ARQUITECTURAS RISC Y CISC

Para tener en cuenta:

Concepto y características

Un microprocesador es un dispositivo digital diseñado para manipular información

Tienen 3 buses

•   Datos: Contiene el flujo de información
•   Direcciones: Controla la posición actual en memoria
•   Control: Regula el flujo de información para evitar conflictos

Arquitectura

•   La arquitectura de un procesador consiste en el conjunto de caracteristicas que lo identifican.
• Describe de manera resumida las capacidades y posibilidades de operación del microprocesador.
• Se clasifican según Hardware y Software

 

 

•   Máquina secuencial
•   Ejecuta solo una operación a la vez
•  Bus de datos y direcciones compartidos
•   Lenta
•   Generalmente se combina con software tipo CISC

• Máquina secuencial
• Buses de datos y direcciones compartidos
• Diseño multietapa (Pipeline) 

                El diseño multietapa le permite ejecutar más de una operación a la vez

• Se encuentra combinada con software CISC y en pocas ocasiones con RISC
• Más rápida que Von Neuman

•   Separa los buses de datos, direcciones y control, y los hace totalmente independientes.
• Lo anterior permite leer instrucciones con mayor velocidad
• Pueden direccionar altas cantidades de memoria
• Se combinan con software RISC   

La tecnología CISC (Complex Instruction Set Computer) nació de la mano de Intel, creado en 1971, permitiría el nacimiento de la informática personal. Más concretamente, sería en 1972 cuando aparecería el “8080” (primer chip capaz de procesar 8 bits, suficiente para representar números y letras).

Caracteristicas

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 microprogramación es una característica importante y esencial de casi todas las arquitecturas CISC. La microprogramación significa que cada instrucción de máquina es interpretada por un microprogramalocalizado en una memoria en el circuito integrado del procesador. Las instrucciones compuestas son decodificadas internamente y ejecutadas con una serie de microinstrucciones almacenadas en una ROM de Control, ROM interna. Para esto se requieren de varios ciclos de reloj, al menos uno por microinstrucción. Es así entonces como los chips CISC utilizan comandos que incorporan una gran diversidad de pequeñas instrucciones para realizar una única operación.  

Cuando el sistema operativo o una aplicación requiere de una de estas acciones, 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. Además, el procesador debe determinar la forma correcta de cargar y almacenar el comando. 

Bondades destacadas de CISC:

1. Reduce la dificultad de crear compiladores.

2. Permite reducir el costo total del sistema.

3. Reduce los costos de creación de Software.

4. Mejora la compactación de código.

5. Facilita la depuración de errores (debugging).

ALGUNOS PROCESADORES CON ARQUITECTURA CISC

RISC  O Reduced instruction set computing.

IBM en 1974 empezó a diseñar por encargo de Ericsson, una centralita de teléfonos que procesara 300 llamadas por segundo de unas 20.000 instrucciones por llamada, lo cual hacia necesario un procesador que realizara 12 millones de instrucciones por segundo, ningún procesador de la época tenía esa potencia. Pero los cálculos que se requerían no eran muy complejos, básicamente se necesitaba, añadir y mover datos y combinar campos. Cuando la centralita fue terminada 1975, no se comercializó, pero quedaba bastante claro un concepto: al simplificar las instrucciones se podía aumentar considerablemente la potencia de un procesador.

Diversos estudios reflejaron, que la mayoría del software, la mayoría del tiempo, usaba las instrucciones más simples dejando las instrucciones más complejas para casos raros, en software muy especializado. Esto abría nuevas posibilidades de desarrollo, pues el procesador no tenía por qué llevar un juego de instrucciones muy complejo, abaratando así los costes de desarrollo, diseño, producción etc...

Nace así, en octubre de 1975 en IBM, un proyecto de investigación, iniciado en el centro Watson, que daría como fruto el RISC. El primer RISC fue el procesador 801 que nunca saldría a la venta, pero un derivado suyo se utilizó como una versión "single -chip" o de solo un chip, el ROMP (Research/Office Products Microprocessor), siendo la primera producción de un sistema RISC; mas tarde, en enero de 1986, IBM sacó el primer sistema RISC, el PC RT (el cual fue un fracaso comercialmente), .

Por aquel entonces los CISC dominaban el mercado y hubieron tres factores que marcarían el inicio del mercado RISC:

1,-Berkeley, en 1980 y financiado por el departamento de defensa, crea dos máquinas, el RISC-I y el RISC II y centra su investigación en reducir al mínimo las llamadas más lentas a la memoria y en crear una arquitectura rica en registros  que en 1987 será adoptada por Sun Microsystems

2,-Stanford, siguiendo el ejemplo de IBM de confiar en la optimización del compilador y la eficiencia del pipeline, crea la configuración MIPS, que es publicada en 1981 por John L. Hennessy.

3,-El cambio de empresa de Joel Birnbaum de IBM a HP y el nacimiento dentro de HP del PA- RISC (Precision Architecture RISC o RISC de arquitectura precisa).

El apoyo de Berkeley y Stanford a la investigación de RISC como arquitectura y la apuesta de HP por su comercialización, sobre todo en el mercado de servidores, crearán la confianza suficiente en el mercado para la eclosión del estándar.

Con el nacimiento del RISC, la complejidad volvía al desarrollo del software, cosa que los desarrolladores no permitirían, el nacimiento del lenguaje de programación C, dentro del UNIX, su portabilidad y la no dependencia del procesador que lo ejecutaba, aproximó los desarrolladores a los procesadores RISC, ya que el esfuerzo del programador se minimizaba y la complejidad pasaba al que desarrollaba el compilador.

CARACTERISTICAS

Estos microprocesadores siguen tomando como base el esquema moderno de Von Neumann.
Las instrucciones, aunque con otras características, siguen divididas en tres grupos:

a) Transferencia.

b) Operaciones.

c) Control de flujo.

Reducción del conjunto de instrucciones a instrucciones básicas simples, con la que pueden implantarse todas las operaciones complejas. Arquitectura del tipo load-store (carga y almacena). Casi todas las instrucciones pueden ejecutarse dentro de un ciclo de reloj.

Pipeline (ejecución simultánea de varias instrucciones). Posibilidad de reducir el número de ciclos de máquina necesarios para la ejecución de la instrucción.