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Universidad Andina del CuscoFacultad de Ingeniera Escuela profesional de Ingeniera de Sistemas

Arquitectura CISC y RISCAsignatura: Organizacin y arquitectura del computadorDocente:Sota Orellana Luis Alberto Integrantes:Holgado Tisoc JulioLoaiza Romn Johan HugoRomero Chalco Juan CarlosVelarde Vargas Olenka IngridYabarrena Tamayo Josu SamuelCusco - 2015

PRESENTACIN Con el propsito de tener un conocimiento mucho ms amplio y claro sobre las arquitecturas CISC y RISC damos a conocer nuestro presente informe el cual consta de una definicin clara respecto a ambas arquitecturas, su funcionamiento, caractersticas las cuales las diferencia una de otra, ventajas y desventajas.De igual manera mencionamos los campos de aplicacin que presenta cada una, ya que si bien es cierto, la arquitectura CISC es antigua, esta es de gran influencia, mientras que la arquitectura RISC es nueva pero en ocasiones no muy usada por incompatibilidad.

INTRODUCCINPara un correcto desarrollo en el campo laboral debemos estar en constante informacin es por ello que 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.Todos los avances que se dan en la tecnologa enfocndose en los semiconductores, han reducido las diferencias en las velocidades de procesamiento de los microprocesadores con las velocidades de las memorias. Es por esto que en el mercado se encuentran dos grandes microprocesadores que es CISC y RISC. La arquitectura CISC tienen un mercado de software muy difundido por otro lado la arquitectura RISC plantea en su filosofa de diseo una relacin muy estrecha entre los compiladores.

Arquitectura CISC

CISC (Complex Instruction Set Computer)Definicin:Modelo de arquitectura computacional con un amplio conjunto de instrucciones que permite operaciones complejas entre operandos de la memoria o registros internos. Origen entre los 60 y 70 y sali a luz en 1972 con el microchip Intel 8080Ejemplos ms representativos:Intel 8086, 8088, 80286, 80386, 80486, celeron, Pentium II, Pentium III, Pentium IVMotorola 68000, 68010, 68020, 68030, 6840AMD (Duron, Athlon)

Caractersticas:

Microprogramacin (un programa ubicado en una memoria del circuito integrado del procesador interpreta cada instruccin de mquina)Para realizar 1 instruccin requiere de 4 a 10 ciclos de reloj (al menos 1 por microinstruccin pues las instrucciones compuestas son decodificadas internamente y ejecutadas con una serie de microinstrucciones almacenadas en una ROM interna)Conjunto amplio de instrucciones que permite operaciones complejas entre operandos de la memoria o registros internos. Esto dificulta el paralelismo de instruccionesGran cantidad de instrucciones y modos de direccionamiento

Instrucciones complejas y de longitud variableSoporta varios tipos de datosImplementa instrucciones de alto nivel lo ms directamente posibleReduce tiempo de ejecucin de instrucciones complejas mediante la implementacin directa en hardwareCompatible con miembros anteriores de la familiaMicroarquitectura ms compleja

FUNCIONAMIENTOFunciona directamente en los bancos de la memoria de computadora y no requiere a programador llamar explcitamente ningn cargamento o las funciones el almacenar. Se asemeja de cerca de un comando en una lengua de alto nivel.

Por ejemplo, si dejamos a representar el valor de 2:3 y b representa el valor de 5:2, despus este comando es idntica a la declaracin de C a = a * B.

CISC no representa una propuesta de arquitectura de procesador en el sentido usual.

CISC reeja la forma en que se desarrollaban y las mejoras que se haban introducido a las arquitecturas de procesadores hasta, ms o menos, 1975.

CISC, es el Computador con un Conjunto Complejo de Instrucciones (Complex Instruction Set Computer), representa el nombre la corriente principal desarrollada en arquitectura de computadores y, quizs, podramos entender que es el nombre que se asigno a la tendencia a la cual el movimiento RISC se opona.

VENTAJASReduce la dificultad de crear compiladores.Permite reducir el costo total del sistema.Reduce los costos de creacin de software.Mejora la compactacin de cdigo.Facilita la depuracin de errores.

DESVENTAJAS Poco uso de las instrucciones y direccionamientos complejos Poco aprovechamiento de parte de los compiladores: no es fcil encontrar la mejor instruccin para ejecutar una tarea Baja densidad de cdigo Accesos a memoria disminuyen velocidad de ejecucin

Arquitectura RISC

RISCDefinicinEnarquitectura computacional,RISC(del inglsReducedInstructionSetComputer, en espaolComputador con Conjunto de Instrucciones Reducidas) es un tipo de diseo deCPUgeneralmente utilizado en microprocesadoresomicrocontroladoresposeen aspectos fundamentales:Instruccionesde tamao fijo y presentadas en un reducido nmero de formatos.Slo las instrucciones de carga y almacenamiento acceden a la memoria de datos.

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 resultaban ser mas eficientes, gracias a que el tiempo de acceso de las memorias se fue decrementando conforme se mejoraba su tecnologa de encapsulado.Debido a que se tiene un conjunto de instrucciones simplificado, stas se pueden implantar por hardware directamente en la CPU, lo cual elimina el microcdigo y la necesidad de decodificar instrucciones complejas.

Las mquinas RISC protagonizan la tendencia actual de construccin de microprocesadores.PowerPC,DEC Alpha,MIPS,ARM,SPARCson ejemplos de algunos de ellosDEC Alpha AXP 21064, un microprocesadorRISC

caractersticas Las caractersticas comunes a todos los procesadores RISC, fuente de sus capacidades de altas prestaciones, son:Modelo de conjunto de instrucciones Load/Store (Cargar/Almacenar). Slo las instrucciones Load/Store acceden a memoria; las dems operaciones en un RISC, tienen lugar en su gran conjunto de registros. Ello simplifica el direccionamiento y acorta los tiempos de los ciclos de la CPU, y adems facilita la gestin de los fallos de paginas (page faults) en entornos de memoria virtual. Adems, permite un elevado nivel de concurrencia a consecuencia de la independencia de las operaciones de Load/Store de la ejecucin del resto de las instrucciones.

Arquitectura no destructiva de tres direcciones. Los procesadores CISC destruyen la informacin que existe en alguno de los registros, como consecuencia de la ejecucin normal de instrucciones; esto es debido a su arquitectura de dos direcciones, por la cual el resultado de una operacin sobrescribe uno de los registros que contena a los operandos. Por contra, las instrucciones RISC, con tres direcciones, contienen los campos de los dos operandos y de su resultado. Por lo tanto, tanto los operandos origen como el destino, son mantenidos en los registros tras haber sido completada la operacin. Esta arquitectura "no destructiva" permite a los compiladores organizar las instrucciones de modo que mantengan llenos los conductos (pipelines) del chip, y por tanto reutilizar los operandos optimizando la concurrencia.

Instrucciones simples, de formato fijo, con pocos modos de direccionamiento. Las instrucciones simples reducen de manera muy significativa el esfuerzo para su descodificacin, y favorecen su ejecucin en pipelines. Las instrucciones de longitud fija, con formatos fijos, implican que los campos de cdigos de operacin (opcodes) y de los operandos estn siempre codificados en las mismas posiciones, permitiendo el acceso a los registros al mismo tiempo que se est descodificando el cdigo de operacin. Todas las instrucciones tienen una longitud equivalente a una palabra y estn alineadas en la memoria en lmites de palabra (word boundaries), ya que no pueden ser repartidas en pedazos que puedan estar en diferentes pginas.

Ausencia de microcdigo. El microcdigo no se presta a la ejecucin en ciclos nicos, ya que requiere que el hardware sea dedicado a su interpretacin dinmica. La programacin en microcdigo no hace que el software sea ms rpido que el programado con un conjunto de instrucciones simples. Todas las funciones y el control, en los procesadores RISC, estn "cableados" (hardwired), para lograr una mxima velocidad y eficiencia.

Ejecucin en conductos (pipelined). Las instrucciones simples, de formato fijo y ciclo nico permiten que las diferentes etapas de los ciclos de ejecucin (bsqueda o fetch, descodificacin, ejecucin, y escritura del resultado o result write-back) para instrucciones mltiples, se puedan realizar simultneamente, de un modo ms simple y eficaz.

Ejecucin en ciclos nicos (single-cycle). El resultado directo de los conjuntos de instrucciones que ofrecen los procesadores RISC, es que cada instruccin puede ser ejecutada en un nico ciclo de la CPU. Esto invalida la creencia de que las microinstrucciones en microcdigo, creadas para ser ejecutadas en un solo ciclo de procesador, son ms rpidas que las instrucciones del lenguaje ensamblador. Ya que el cach esta construido partiendo de la misma tecnologa que el almacenamiento de control del microprograma, una nica instruccin puede ser ejecutada a la misma velocidad que una microinstruccin. La ejecucin en ciclos nicos tambin simplifica la gestin de las interrupciones y los conductos (pipelines).

PRINCIPALES ASPECTOS RISCPocas instrucciones simplesArquitectura load-storePocos modos de direccionamientoInstrucciones de ancho fijoGran numero de registros

1.Pocas instrucciones simplesLa unidad de control es simple, por lo tanto puede funcionar con mayor frecuencia de clock.El pipeline es eficiente si las instrucciones son de tiempo de ejecucin similar en cada etapa.Puede utilizar control cableado por que son simples.

2.Arquitectura Load/StoreLas nicas instrucciones que referencian datos en memoria son las de carga y almacenamiento. Las dems operan solo con registros.

3.Pocos modos de direccionamientoEl principal modo de direccionamiento es el de desplazamiento con registro de 32 bits mas un desplazamiento de 16 bits Se puede utilizar para simular el modo directo o absoluto, muy utilizado para acceder a datos estticos. Tambin se puede simular el modo indirecto con registro haciendo el desplazamiento nulo.

4.Instrucciones de ancho fijo y formato uniformeUsualmente instrucciones de ancho fijo de 32 bits, esto hace que la carga y decodificacin de instrucciones sea simple y rpida.El formato uniforme simplifica la decodificacin porque el cdigo de operacin y el campo de direccin estn ubicados en la misma posicin para todas las instrucciones.

5.Gran Numero de RegistrosEs posible implementar muchos registros porque se redujo la complejidad de la unidad de control.La arquitectura no limita la utilizacin de los registros.Las variables y resultados intermedios pueden ser almacenados en registros evitando repetidos accesos de memoria.

VENTAJAS RISCOblea mas pequea: al evolucionar la tecnologa permite incorporar cache,etc. Menor consumo de potencia.Tiempo de desarrollo mas corto: por lo tanto es mas barato y mejor sintonizado con la tecnologa.

DESVENTAJAS RISCMenor densidad de cdigo: si la disponibilidad de memoria es critica ocasiona un menor rendimiento del cache de instrucciones.No ejecutan cdigo x86:puede utilizar simulacin por software pero no puede fabricar IBM PC compatible.

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CAMPOS DE APLICACIN

Arquitectura CISC

Utilizadas desde hace ya varios aos han permitido desarrollar un gran nmero de productos de software. Ello representa una considerable inversin y asegura a estas familias de procesadores un mercado creciente. Sin embargo, simultneamente aumentan las aplicaciones en las cuales la capacidad de procesamiento que se pueda obtener del sistema es ms importante que la compatibilidad con el hardware y el software anteriores.

CAMPOS DE APLICACIN

Arquitectura CISC

Lo cual no solo es vlido en los subsistemas de alta capacidad en el campo de los sistemas llamados "embedded", en los que siempre dominaron las soluciones especiales de alta capacidad de procesamiento sino tambin para las estaciones de trabajo ("workstations"). Esta clase de equipos se han introducido poco a poco en:

- Oficinas - La medicina - Bancos

CAMPOS DE APLICACIN

Arquitectura RISC

Se ha visto un fuerte incremento anual del nmero de procesadores RISC, (los procesadores RISC de 32 bits han visto crecer su mercado hasta en un 150% anual). En pocos aos, el RISC conquistar de 25 al 30% del mercado de los 32 bits. La arquitectura RISC ha encontrado, en el sector de estaciones de trabajo, la mayor aceptacin.

CAMPOS DE APLICACIN

Arquitectura RISC

Los procesadores MIPS son fabricados y comercializados por cinco empresas productoras de semiconductores, entre las que figuran NEC y Siemens. Los procesadores de los cinco proveedores son compatibles en cuanto a las terminales, las funciones y los bits.

Los procesadores RISC han conquistado el sector de las estaciones de trabajo, dominado antes por los procesadores Motorola 68 000, y es muy probable que acosen la arquitectura Intel en el sector superior de las PC's.

ConclusinEl CISC es un modelo de arquitectura computacional con gran cantidad de instrucciones complejas y modos de direccionamiento, donde un programa en la memoria del circuito integrado del procesador interpreta cada instruccin de mquina, realizndola en 4 o hasta 10 ciclos de reloj (al menos 1 por cada microinstruccin que decodifica internamente y ejecuta las instrucciones compuestas)

En estos tiempos los programas son grandes y complejos por consiguiente necesitan mayor velocidad en el procesamiento de informacin, por eso se busca microprocesadores ms rpidos y eficientesEn la dcada de los setenta la microprogramacin era la tcnica ms apropiada para la tecnologa de memorias Hay quienes piensan que en pocos aos los microprocesadores RISC sustituirn a los CISC, pero los microprocesadores CISC tienen un mercado de software ms comercial y con mayor influencia. En consecuencia, los procesadores se dotaron de poderosos conjuntos de instrucciones, dando surgimiento a la arquitectura CISC.Las arquitecturas CISC utilizadas desde hace 15 aos han permitido desarrollar un gran nmero de productos de software. Sin embargo, simultneamente aumentan las aplicaciones en las cuales la capacidad de procesamiento que se pueda obtener del sistema es ms importante que la compatibilidad con el hardware y el software anteriores. CONCLUSIONES

ConclusinRISC ofrece soluciones atractivas donde se requiere una elevada capacidad de procesamiento y se presente una orientacin hacia los lenguajes de alto nivel.El termino "reducido" puede llevar a engao. No se trata de que sean pocas instrucciones si no de que estas sean sencillas. Se acepta que un procesador es RISC cuando la misma instruccin que carga datos de memoria no realiza operaciones sobre ellos. Es necesario esperar a que otra realice el tratamiento de esos datos..

CONCLUSIONESUn procesador RISC tpico tiene una capacidad de procesamiento de dos a cuatro veces mayor que la de un cisc.Con el avance de la tecnologa al tener programas mas grandes y complejos que demandan mayor velocidad en el procesamiento de informacin la arquitectura RISC se adecua a los requerimientos actuales.