Trabalho sobre arquiteturas RISC e CISC

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Palavras – Chaves: Arquitetura RISC. Arquitetura CISC. Vantagens.

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ABSTRACT

The discussion about the use of the RISC and CISC Architectures is old, but it is important to make the point that they work in a very different way and were predicted based the resources available at the time. During this work we are going to make na introduction about both architectures and also comparing them, even being tough because of difference between them. One example that can prove this is that the CISC architecture, used on Intel and AMD processors support more instructions at once, what makes the communication to be slower, while the RISC architecture support less instructions, which allows them to be executed faster. At the end of this work, it’ll be easier to understand their use in different situations and the advantages of its use.

Keywords: RISC architecture. CISC architecture. Advantages.

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1. INTRODUÇÃO

Sempre houve uma grande polêmica em torno de qual dessas plataformas é melhor. Na verdade, é fácil ter ouvido muito boatos como "Os Macs são mais rápidos por que tem chips RISC" ou algo do gênero. O objetivo deste trabalho é falar sobre as duas arquiteturas e como elas coexistem atualmente.

Não podemos ser inocentes e dizer qual das duas é a melhor, subestimando assim as características e potencial de cada uma. Teremos que entender melhor a aplicação destas arquiteturas e aplica-las de acordo com a necessidade e objetivos de cada projeto.

Pode-se fazer uma comparação entre as duas arquiteturas colocando as características de cada uma em uma tabela e dizendo suas respectivas capacidades, mas isso nem sempre é eficiente visto que se envolve um conjunto de aplicações em cada arquitetura, podemos dizer que em um projeto especifico que uma arquitetura será mais eficiente do que a outra. Desta forma, uma comparação entre as arquiteturas RISC e CISC precisa mais do que apenas uma listagem das características de cada uma, é necessário entender o conceito das mesmas e estudar o impacto histórico de cada uma, e também como cada uma tem sido utilizada nos dias atuais.

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2. HISTÓRIA DAS ARQUITETURAS RISC & CISC

No início todos os cientistas dos principais fabricantes estudaram os métodos e técnicas que podem aperfeiçoar o desempenho e a capacidade dos computadores. Alguns projetos criados por volta de 1975 incluem as observações que os compiladores de memória restritos da época eram frequentemente incapazes de tirar proveito dos recursos destinados a facilitar a montagem manual de codificação, e que os modos de endereçamento complexos levavam muitos ciclos para executar devido aos exigidos acessos à memória adicional. Foi alegado que tais funções seriam melhor executadas por sequências de instruções mais simples se isso poderia render implementações pequenas o suficiente para deixar espaço para muitos registros, reduzindo o número de acessos à memória lenta. Nestes projetos simples, a maioria das instruções são de tamanho uniforme e estrutura semelhante, as operações aritméticas são restritas a registros de CPU e instruções a carregar apenas separam e armazenam a memória de acesso. Essas propriedades permitem um melhor balanceamento de estágios no pipeline do que antes, fazendo pipelines RISC significativamente mais eficientes e permitindo que as frequências de clock fossem mais altas.

Por volta de 1980, surgiram muitas pesquisas que queriam aumentar o desempenho dos sistemas de computação. Todos os cientistas buscavam realizar criar instruções mais simples que não requerem tanta memória e também não queriam se preocupar tanto com instruções muito complexas, que geram muito uso de memória e geram muita lentidão nos processos.

É comum percebermos que ao longo das décadas os computadores ou hardwares tem evoluído de maneira mas ágio que os softwares. Por outro lado o desenvolvimento de softwares tem sido mais lento e custoso visto que raramente ou quase nunca se encontra softwares que não apresente falhas (bugs). E na maioria das vezes os softwares tem valor muito mais elevado do que os hardwares.

As análises efetuadas de programas compilados por máquinas de arquitetura CISC, mostraram que os compiladores não eram mais tão espertos quanto os programadores assembly na busca de instruções de máquina complexas. O programa compilador utiliza pouco da grande quantidade de instruções e dos modos de endereçamento que estão disponíveis, pois parece ser difícil analisar o programa de alto nível. Por exemplo, para efetuar a soma entre dois operandos em uma máquina com arquitetura CISC, sendo que um dos valores está em um registrador e o outro na memória, levará um certo tempo gasto para calcular o endereço de acesso a memória. Já em uma máquina com arquitetura RISC, são usadas duas instruções (diferente da arquitetura CISC que utiliza uma instrução), mas como são instruções mais simples, sua execução é bem mais rápida fazendo com que seu tempo total seja menor.

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3. ARQUITETURA CISC

O nome CISC (Complex Instruction Set Computer) advém do fato de se considerar complexo um conjunto constituído de grande quantidade de instruções, com múltiplos modos de endereçamento, entre outras críticas. Em uma época inicial da computação em que a memória era cara e pequena e, por isso, os códigos gerados pelos compiladores deveriam ser compactos e eficientes na execução. Dessa forma, os projetistas precisavam obter boa densidade do código de máquina, ou seja, cada instrução deveria fazer muito, de modo que o programa completo tivesse poucas instruções.

O surgimento, em 1951, do conceito de micro programação facilitou o trabalho de projetar instruções complexas, implementando-as em microcódigo. O microcódigo reside em memória de controle, podendo-se acelerar a sua execução devido a essas memórias serem rápidas. A criação de novas instruções é, na maioria das vezes, quase sem custo e sem aumento de espaço, facilitando a implementação do conceito de famílias de processadores. Um bom exemplo disso é