Uma breve abordagem sobre a arquitetura RISC.

1. Processadores RISC
Reduced Instruction Set Computer
FRANKY WEBER

2. Objetivos
 Especificar a era antecessora à tecnologia RISC;
 Explicar o avanço da tecnologia;
 Contar a história de surgimento do microprocessador e sua evolução até o
RISC;
 Conceituar a abordagem;
 Explicar sobre o Pipelining;
 Apresentar recursos, vantagens e benefícios;

3. O que é RISC?
RISC = Ridiculously Simple Computer
Ou
RISC = Reduced Intruction Set Computer

4. Antes da Era RISC
 Compiladores eram difíceis de se construir, especialmente para máquinas
com registradores;
 Os custos do software aumentavam enquanto os custos de hardware
caíam;
 Memória de núcleo magnético era utilizada como memória principal, uma
memória lenta e cara;
 Complex Instruction Set Computers (CISC);

5. O avanço da tecnologia
 Os compiladores foram melhorando;
 Caches;
 Memória de Semicondutores substituiu a memória de núcleo magnético;

6. O Microprocessador
 A Revolução Tecnológica em Microprocessadores;
 O aumento da capacidade de desenvolvimento de microprocessadores;
 A introdução do Computador com um Conjunto Reduzido de Instruções;

7. A história do RISC
 John Cocke em 1974: 80%  20%;
 Três projetos RISC: IBM 801 machine (1974), Berkeley’s RISC-I and RISC-II processors
(1980), Stanford’s MIPS processor (1981);
 RISC-I e RISC-II (David Patterson – Berkeley);
 MIPS (John Hennessy – Stanford);

8. A história do RISC (cont...)
 Berkeley e Stanford foram patrocinados pela DARPA;
 1986 – anúncio comercial dos processadores RISC desenvolvidos nos 3
projetos;
 1987 – SPARC (Sun);

9. Abordagem RISC
 Apenas instruções simples;
 Menos transistores para obter instrução = mais registros;
 Pipelining;
 Operações registro-por-registro;

10. Pipelining
 Dependências de dados podem ser endereçadas reordenando as
instruções quando possível (compilador);
 Degradação do desempenho dos ramos pode ser reduzido pela previsão
de desvios ou instruções de execução para ambos os ramos até que o
ramo correto seja identificado;

11. Por que o RISC é mais rápido?
 Mais espaço no Chip = Performance acelerada;
 Otimização é mais fácil;
 Permite o uso de técnicas restritas a grandes computadores;
 Simplifica a tradução de linguagem de alto nível;
 A criação do RISC precedeu o design do hardware;

12. Quanto um RISC é mais rápido que um
CISC?
 Um RISC suporta um Load bem maior do que um CISC;

13. Recursos
 Arquitetura carga/armazenamento;
 Codificação de tamanho fixo e decodificação de hardware;
 Grande conjunto de registradores;

14. Vantagens
 Pode executar várias instruções simultâneas;
 Instruções mais curtas;
 Diminui o efeito de latência entre instruções;
 Múltiplos hardwares podem interagir em um ciclo de clock;
Clock CycleClock Cycle
Main Memory
Hardware
Hardware
RISC instruction
RISC instruction
RISC instr
RISC instruction
RISC instruction
RISC instruction
Pipeline

15. Vantagens (continuação)
 Novos processadores podem ser desenvolvidos e testados mais
rapidamente sem complicação;
 Conjuntos de instruções menores são mais fáceis para compilar;

16. Benefícios
 O Processador RISC custa menos para ser desenvolvido – desde um custo
significativo do chip até os custos reais de P&D;
 Mais fácil de projetar (e menos bugs) significa que o processador terá um
tempo melhor no mercado;
 Mais tempo no mercado significa que o processador pode usar processos
mais recentes;
 Processos de fabricação mais recentes;

17. Uso do RISC hoje
 X86 é um dos poucos chips que retêm arquitetura CISC;
 Grande parte das aplicações desenvolvidas para PC foram escritas para
X86 ou compiladas em código de máquina X86;
 Arquiteturas RISC e CISC são quase indistinguíveis;
 Processadores CISC usam pipelining atualmente;
 Tecnologia do transistor.

18. Tecnologias Oracle RISC x CISC
 SPARC SuperCluster T4-4: 4 x SPARC T4 Processors (3.0 GHz) –
Each processor comes with eight cores and eight threads per
core. The SPARC T4 utilizes the latest advanced S3 core
design;
 Exadata Database Machine X3-8: 8 x Ten-Core Intel® Xeon®
E7-8870 Processors (2.40 GHz) – Each processor comes with ten
cores and two threads per core.