Aula 10-oac-arquitetura-risc

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Aula 10-oac-arquitetura-risc

  1. 1. Cristiano  Pires  Martins ARQUITETURA  RISCsegunda-feira, 30 de maio de 2011 1
  2. 2. Introdução § RISC  –  Reduced  Instruction  Set  Computer; § Computador  com  um  conjunto  reduzido  de   instruções; § Tipo  de  arquitetura  de  CPU; § X § CISC  –  Complex  Instruction  Set  Computer; § Computador   com   um   conjunto   complexo   de   instruções;segunda-feira, 30 de maio de 2011 2
  3. 3. Introdução § Praticamente  todos  os  micros  até  o  486  eram   CISC; ú Grande  quantidade  de  instruções; ú Variedade  de  modos  de  endereçamento; ú Poucos  registradores  de  dados  na  CPU; ú Processamento  controlado  por  microprograma.segunda-feira, 30 de maio de 2011 3
  4. 4. Quadro  comparativo  CISCxRISC Sistemas Tipo Ano Qtd.  Instr. Qtd.  Reg. Tam.  Instr. IBM/370-­‐168 CISC 1973 208 16 16-­‐48  bits Intel  486 CISC 1989 147 8 1-­‐17  bits Intel  Pentium CISC 1993 150 8 1-­‐17  bits Power  PC  601 RISC 1993 184 32-­‐I  32-­‐PF 32  bits Sparc  10 RISC 1987 52 Até  528 32  bits Alpha  21064 RISC 1992 125 32-­‐I  32-­‐PF 32  bitssegunda-feira, 30 de maio de 2011 4
  5. 5. Desempenho  na  execução § Cada  linguagem  de  alto  nível  (LAN)  possuía   comandos  poderosos; § Para  facilitar  a  vida  de  programadores; § Não  para  facilitar  o  desempenho  da   computação,  facilitar  processamento;segunda-feira, 30 de maio de 2011 5
  6. 6. Desempenho  na  execução § Um  único  comando  de  LAN  tinha  que  ser   convertido  em  várias  instruções  de  máquina: ú Gap  semântico:  separação  acentuada  entre   operações  de  LAN  e  linguagem  de  máquina; ú Complexos  compiladores;segunda-feira, 30 de maio de 2011 6
  7. 7. Reduzir  o  Gap  Semântico § Aumentar  a  quantidade  de  instruções  de   máquina; § Incluir  mais  modos  de  endereçamento  no   conjunto  de  instruções; § Utilizar  mais  microprogramação.segunda-feira, 30 de maio de 2011 7
  8. 8. Características  Das   Arquiteturas  RISC § Menor  quantidade  de  instruções  e  tamanho   fixo; § Execução  otimizada  de  chamada  de  funções; § Menor  quantidade  de  modos  de   endereçamento; § Utilização  de  Pipelining.segunda-feira, 30 de maio de 2011 8
  9. 9. Menor  quantidade  de   instruções    e  tamanho  fixo § Sistema  produz  resultados  com  melhor   desempenho; § Menos  instruções,  execução  mais  otimizada; § Mesmo  com  programas  mais  longos. CPU N•  de  Instruções Arquitetura SPARC 50 RISC VAX-­‐11/780 303 CISCsegunda-feira, 30 de maio de 2011 9
  10. 10. Execução  Otimizada  de   Chamada  de  Funções § Chamadas  de  Funções  consomem  razoável  tempo   de  processador; ú Requer  usualmente  poucos  dados; ú Mas  consomem,  na  transferência,  demorados  acessos   à  memória  para  escrita  e  leitura; § Em  CISC  a  chamada  conduz  a  operações  de  L/E   com  a  memória  para  passagem  de  parâmentros  e   recuperação  de  dados; § Em  RISC  ocorre  no  processador:     ú Utiliza-­‐se  mais  registradores; ú Parâmetros  manuseados  no  próprio  processador.segunda-feira, 30 de maio de 2011 10
  11. 11. Execução  Otimizada  de   Chamada  de  Funções § Só  é  possível  colocar  mais  registradores   devido  à  redução  dos  circuitos  necessários  à   decodificação  e  execução  de  instruções; § O  desempenho  total  melhora.segunda-feira, 30 de maio de 2011 11
  12. 12. Menor  Quantidade  de  Modos  de   Endereçamento § Para  facilitar  o  trabalho  dos  compiladores,  o   conjunto  de  instruções  das  CISC  tende  a  ter   muitos  modos  de  endereçamento  (até  22); ú Entre  registradores; ú Memória  e  registradores; ú Memória. § Na  RISC: ú LOAD:  carregamento  da  memória  para  registradores; ú STORE:  gravação  dos  registradores  para  a  memória.segunda-feira, 30 de maio de 2011 12
  13. 13. Modo  de  Execução  com   Pipelining § Característica  mais  relevante  da  RISC; § Em  face  do  formato  simples  e  único  das  instr.; § Pipelining  funciona  mais  efetivamente  quando   as  instruções  são  todas  bastante  semelhantes   (formato  e  complexidade); § O  ideal  seria  cada  instrução  completar  um   estágio  de  pipelining  em  1  ciclo  de  relógio;segunda-feira, 30 de maio de 2011 13
  14. 14. Pipelinigsegunda-feira, 30 de maio de 2011 14
  15. 15. § Vídeosegunda-feira, 30 de maio de 2011 15
  16. 16. CISC  x  RISC CARACTERÍSTICAS RISC CISC MIPS  R4000 RS/6000 VAX11/780 INTEL  486 Quantidade  de  Instruções 94 183 303 235 Modos  de  Endereçamento 1 4 22 11 Largura  de  cada  instrução  (Bytes) 4 4 2-­‐57 1-­‐12 Quantidade  de  registradores  de   32 32 16 8 emprego  geralsegunda-feira, 30 de maio de 2011 16
  17. 17. CISC  x  RISC § Máquinas  RISC  tendem  a  executar  instruções   bem  mais  rápido  porque: ú Instruções  com  C.Op.  com  menor  quantidade  de   bits  =  menor  tempo  de  codificação; ú Instruções  executadas  diretamente  pelo  hardware   e  não  por  um  microprograma.segunda-feira, 30 de maio de 2011 17

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