Universidad Politécnica AmazónicaArquitectura RISC

Docente:Integrantes:

Marco Aurelio Porro ChulliAlcira Gonzales MuñozLisbeth Vásquez Cieza

Arquitectura RISCDEFINICIÓN:En arquitectura computacional, RISC (del inglés Reduced Instruction Ser Computer, en español Computador con Conjunto de Instrucciones Reducidas) es un tipo de diseño de CPU generalmente utilizado en microprocesadores o microcontroladores.Los microprocesadores basados en esta arquitectura poseen instrucciones de tamaños fijos y presentados en un número reducido de formatos y en donde sólo las instrucciones de carga y almacenamiento acceden a la memoria por datos. También suelen disponer de muchos registros de propósito general.

Arquitectura RISCCARACTERISTICAS:MODELO DE CONJUNTO DE INSTRUCCIONES LOAD/STORE (Cargar/Almacenar):Sólo las instrucciones Load/Store acceden a memoria; las demás 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 además facilita la gestión de los fallos de páginas en entornos de memoria virtual.

ARQUITECTURA NO DESTRUCTIVA DE TRES DIRECCIONES:Los procesadores CISC destruyen la información que existe en alguno de los registros, como consecuencia de la ejecución normal de instrucciones; esto es debido a su arquitectura de dos direcciones, por la cual el resultado de una operación sobrescribe uno de los registros que contenía a los operando.

Arquitectura RISCCARACTERISTICAS:INSTRUCCIONES SIMPLES, DE FORMATO FIJO, CON POCOS MODOS DE DIRECCIONAMIENTO:Las instrucciones simples reducen de manera muy significativa el esfuerzo para su descodificación, y favorecen su ejecución en pipelines. Las instrucciones de longitud fija, con formatos fijos, implican que los campos de códigos de operación y de los operandos están siempre codificados en las mismas posiciones

AUSENCIA DE MICROCÓDIGO:El microcódigo no se presta a la ejecución en ciclos únicos, ya que requiere que el hardware sea dedicado a su interpretación dinámica. La programación en microcódigo no hace que el software sea más rápido que el programado con un conjunto de instrucciones simples.

Arquitectura RISCCARACTERISTICAS:EJECUCIÓN EN CONDUCTOS (Pipelined): Las instrucciones simples, de formato fijo y ciclo único permiten que las diferentes etapas de los ciclos de ejecución (búsqueda o fetch, descodificación, ejecución, y escritura del resultado o result write-back) para instrucciones múltiples, se puedan realizar simultáneamente, de un modo más simple y eficaz.

EJECUCIÓN EN CICLOS ÚNICOS (Single-Cycle):El resultado directo de los conjuntos de instrucciones que ofrecen los procesadores RISC, es que cada instrucción puede ser ejecutada en un único ciclo de la CPU. Esto invalida la creencia de que las microinstrucciones en microcódigo, creadas para ser ejecutadas en un solo ciclo de procesador, son más rápidas que las instrucciones del lenguaje ensamblador.

Arquitectura RISCPRINCIPIOS:

Analizar las aplicaciones para encontrar las operaciones clave.Diseñar un bus de datos que sea óptimo para las operaciones

clave.Diseñar instrucciones que realicen operaciones clave

utilizando el bus de datos.Agregar nuevas instrucciones solo si no hacen más lenta a la

máquina.Repetir este proceso para otros recursos.

Arquitectura RISCMULTIPROCESOS:La industria informática, ha tenido siempre un objetivo primordial, repetido a lo largo de toda su cadena (fabricantes de semiconductores, fabricantes de sistemas y usuarios): la búsqueda de la velocidad. Para alcanzar este objetivo se han invertido ingentes cantidades de recursos, hasta alcanzar los límites físicos del silicio.

Arquitectura RISCMULTIPROCESOS:MULTIPROCESADORES DE MEMORIA DISTRIBUIDA: También denominados multiprocesadores vagamente acoplados. Se caracterizan porque cada procesador sólo puede acceder a su propia memoria. Se requiere la comunicación entre los nodos de proceso para coordinar las operaciones y mover los datos. Los datos pueden ser intercambiados, pero no compartidos.

Arquitectura RISCMEMORIA CACHE Y EL MULTIPROCESO: ESCRITURA CONTINUA:Requiere que todas las escrituras realizadas en el caché actualicen asimismo los datos de la memoria principal. De esta forma, la memoria principal siempre tiene la última copia de los datos, y por tanto no hay nunca ninguna incoherencia con el caché.

COPIA POSTERIOR:Es un sistema mucho más eficiente, aunque también más complejo de implementar. En este caso, la CPU puede modificar la línea de caché sin necesidad de actualizar inmediatamente la memoria principal. Los datos sólo son copiados a la memoria principal cuando la línea de caché va a ser reemplazada con una nueva.

Arquitectura RISCMEMORIA CACHE Y EL MULTIPROCESOS COPIA POSTERIOR:

ESCRITURA RADIADA: Que requiere que la CPU que modifica los datos compartidos actualice los otros caches, para lo cual escribe en el bus la dirección de los datos, y los datos mismos, de modo que

todos los dispositivos interesados (otras CPUs) los capturen. ESCRITURA INVALIDADA: Impide a una CPU modificar los

datos compartidos en su caché hasta que otros caches han invalidado sus copias. En cuanto otros caches invalidan sus líneas, el caché modificado tiene la única copia; de este modo, se garantiza que un sólo caché escribe una línea compartida en un momento dado.

Arquitectura RISCVENTAJAS:

La CPU trabaja más rápido al utilizar menos ciclos de reloj para ejecutar instrucciones.

Utiliza un sistema de direcciones no destructivas en RAM; a diferencia de CISC.

RISC conserva después de realizar sus operaciones en memoria los dos operandos y su resultado, reduciendo la ejecución de nuevas operaciones.

Cada instrucción puede ser ejecutada en un solo ciclo del CPU.

Menor potencia que otros procesadores. Mayor tamaño de los programa. Menos componentes y transistores.

DESVENTAJAS:

Arquitectura RISCRESUMEN:RISC es una filosofía de diseño de CPU para computadora que está a favor de conjuntos de instrucciones pequeñas y simples que toman menor tiempo para ejecutarse. El tipo de procesador más comúnmente utilizado en equipos de escritorio, el x86, está basado en CISC en lugar de RISC, aunque las versiones más nuevas traducen instrucciones basadas en CISC x86 a instrucciones más simples basadas en RISC para uso interno antes de su ejecución. La idea fue inspirada por el hecho de que muchas de las características que eran incluidas en los diseños tradicionales de CPU para aumentar la velocidad estaban siendo ignoradas por los programas que eran ejecutados en ellas. Además, la velocidad del procesador en relación con la memoria de la computadora que accedía era cada vez más alta. Esto conllevó la aparición de numerosas técnicas para reducir el procesamiento dentro del CPU, así como de reducir el número total de accesos a memoria.

Arquitectura RISCRECOMENDACIONES:Actualmente, las estaciones de trabajo RISC multiprocesadoras de mayor

éxito, se basan en diferentes versiones de la tecnología SPARC: superSPARC e HyperSPARC.

Está claro que el futuro pertenece a los RISC y a los sistemas multiprocesador, a no ser que la física y la electrónica logren superar las barreras tecnológicas para incrementar muy por encima de las cotas actuales, las velocidades y prestaciones de una única CPU.

También cabe esperar, y por qué no, la pronta aparición de otras tecnologías que compitan con CISC y RISC.

Arquitectura RISCCONCLUSIÓN:En la década de los sesentas, la microprogramación era la técnica más

apropiada para la tecnología de memorias existentes. En consecuencia, los procesadores se dotaron de poderosos conjuntos de instrucciones, dando surgimiento a la arquitectura CISC.

Cada usuario debe decidirse a favor o en contra de determinada arquitectura de procesador en función de la aplicación concreta que quiera realizar. Nunca será decisiva únicamente la capacidad de procesamiento del microprocesador; se debe considerar por igual la capacidad real que puede alcanzar el sistema en su conjunto.

Arquitectura RISCAPRECIACIÓN DE EQUIPO: INTEL como líder de la tecnología CISC, inició un proceso de conversión,

en la fabricación de sus procesadores, a tecnología RISC con el Pentium I y Pentium PRO, pensando que la siguiente generación ya sería puramente RISC, sin embargo las dificultades de esta transformación y las ventajas que tiene cada tecnología le hizo ver que la combinación de ambas tecnologías era la mejor solución

Hoy en día, los programas cada vez más grandes y complejos demandan mayor velocidad en el procesamiento de información, lo que implica la búsqueda de microprocesadores más rápidos y eficientes