Arquiteturas Risc E Cisc

ARQUITETURA DE PROCESSADORES: RISC E CISC

INTRODUÇÃO

Um processador CISC (complex Instruction Set Computer, ou “computador com um conjunto complexo de instruções”), é capaz de executar várias centenas de instruções complexas diferentes, sendo extremamente versátil. Exemplos de processadores CISC são o 386 e o 486.

No começo da década de 80, a tendência era construir chips com conjunto de instruções cada vez mais complexos. Alguns fabricantes porém, resolveram seguir o caminho oposto, criando o padreão RISC (Reduced Instruction Set Computer, ou “computador com um conjunto reduzido de instruções”). Ao contrário dos complexos CISC, os processadores RISC são cpazes de executarapenas algumas poucas instruções simples. Justamente por isso, os chips baseados nessa aqrquitetura são mais simples e muito mais baratos.

Outra vantagem dos processadors RISC, é que, por terem um menor número de circuitos internos, podem trabalhar a frequências mais altas. Um exemplo são os processadores Alpha, que em 97 já operavam a 600 MHz.

Nos processadores CISC, a lógica para a maioria das instruções, com exceção das mais primitivas (shift, add, etc...), é guardada em microcódigo no processador, enquanto que para o processador RISC, é fornecida por software.

O conceito RISC, que é o complementar de CISC, está se espalhando pelos sistemas dedicados. Essas máquinas, oferecem poucas instruções e, por isso, sua unidade de controle é mais simples permitindo que se logre uma melhor otimização. Os benefícios do RISC, além de melhor desempenho, são um menor CI, uma menor quantidade de pinos e um menor consumo de energia.

Até poucos anos, a divisão foi contundente: arquiteturas RISC eram usados para rede, enquando a CISC era usado em computadores domésticos. Mas agora alguns estão afirmando que CISC estão esgotando sua possibilidades, enquanto outros defendem fervorosamente que CISC já teria alcançado RISC, adotando algumas das suas principais características.

O que é um CISC?

É um processador capaz de executar centenas de instruções complexas diferentes sendo, assim, extremamente versátil. Grande parte dos processadores Intel e Motorola Têm o desenho CISC. A vantagem de uma arquitetura CISC é que já temos muitas das instruções guardadas nos próprio processador, o que facilita o trabalho dos programadores de linguagem de máquina, dispondo assim de praticamente todas as instruções que serão usadas em seus programas.

O CISC tem uma grande riqueza na especificação de modos de endereçamento.

Como funciona um CISC?

Essa arquiteturas faz o parelelismo entre as instruções, para que hoje a maioria dos sitemas CISC de alto desempenho implementem um sistema que converta as instruções complexas em várias instruções simples, normalmente chamado de microinstruções.

O firmware é um recurso importante e essencial de quase todas as arquiteturas CISC. O frmware significa que cada instrução de máquinaé interpretado por um microprograma localizado em uma memória de circuito integrado no processador. As instruções são compostas são decodificadas internamente e executas com uma série de microinstruções armazenadas em uma ROM interna. Isso vai exigir vários ciclos de clock, pelo menos uma microinstrução. Portanto, assim como os chips CISC utilizam comandos que incorporam uma variedade de pequenas instruções para executar uma única operação.

Quando um sistema operacional ou um aplicativo requer uma dessas ações, envia ao processador o nome do comando a ser feito em conjunto com outras informações complementares caso necessite. Mas cada um desses comandos da ROM do CISC variam em tamanho e, portanto, o chip deve verificar primeiro a quantidade de espaço necessário para executar o comando e poder reservá-lo na memória interna. Além 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 solicitando uma unidade que o decodifica em instruções menores que poderão ser executadas por um nanoprocessador, uma espécie de processador dentro do processador. E a não ser as instruções independente, pois são instruções menores procedentes da decodificação de ma instrução maior, só é permitido realizar uma intrução por vez.

Atráves do complexo circuito do chip, o nanoprocessador executa cada uma das instruções de comando. A execução deste circuito também lentilizam o processo. Para cada instrução um chip CISC requer de quatro a dez ciclos de clock.

O que é um RISC?

Procurando aumentar a velocidade de processamento se descobriu com base em experimentos que, com uma determinada arquitetura de base, a execução de programas compilados diretamente com microinstruções e uso da memória externa para o circuito integrado resultavam ser mais eficiente, graças ao tempo de acesso a memória que foi diminuindo à medida que melhorou a sua tecnologia de encapsulamento.

A idéia foi inspirada no fato de muitas das características que foram incluídas nos projetos tradicionais de CPU para aumentar a velocidade estavam sendo ignoradas pelos programas que foram executados neles. Além disso, a velocidade do processador em relação a memória de computador que a acessava estava cada vez mais alto.

Devido a um conjunto de intruções simplificadas, estas que podem ser implantadas por um hardware diretamente ligado à CPU a qual elimina o microcódigo e a necessidade de decodificar instruções completas.

Tanto a Intel como a AMD, perceberam que usar alguns conceitos da arquitetura RISC em seus processadores poderia ajudá-las a criar processadores mais rápidos. Porém, ao mesmo tempo, existia a necessidade de continuar criando processadores compatíveis com os antigos. Não adiantaria muito lançar um Pentium ll ou Athlon extremamente rápidos, se estes não fossem compatíveis com os programas que utilizamos.

A idéia então passou a ser contruir chips híbridos, que fossem capazes de executar as instruções x86, sendo compatíveis com todos os programas, mas ao mesmo tempo comportando-se iinternamente como chips RISC, quebrando essas instruções complexas em instruções simples, que podem ser processadas por seu núcleo RISC. Tanto o Pentium ll e III, quanto ao Athlom, Duron e Celeron, utilizam este sistema.

Do lado dos chips supostamente RISC, como por exemplo o G4 usados nos Macs, temos esta mesma tendência de contruir chips cada