Transcript risc, cisc y dsp

Arquitectura RISC & CISC y DSP
INTRODUCCION
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Veamos primero cual es el significado de
los términos CISC y RISC:
CISC (complex instruction set computer) .
RISC (reduced instruction set computer) .
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Los atributos complejo y reducido
describen las diferencias entre los dos
modelos de arquitectura para
microprocesadores
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un procesador RISC típico tiene una
capacidad de procesamiento de dos a
cuatro veces mayor que la de un CISC.
Esto hace suponer que RISC reemplazará
al CISC
Para aplicar una determinada arquitectura:
 condiciones de realización técnica y
sobre todo la rentabilidad.
 Existían y existen razones de
compatibilidad de estructura compleja.
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La meta principal es incrementar el
rendimiento del procesador.
Para esto se deben considerar tres áreas
principales.
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La arquitectura.
La tecnología de proceso.
El encapsulado.
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La tecnología de proceso, se refiere a los
materiales y técnicas utilizadas en la fabricación
del circuito integrado.
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el encapsulado se refiere a cómo se integra un
procesador con lo que lo rodea en un sistema
funcional.
es la arquitectura del procesador lo que hace la
diferencia entre el rendimiento de una CPU
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ARQUITECTURAS CISC
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La microprogramación es una
característica importante y esencial de
casi todas las arquítecturas CISC.
significa que cada instrucción de
máquina es interpretada por un
microprograma localizado en una
memoria
microprogramación
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En los sesentas era la técnica más
apropiada permitía desarrollar también
procesadores con compatibilidad
ascendente.
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Las instrucciones compuestas son
decodificadas internamente y ejecutadas
en una ROM interna.
ARQUITECTURAS RISC
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Buscando aumentar la velocidad del
procesamiento se descubrió en base a
experimentos que, con una determinada
arquitectura de base, la ejecución de
programas resultaban ser mas eficientes
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Debido a un conjunto de instrucciones
simplificado, éstas se pueden implantar
por hardware directamente en la CPU
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a mediados de la década de los setentas,
con respecto a la frecuencia de utilización
de una instrucción en un CISC y al tiempo
para su ejecución, se observó lo
siguiente:
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20% de las instrucciones ocupa el 80%
del tiempo total de ejecución
Existen secuencias de instrucciones
simples que obtienen el mismo resultado
que secuencias complejas
predeterminadas
Las características de una arquitectura
RISC.
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siguen tomando el esquema de Von
Neumann.
Las instrucciones, aunque con otras
características, siguen divididas en tres
grupos:
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a) Transferencia.
b) Operaciones.
c) Control de flujo.
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Reducción del conjunto de instrucciones
Arquitectura del tipo load-store(“Las
únicas instrucciones que tienen acceso a
la memoria son 'load' y 'store'; registro a
registro ”).
ejecución de instrucciones.
Pipeline
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El hecho de que la estructura simple de
un procesador RISC conduzca a una
notable reducción de la superficie del
circuito integrado, se aprovecha con
frecuencia para ubicar en el mismo,
funciones adicionales:
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Unidad para el procesamiento aritmético
de punto flotante.
Unidad de administración de memoria.
Funciones de control de memoria cache.
Implantación de un conjunto de registros
múltiples.
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La relativa sencillez de la arquitectura de
los procesadores RISC conduce a ciclos
de diseño más cortos.
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Por ello, los procesadores RISC no solo
tienden a ofrecer una capacidad de
procesamiento del sistema de 2 a 4 veces
mayor, sino que los saltos de capacidad
que se producen de generación en
generación son mucho mayores que en
los CISC.
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Por otra parte, es necesario considerar
también que:
La disponibilidad de memorias.
Módulos SRAM.
Tecnologías de encapsulado.
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Esto ha hecho cambiar, en la segunda mitad
de la década de los ochentas, esencialmente
las condiciones técnicas para arquítecturas
RISC.
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Analizar las aplicaciones.
Diseñar un bus de datos.
Diseñar instrucciones.
Agregar nuevas instrucciones sólo si no
hacen más lenta a la máquina.
Repetir este proceso para otros
recursos.
PAPEL DE LOS COMPILADORES EN
UN SISTEMA RISC
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el compilador asume la función de un
mediador inteligente entre el programa de
aplicación y el microprocesador.
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CAPACIDAD DE PROCESAMIENTO DE
LOS SISTEMAS DESDE EL PUNTO DE
VISTA DEL USUARIO:
Sistema reprogramable.
Sistema incluido o dedicado.
DSP
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los D.S.P. (Digital Signal Processor) se
están convirtiendo en elementos muy
comunes en el diseño electrónico.
encontraremos D.S.P. en circuitos
relacionados con:
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las telecomunicaciones.
sistemas de audio.
y en algoritmos avanzados de control de
motores
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Tarjetas con múltiples puertos serie en
servidores para proveedores de acceso a
Internet
Compresión de voz en telefonía móvil
Filtros complejos de sonido
Líneas de retardo
Generadores de eco
Reconocimiento de señales DTMF
Decodificación de canales en telefonía celular
(GSM)
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Los D.S.P. son sistemas programables
que nos permiten implementar muchos
tipos de aplicaciones en función de las
posibilidades del sistema
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Esta optimización se consigue mediante
algunos aspectos principales:
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implementación de operaciones por
hardware
instrucciones poco comunes que
ejecutan varias operaciones en un solo
ciclo
modos de direccionamiento especiales
memoria de programa ``ancha'', con más
de 8 bits
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La ejecución de varias operaciones en un
sólo ciclo es posible ya que están
implementadas como circuitería adicional
y no como código microprogramado en la
propia unidad central.
Arquitectura Típica de un D.S.P.
Los D.S.P. abandonan la arquitectura clásica de
Von Neumann y apuestan por la denominada
``Arquitectura Hardvard''
En una arquitectura Hardvard existen bloques
de memoria físicamente separados para datos
y programas.
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Con este diseño se consigue acelerar la
ejecución de las instrucciones, ya que el
sistema puede ejecutar simultáneamente
la lectura de datos de la instrucción ``n'' y
comenzar a decodificar la instrucción
``n+1'', disminuyendo el tiempo total de
ejecución de cada instrucción.
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Para ver esto más claro, pensemos en un
microprocesador clásico, cuyo ciclo de
trabajo es:
leer la posición de memoria apuntada por
el contador de programa
decodificar la instrucción
ejecutar la instrucción
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En la ejecución de la instrucción se dan
estos pasos:
leer los datos de memoria
operar con ellos
dejarlos en la RAM
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Normalmente en los D.S.P. se usa una
arquitectura Hardvard modificada con 3
buses: uno de programa y dos de datos
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La unidad aritmético-lógica de los D.S.P.
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Tiene dos unidades las cuales son:
La unidad central aritmético - lógica
La unidad generadora de direcciones
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La unidad central aritmético-lógica se
encarga de todos los cálculos, excepto
los referentes a direcciones efectivas en
direccionamiento indexado
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el D.S.P. incorpora una segunda UAL que
se encarga solamente de hacer las sumas
de la dirección base con el registro índice
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Además de las instrucciones aritméticas
habituales, la unidad central aritméticológica puede realizar operaciones
booleanas
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un D.S.P. realiza la multiplicación en un
solo ciclo ya que incorpora un
multiplicador construido a base de
puertas lógicas.
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Con la llegada de los D.S.P. se abre un nuevo
campo para el diseñador de sistemas, ya que
podemos implementar sistemas que requieren
una gran capacidad de proceso con un coste
mucho menor que cualquiera de las soluciones
existentes. No obstante, no tenemos que
lanzarnos alocadamente a programar D.S.P. para
todas las aplicaciones, sino que debemos
escoger el sistema más adecuado a nuestras
necesidades, aunque ello implique el tener que
desarrollar una rutina de multiplicación en
ensamblador.