Transcript Apresentação do PowerPoint

Ana Carolina, Andersen, Arthur, Bruno, Eduardo,
Gisele, Guilherme, Jennifer, Leonardo, Lucas, Monique,
Ricardo, Rodrigo A., Thiago, Victor, Wagner e William.
1J-1PC1
Histórico
No começo da década de 80, a tendência era construir
chips com conjuntos de instruções cada vez mais
complexos, os famosos processadores CISC.
Alguns fabricantes porém, resolveram seguir o caminho
oposto, criando o padrão RISC (Reduced Instruction Set
Computer, ou "computador com um conjunto reduzido de
instruções").
Tanto a Intel quanto a AMD, perceberam que usar
alguns conceitos da arquitetura RISC em seus
processadores poderia ajudá-las a criar processadores
mais rápidos.
Histórico
Porém, ao mesmo tempo, existia a necessidade de
continuar criando processadores compatíveis com os
antigos.
Não adiantaria muito lançar um Pentium II ou Athlon
extremamente rápidos, se estes não fossem compatíveis
com os programas que utilizamos.
A linguagem de alto nível começou a predominar e a
distância semântica complicou a construção de
compiladores. Instruções de alto nível do tipo: if, while,
case, etc., devem ser traduzidas para instruções de baixo
nível tipo: mov, add e jump.
Histórico
A solução para reduzir esta distância foi elevar o nível
da linguagem de máquina, o que era analisado
positivamente por alguns autores, que desejavam
instruções de máquina com mais campos e menos
registradores.
Também, em outros tempos, a velocidade da RAM era
muito mais baixa que a da CPU, além disso, 10 vezes
mais baixa que a ROM, o que criou o desejo de que
todos as instruções fossem resolvidas em microcódigos
ao invés de programação normal.
O que é RISC ?
Reduced Instruction Set Computer ou Computador com
um Conjunto Reduzido de Instruções (RISC), é uma
linha de arquitetura de computadores que favorece um
conjunto simples e pequeno de instruções que levam
aproximadamente a mesma quantidade de tempo para
serem executadas.
Os processadores baseados na computação de
conjunto
de
instruções
reduzido
não
tem
microrogramação, as instruções são executadas
diretamente pelo hardware. Como característica, esta
arquitetura, além de não ter microcódigo, tem o conjunto
de instruções reduzido, bem como baixo nível de
complexidade.
O que é RISC ?
As funções de comando criadas em um processador
RISC consistem de muitas instruções pequenas e
individuais, que realizam apenas uma única tarefa.
Exemplo de processadores: Sparc(SUM), Mips(Silicom
graphics),
Power(IBM),
Alfa(DEC),
PA(Hp),
88000(motorola), i860(Intel).
Funcionamento Básico
Projetar uma via de dados que seja ótima para as
operações chave. Este é o coração de uma máquina
RISC. Composto pelos registradores, pela ULA e pelos
barramento internos que os conectam.
Em um único ciclo, os operandos devem ser lidos dos
registradores, operados pela ULA e o resultado
armazenado em um registrador.
Operando1
Resultado
Operando2
Funcionamento Básico
Projetar as instruções que executem as operações
chaves, estas devem utilizar de forma ótima as vias de
dados, ou seja, cada instrução deve utilizar um único
ciclo da via de dados.
A Teoria RISC é que só se deve adicionar novas
instruções se elas não diminuírem a velocidades da
máquina
Registradores
Por processadores RISC utilizar muito a memória,
foi criado um grande número de registradores.
Este número de registradores tem grande impacto
na performance das máquinas RISC, fazendo com
que o acesso e a execução das tarefas sejam feitas
de forma mais dinâmica.
Geralmente tem-se 32 registros genéricos de 32
bits – para representar valores inteiros e/ou
endereços de memória – e 32 registros de 32 bits
para representação de valores em vírgula flutuante.
Registradores
Estes registros são considerados de uso genérico e
podem ser usados explicitamente por qualquer instrução
que utilize operandos de registros, com exceção de um
registro que contenha o valor ZERO.
Outro uso dos registradores é guardar o contexto de um
processo quando ele é suspenso em uma interrupção.
Um conjunto de registradores são usados de maneira
que, cada um guarde um contexto diferente, basta um
ponteiro para indicar o contexto atual.
Conjunto de Instruções de um processador
O conjunto de instruções que cada processador
suporta é bastante variado. Contudo é possível
identificar e caracterizar grupos de instruções que se
encontram presentes em qualquer arquitetura.
Para transferência de informação: integram este grupo
as instruções que transferem informação entre registros
e a memória (load/store).
Operações aritméticas, lógicas: soma, subtração e
multiplicação com inteiros e ponto flutuante, e operações
lógicas AND, OR, NOT, ShiftLeft/Right; alguns
processadores suportam ainda a divisão.
Registradores x Cache
Na arquitetura RISC, os registradores são
organizados por janelas sobrepostas, e servem para
armazenar as variáveis e parâmetros que são
acessadas mais rapidamente.
Esta filosofia coincide com a filosofia da memória
cache utilizada pela maioria das arquiteturas
conhecidas atualmente.
Arquitetura
Durante a compilação de software especificamente para
um chip RISC, o compilador determina quais comandos
não vão depender dos resultados de outros.
Como estes comandos não têm de esperar por outros
comandos,
o
processador
pode
executar
simultaneamente até 10 comandos em paralelo. Isto se
deve também à tecnologia Pipeline, , uma técnica em que
o processador processa mais de uma instrução de cada
vez, como se que esse se dividisse.
Ao invés de usar quatro fases para a execução: busca,
execução e escrita, a cada ciclo.
Arquitetura
Usa-se as mesmas fases, sendo executadas em
paralelo. Uma fase não precisa esperar a outra terminar,
para que ela se inicie.
Busca da instrução
Execução da instrução
Referência a memória
1
A
2
B
A
3
C
B
4
D
C
B
Tabela: Instruções executadas pelas 3 seções da CPU
5
E
D
Compiladores
Para executar algumas instruções numa estrutura
RISC, é necessário um compilador, que é responsável
para representar algumas funções como um loop para
acrescentar uma variável.
O compilador é responsável também à organização
das instruções nos registradores, analizando as
aplicações para encontrar as operações chave e
elaborar um endereçamento bom para as tarefas,
podendo também criar um número ilimitado de
"registradores virtuais" para armazená-las e, a partir daí,
compartilhar o registrador real de acordo com alguma
técnica de swap entre a memória.
Vantagens
Os chips RISC podem ser fisicamente menores, mais
simples e muito mais baratos, o que também permite que
o fabricante armazene mais dispositivos em um único
chip. E pelo fato de usarem menos circuitos internos,
geralmente produzem menos calor, e podem trabalhar
com frequência mais alta, um exemplo são os
processadores Alpha, que em 97 já operavam a 600
MHz..
Vantagens
Devido a tecnologia pipeline os processadores RISC
alcançam duas a quatro vezes a performance dos
processadores comuns, usando tecnologia de
semicondutor equivalente, e os mesmos valores de
clock.
Processadores RISC requerem menos transitores, o
que fazem eles mais fácil de projetar e baratos de
produzir.
Vantagens
Pelo fato de um processador RISC trabalhar com
instruções simples, o processador utiliza de menos
espaço no chip, funções extras como circuito de
gerenciamento de memória e unidade aritmética
armazenada num mesmo chip. Chips menores
permitem que o fabricante armazene mais dispositivos
em uma única pastilha, o que pode baixar
consideravelmente o custo.
Fontes
www.tudoparaseumicro.com.br/index.php/noticias
www.members.tripod.com/risc_sm/caracteristicas
www.pr.gov.br/batebyte/edicoes/1994/bb35/aspecto
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