Tema: Arquitectura risc

1. Marco Aurelio Porro Chulli
Alcira Gonzales Muñoz
Lisbeth Vásquez Cieza

2. DEFINICIÓN:
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.

3. CARACTERISTICAS:
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.

4. CARACTERISTICAS:
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.

5. CARACTERISTICAS:
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.

6. PRINCIPIOS:
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.

7. MULTIPROCESOS:
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.

8. MULTIPROCESOS:
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.

9. MEMORIA 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.

10. MEMORIA 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.

11. VENTAJAS:
 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:

12. RESUMEN:
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.

13. RECOMENDACIONES:
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.

14. CONCLUSIÓN:
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.

15. APRECIACIÓN 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