1 - Cisc

1.1 - O que um CISC ?

um processador capaz de executar centenas de instrues complexas diferentes sendo, assim, extremamente verstil. Grande parte dos processadores Intel e Motorola Tm o desenho CISC.

A vantagem de uma arquitetura CISC que j temos muitas das instrues guardadas nos 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.

1.2 - Como funciona um CISC?Essa arquiteturas faz o parelelismo entre as instrues, para que hoje a maioria dos sitemas CISC de alto desempenho implementem um sistema que converta 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 frmware 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 executas com uma srie de microinstrues armazenadas em uma ROM interna Os processadores baseados na computao de conjunto de instrues complexas contm uma micro-programao, ou seja, um conjunto de cdigos de instrues que so gravados no processador, permitindo-lhe receber as instrues dos programas e execut-las, utilizando as instrues contidas na sua micro-programao.

Seria como quebrar estas instrues, j em baixo nvel, em diversas instrues mais prximas do hardware (as instrues contidas no microcdigo do processador). Como caracterstica marcante esta arquitetura contm um conjunto grande de instrues, a maioria deles em um elevado grau de complexidade.

Examinando do ponto de vista um pouco mais prtico, a vantagem da arquitetura CISC que j temos muitas das instrues guardadas no prprio processador, o que facilita o trabalho dos programadores de linguagem de mquina; disponibilizando, assim, praticamente todas as instrues que sero usadas em seus programas. Os processadores CISC tm a vantagem de reduzir o tamanho do cdigo executvel por j possuirem muito do cdigo comum em vrios programas, em forma de uma nica instruo.

Porm, do ponto de vista da performance, os CISCs tm algumas desvantagens em relao aos RISCs, entre elas a impossibilidade de se alterar alguma instruo composta para se melhorar a performance. O cdigo equivalente s instrues compostas do CISC pode ser escrito nos RISCs da forma desejada, usando um conjunto de instrues simples, da maneira que mais se adequar. Sendo assim, existe uma disputa entre tamanho do cdigo X desempenho.

Controle microprogramado;

Instrues de dois operandos ADD CX,mem;

Modos registrador-registrador, registrador-memria, e memria-registrador;

Mltiplos modos de endereamento memria, incluindo indexao (vetores);

Instrues de largura (tamanho) varivel, conforme modo de endereamento utilizado;

Instrues requerem mltiplos ciclos de mquina para execuo, variando tambm com o modo de endereamento;

Poucos registradores;

Registradores especializados

2 - RISC2.1 - O que um RISC?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 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 intrues simplificadas, estas que podem ser implantadas por um hardware diretamente ligado CPU a qual elimina o microcdigo e a necessidade de decodificar instrues completas.

Tanto a Intel como 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 ll ou Athlon extremamente rpidos, se estes no fossem compatveis com os programas que utilizamos.

A idia ento passou a ser contruir chips hbridos, que fossem capazes de executar as instrues x86, sendo compatveis com todos os programas, mas ao mesmo tempo comportando-se iinternamente como chips RISC, quebrando essas instrues complexas em instrues simples, que podem ser processadas por seu ncleo 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 tendncia de contruir chips cada vez mais complexos, abandonando a idia dos chips RISC simples e baratos em favor da complexidade tpica dos processadores CISC.

2.2 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 o 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 frequentemente. 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).

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 comparados com os processadores CISC.

Enquanto a tecnologia avanava para aumentar os tamanhos dos dados e aumentar a densidade do transitor, os desenvolvedores do processador RISC comearam a considerar maneiras de usar esse espao novo do chip. Alguns dos usos desse espao incluram:

On-chip chaces que so cronometradosto rapidamente quanto ao processador;

Unidades funcionais adicionais para execuo superescalar;

Intrues adicionais no-RISC (mais rpidas);

On-chip aceitando operaes de ponto flutuante;

Profundidade aumentada do pipeline.

Assim, a gerao atual de processadores de desempenho elevado carrega poucas caractersticas dos processadores que iniciram a revoluo RISC.

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 de salto (e que se encontra no PC). Nas arquiteturas CISC normalmente este valor guardado na stack. Nas aquiteturas RISC o valor normalmente guardado num registro.

CISC - Grande riqueza na especificao de modos de endereamento;

RISC - Apenas em operaes load/store e apenas 1 ou 2 modos;

CISC - 1 ou mais operandos em memria (Max 1 i86 e M68K);

RISC Operandos sempre em registros.

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 possvel.

3.1 - Comparao entre caractersticas CISC e RISCPrincipais caractersticas de microprocessadores 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 opostos aos CISC:

Conjunto reduzido de instrues;

Instrues menos complexas;

Unidade de controle hardwarizada;

Baixa capacidade de endereamento para operaes de memria;

Apenas duas instrues bsicas, LOAD e STORE;

Grande nmero de registradores.