Arquitetura risc e cisc

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Arquitetura e Organização de Computadores

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Atualização: 26/10/2011

Unidade 14: Arquiteturas CISC e RISC
Prof. Daniel Caetano
Objetivo: Apresentar os conceitos das arquiteturas CISC e RISC, confrontando seus
desempenhos.
Bibliografia:
- STALLINGS, W. Arquitetura e organização de computadores. 5ed. São Paulo:
Ed. Pearson Prentice Hall, 2003.
- MURDOCCA, M. J; HEURING, V.P.Introdução à arquitetura de
computadores. S.I.: Ed. Campus, 2000.

INTRODUÇÃO
Até o fim da década de 1970, praticamente todos os arquitetos de processadores e
computadores acreditavam que melhorar os processadores estava diretamente relacionado ao
aumento na complexidade das instruções (instruções que realizam tarefas cada vez maiores) e
modos de endereçamento (acessos a estruturas de dados complexasdiretamente pelas
linguagens de máquina).
Sua crença não era descabida: como os tempos de acesso à memória eram bastante
altos, reduzir o número de instruções a serem lidas era algo bastante positivo, já que reduzia a
necessidade de comunicação com a memória. Entretanto, isso não perdurou: foi percebido
que muitas destas instruções mais complexas praticamente nunca eram usadas, mas aexistência das mesmas tornava outras instruções mais lentas, pela dificuldade em se
implementar um pipeline adequado para processar igualmente instruções complexas e
instruções simples.
Com o passar do tempo e o aumento da velocidade das memórias, os benefícios dos
processadores com insturções complexas (CISC - Complex Instruction Set Computer)
pareceu diminuir ainda mais, sendo que a tendência denovas arquiteturas acabou por ser uma
eliminação destas instruções, resultando em processadores com um conjunto reduzido de
instruções (RISC - Reduced Instruction Set Computer).
Nesta aula serão apresentadas algumas diferenças entre estas arquiteturas, vantanges e
desvantagens, além da inerente controvérsia relacionada.

1. CISC - COMPLEX INSTRUCTION SET COMPUTER
Nos primórdios da eracomputacional, o maior gargalo de todo o processamento
estava na leitura e escrita de dispositivos externos ao processador, como a memória, por
exemplo. Como um dos acessos à memória indispensáveis para que o computador funcione é

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Atualização: 26/10/2011

a leitura de instruções (chamado de busca de instrução), os projetistas perceberam que secriassem instruções que executavam a tarefa de várias outras ao mesmo tempo seriam capazes
de economizar o tempo de busca de instrução de praticamente todas elas.
Por exemplo, caso alguém desejasse copiar um bloco da memória de 500h bytes do
endereço 1000h para o endereço 2000h, usando instruções simples teria de executar o
seguinte código (em Assembly Z80):

COPIA:

LD
BC, 0500h
; Númerode bytes
LD
HL, 01000h
; Origem
LD
DE, 02000h
; Destino
; Aqui começa a rotina de cópia
LD
A, (HL)
; Carrega byte da origem
INC
HL
; Aponta próximo byte de origem em HL
LD
(DE), A
; Coloca byte no destino
INC
DE
; Aponta próximo byte de destino em HL
DEC
BC
; Decrementa 1 de BC
LD
A,B
; Coloca valor de B em A
OR
C
; Soma os bits ligados de C em A
; Neste ponto A sóvai conter zero se B e C eram zero
JP
NZ,COPIA
; Continua cópia enquanto A != zero

Isso é suficiente para realizar a tal cópia, mas foram gastas 8 instruções no processo,
com um total de 10 bytes (de instruções e dados) a serem lidos da memória (fora as leituras e
escritas de resultados de operações, como as realizadas pelas instruções LD A,(HL) e LD
(DE),A). Ora, se o custo de leitura dosbytes da memória é muito alto, faz todo o sentido criar
uma instrução que realiza este tipo de cópia, certo? No Z80, esta instrução se chama LDIR e o
código acima ficaria da seguinte forma:
LD
BC, 0500h
; Número de bytes
LD
HL, 01000h
; Origem
LD
DE, 02000h
; Destino
; Aqui começa a rotina de cópia
LDIR
; Realiza cópia

A rotina de cópia passou de 8 instruções (com 10 bytes no...
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