ARQUITECTURA DE LOS MICROPROCESADORES

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Trabajo de Investigación N° 1

ARQUITECTURA DE LOS MICROPROCESADORES

MATERIA: Arquitectura de Computadoras

SIGLA: IEL – 222

DOCENTE:        Lic. Jhenny Castillo Tapia

ESTUDIANTE: Padilla Caihuara Juan Bautista

Miércoles 14 de agosto de 2019

Yacuiba – Tarija

MICROPROCESADORES

1.1 Definición:

Es un circuito integrado que cumple las funciones de unidad central de proceso (CPU).

Es un dispositivo programable, capaz de ejecutar instrucciones contenidas en un programa almacenado en memoria sobre datos digitales representados en formato binario.

Incluye lógica combinacional y secuencial.

1.2 ARQUITECTURA DE MICROPROCESADORES:

1.2.1 CISC Y RISC

Existen dos variantes fundamentales de arquitectura de procesadores: CISC (Complex Instruction Set Computer) y RISC (Reduced Instruction Set Computer).

Los microprocesadores CISC tienen un conjunto de instrucciones que se caracteriza por ser muy amplio y permitir operaciones complejas entre operandos situados en la memoria o en los registros internos. Este tipo de arquitectura dificulta el paralelismo entre instrucciones, por lo que, en la actualidad, la mayoría de los sistemas CISC de alto rendimiento implementan un sistema que convierte dichas instrucciones complejas en varias instrucciones simples del tipo RISC, llamadas generalmente microinstrucciones.

El nombre CISC apareció por contraposición a RISC cuando apareció esta nueva arquitectura de diseño (finales 1980).

Algunos chips que usan la arquitectura CISC son: Motorola 68000, Zilog Z80 y toda la familia Intel x86 y AMD.

RISC -llamada a veces carga/descarga- es una filosofía de diseño de CPU para computadora que está a favor de conjuntos de instrucciones pequeños y simples que se ejecutan más rápidamente y acceden a registros internos. Esta filosofía proviene del hecho de que muchas de las características de los diseños de las CPU estaban siendo ignoradas por los programas que eran ejecutados en ellas, principalmente por una simplificación de los compiladores que tienden a utilizar siempre las mismas instrucciones. Además, la velocidad del procesador en relación con la memoria de la computadora que accedía era cada vez más alta, por lo que se decidió reducir los accesos a memoria. Esto llevó a la aparición de RISC que utiliza diversas técnicas para reducir el procesamiento dentro del CPU, así como de reducir el número total de accesos a memoria.

Algunos chips que usan la arquitectura RISC son: PA-RISC de HP, MIPS1 en equipos SGI y consolas Nintendo64 y PlayStation; Sun SPARC; Motorola PowerPC o ARM usados en dispositivos móviles Nokia, Nintendo DS, Palm...

Introducción

Veamos primero cual es el significado de los términos CISC y RISC:

CISC (complex instruction set computer) Computadoras con un conjunto de instrucciones complejo.

RISC (reduced instruction set computer) Computadoras con un conjunto de instrucciones reducido.

Los atributos complejo y reducido describen las diferencias entre los dos modelos de arquitectura para microprocesadores solo de forma superficial. Se requiere de muchas otras características esenciales para definir los RISC y los CISC típicos. Aun más, existen diversos procesadores que no se pueden asignar con facilidad a ninguna categoría determinada.

Así, los términos complejo y reducido, expresan muy bien una importante característica definitiva, siempre que no se tomen solo como referencia las instrucciones, sino que se considere también la complejidad del hardware del procesador.

Con tecnologías de semiconductores comparables e igual frecuencia de reloj, un procesador RISC típico tiene una capacidad de procesamiento de dos a cuatro veces mayor que la de un CISC, pero su estructura de hardware es tan simple, que se puede realizar en una fracción de la superficie ocupada por el circuito integrado de un procesador CISC.

Esto hace suponer que RISC reemplazará al CISC, pero la respuesta a esta cuestión no es tan simple ya que:

Para aplicar una determinada arquitectura de microprocesador son decisivas las condiciones de realización técnica y sobre todo la rentabilidad, incluyendo los costos de software.

Existían y existen razones de compatibilidad para desarrollar y utilizar procesadores de estructura compleja, así como un extenso conjunto de instrucciones.

La meta principal es incrementar el rendimiento del procesador, ya sea optimizando alguno existente o se desee crear uno nuevo. Para esto se deben considerar tres áreas principales a cubrir en el diseño del procesador y estas son:

La arquitectura.

La tecnología de proceso.

El encapsulado.

La tecnología de proceso, se refiere a los materiales y técnicas utilizadas en la fabricación del circuito integrado, el encapsulado se refiere a cómo se integra un procesador con lo que lo rodea en un sistema funcional, que de alguna manera determina la velocidad total del sistema.

Aunque la tecnología de proceso y de encapsulado son vitales en la elaboración de procesadores más rápidos, es la arquitectura del procesador lo que hace la diferencia entre el rendimiento de una CPU (Control Process Unit) y otra. Y es en la evaluación de las arquítecturas RISC y CISC donde centraremos nuestra atención.

Dependiendo de cómo el procesador almacena los operandos de las instrucciones de la CPU, existen tres tipos de juegos de instrucciones:

Juego de instrucciones para arquitecturas basadas en pilas.

Juego de instrucciones para arquitecturas basadas en acumulador.

Juego de instrucciones para arquitecturas basadas en registros.

Las arquítecturas RISC y CISC son ejemplos de CPU con un conjunto de instrucciones para arquítecturas basadas en registros.

Arquitecturas CISC

La microprogramación es una característica importante y esencial de casi todas las arquítecturas CISC.

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