. “Ciencia de la Computación”, Editorial: Interamericana Editores, S.A. de C.V. 2005. STALLINGS William. “Organización y Arquitectura de Computación”. Editorial: Pearson Educación, S.A 2000. Quinta edición. STALLINGS William. “Organización y Arquitectura de Computación”. Editorial: Pearson Educación, S.A 2006. Séptima edición VILLAREAL Sonia “Introducción a la computación”, Editorial Primera edición 1999. José, Mora, “Introducción a la informática”, Trillas, Cuarta edición, 2005 PEIRON Montse. “Conceptos básicos de los computadores”, Editorial: Editorial UOC