Arquitectura de microprocesadores RISC y CISC (página 2)

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El procesador
envía entonces el comando solicitado a una unidad que lo
descodifica en instrucciones más pequeñas que
podrán ser ejecutadas por un nanoprocesador, una especie
de procesador dentro del procesador. Y al no ser las
instrucciones independientes, pues son instrucciones menores
procedentes de la descodificación de una
instrucción mayor, sólo puede realizarse una
instrucción cada vez.

A través de la compleja circuitería del
chip, el nanoprocesador ejecuta cada una de las instrucciones del
comando. El desplazamiento por esta circuitería
también ralentiza el proceso. Para
realizar una sola instrucción un chip CISC requiere de
cuatro a diez ciclos de reloj.

Entre las bondades de CISC destacan las
siguientes:

Reduce la dificultad de crear compiladores.
Permite reducir el costo
total del sistema.
Reduce los costos de
creación de sftware.
Mejora la compactación de código.
Facilita la depuración de
errores.

Ejemplo de microprocesadores
basados en la tecnología
CISC:

Intel 8086, 8088, 80286, 80386, 80486.
Motorola 68000, 68010, 68020, 68030,
6840.

ARQUITECTURA RISC

Buscando aumentar la velocidad del
procesamiento se descubrió en base a experimentos que,
con una determinada arquitectura de
base, la ejecución de programas
compilados directamente con microinstrucciones y residentes en
memoria
externa al circuito integrado resultaban ser mas eficientes,
gracias a que el tiempo de
acceso de las memorias se
fue decrementando conforme se mejoraba su tecnología de
encapsulado.

La idea estuvo inspirada también 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.

Debido a que se tiene un conjunto de instrucciones
simplificado, éstas se pueden implantar por hardware directamente en la
CPU, lo cual elimina el microcódigo y la necesidad de
decodificar instrucciones complejas.

La arquitectura RISC funciona de modo muy diferente a la
CISC, su objetivo no es
ahorrar esfuerzos externos por parte del software con sus accesos a
la RAM, sino
facilitar que las instrucciones sean ejecutadas lo más
rápidamente posible. La forma de conseguirlo es
simplificando el tipo de instrucciones que ejecuta el procesador.
Así, las instrucciones más breves y sencillas de un
procesador RISC son capaces de ejecutarse mucho más aprisa
que las instrucciones más largas y complejas de un chip
CISC. Sin embargo, este diseño
requiere de mucha más RAM y de una tecnología de
compilador más avanzada.

La relativa sencillez de la arquitectura de los procesadores RISC
conduce a ciclos de diseño más cortos cuando se
desarrollan nuevas versiones, lo que posibilita siempre la
aplicación de las más recientes tecnologías
de semiconductores.
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.

Los comandos que
incorpora el chip RISC en su ROM constan de varias instrucciones
pequeñas que realizan una sola tarea. Las aplicaciones son
aquí las encargadas de indicar al procesador qué
combinación de estas instrucciones debe ejecutar para
completar una operación mayor.

Además, los comandos de RISC son todos del mismo
tamaño y se cargan y almacenan del mismo modo. Al ser
estas instrucciones pequeñas y sencillas, no necesitan ser
descodificadas en instrucciones menores como en el caso de los
chips CISC, pues ya constituyen en sí unidades
descodificadas. Por ello, el procesador RISC no gasta tiempo
verificando el tamaño del comando, en descodificarlo ni en
averiguar cómo cargarlo y guardarlo.

El procesador RISC puede además ejecutar hasta 10
comandos a la vez pues el compilador del software es el que
determina qué comandos son independientes y por ello es
posible ejecutar varios a la vez. Y al ser los comandos del RISC
más sencillos, la circuitería por la que pasan
también es más sencilla. Estos comandos pasan por
menos transistores, de
forma que se ejecutan con más rapidez. Para ejecutar una
sola instrucción normalmente les basta con un ciclo de
reloj.

Entre las ventajas de RISC tenemos las
siguientes:

La CPU trabaja mas rápido al utilizar menos
ciclos de reloj para ejecutar instrucciones.
Utiliza un sistema de direcciones no destructivas
en RAM. Eso significa que 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

Ejemplo de microprocesadores basados en la
tecnología CISC:

MIPS, Millions Instruction Per Second.
PA-RISC, Hewlett Packard.
SPARC, Scalable Processor Architecture, Sun
Microsystems.
POWER PC, Apple, Motorola e IBM.

CONCLUSIONES

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.

Los avances y progresos en la tecnología de
semiconductores han reducido las diferencias en las velocidades
de procesamiento de los microprocesadores con las velocidades de
las memorias, lo que ha repercutido en nuevas
tecnologías en el desarrollo de
microprocesadores. Hay quienes consideran que en breve los
microprocesadores RISC sustituirán a los CISC, pero existe
el hecho que los microprocesadores CISC tienen un mercado de
software muy difundido.

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.

Las arquitecturas CISC utilizadas desde hace 15
años han permitido desarrollar un gran número de
productos de
software. Sin embargo, simultáneamente aumentan las
aplicaciones en las cuales la capacidad de procesamiento que se
pueda obtener del sistema es más importante que la
compatibilidad con el hardware y el software anteriores. Por
ello, todos los productores de estaciones de trabajo de
renombre, han pasado en pocos años, de los procesadores
CISC a los RISC, lo cual se refleja en el fuerte incremento anual
del número de procesadores RISC.

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.

Si bien el campo de aplicaciones de la arquitectura RISC
crece con fuerza, esto
no equivale al fin de la arquitectura CISC, que también
seguirá perfeccionándose adoptando técnicas
típicas de los procesadores RISC, a fin de encontrar
nuevas rutas para el incremento de sus capacidades.

Cuando en 1990 Apple lanza su primer Power Macintosh y
anuncia que se pasa al RISC, muchos auguraron que la
tecnología de instrucciones complejas tenía los
días contados. Pero desde entonces han pasado 17
años y los fabricantes de procesadores CISC han seguido
aumentando el rendimiento, y lo que es más importante, han
conseguido mantener los precios de los
chips muy bajos.

Intel ha mantenido hasta ahora que la arquitectura CISC
puede estar perfectamente a la altura de la RISC. Pero la
progresiva asimilación de técnicas propias del RISC
en sus chips parecen revelar un abandono progresivo de la
arquitectura de instrucciones complejas por la de instrucciones
más reducidas