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CISC X RISC

Tirando dúvidas, via Fernando Pedrosa:

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Hoje vamos falar de um assunto que, vez ou outra, costuma ser cobrado em provas de concursos, principalmente para cargos de Infra-Estrutura ou mesmo naqueles cargos genéricos, que não separam Desenvolvimento de Infra. É um assunto básico, geralmente ensinado no início do curso de Ciência da Computação (e correlatos), mas que é de extrema importância para entendermos a arquitetura por trás dos computadores. Estamos falando das arquiteturas RISC e CISC.

Nosso objetivo é entender as definições destas arquiteturas e, principalmente, a diferença entre elas, ponto que costuma ser cobrado incessantemente nas provas.

Vamos lá.

Máquinas CISC (Complex Instruction Set Computer) têm um conjunto de instruções grande, de tamanhos variáveis, com formatos complexos. Muitas dessas instruções são bastante complicadas, executando múltiplas operações quando uma única instrução é dada (por exemplo, é possível realizar um loop complexo usando apenas uma operação assembly). O problema básico com máquinas CISC é que um conjunto pequeno de instruções complexas torna o sistema consideravelmente mais lento. Os projetistas decidiram retornar a uma arquitetura mais simples, delegando ao compilador a responsabilidade de produzir código eficiente com esse novo conjunto de instruções. Máquinas que utilizam esta filosofia são chamadas de máquinas RISC.

A arquitetura RISC (Reduced Instruction Set Computer), como o próprio nome já diz, tem como principal objetivo simplificar as instruções de modo que elas possam ser executadas mais rapidamente. Cada instrução executa apenas uma operação, que são todas do mesmo tamanho, tem poucos formatos, e todas as operações aritméticas devem ser executadas entre registradores (dados da memória não podem ser utilizados como operandos). Praticamente todos os conjuntos de instruções (para qualquer arquitetura) lançados desde 1982 têm sido RISC, ou alguma combinação entre RISC e CISC.

Membros da família x86 de arquitetura Intel são conhecidos como máquinas CISC, enquanto que a família Pentium e processadores MIPS são conhecidos como máquinas RISC.

Vamos montar uma tabela com as principais diferenças entre as arquiteturas. Isto deveria ser suficiente para responder a maioria das questões de concurso sobre o assunto.

RISC CISC
Múltiplos conjuntos de registradores, muitas vezes superando 256 Único conjunto de registradores, tipicamente entre 6 e 16 registradores
Três operandos de registradores permitidos por instrução (por ex., add R1, R2, R3) Um ou dois operandos de registradores permitidos por instrução (por ex., add R1, R2)
Passagem eficiente de parâmetros por registradores no chip (processador) Passagem de parâmetros ineficiente através da memória
Instruções de um único ciclo (ex. load e store) Instruções de múltiplos ciclos
Controle hardwired (embutido no hardware) Controle microprogramado
Altamente paralelizado (pipelined) Fracamente paralelizado
Instruções simples e em número reduzido Muitas instruções complexas
Instruções de tamanho fixo Instruções de tamanho variável
Complexidade no compilador Complexidade no código
Apenas instruções load e store podem acessar a memória Muitas instruções podem acessar a memória
Poucos modos de endereçamento Muitos modos de endereçamento

Vejamos uma questão de exemplo, para praticarmos.

(INEA – CESGRANRIO 2007)

Em relação às arquiteturas CISC, uma das características dos processadores de arquiteturas RISC é que

(A) possuem um conjunto maior de instruções.

(B) possuem mais instruções de atribuição e aritmética, porém menos instruções de desvios.

(C) possuem mais instruções de desvios e aritmética, porém menos instruções de atribuição.

(D) executam, em média, um mesmo número de instruções num período de tempo inferior.

(E) são tradicionalmente utilizadas em computadores pessoais, desde os 80×86.

Resposta: D

Análise:

(A) Errada, máquinas RISC possuem um conjunto menor de instruções.

(B) Errada, máquinas RISC possuem menos instruções, em ambos os casos.

(C) Errada, máquinas RISC possuem menos instruções, em ambos os casos.

(D) Correta. Comparativamente, em média, uma instrução RISC sempre executará em menos tempo do que uma instrução CISC. Essa é toda a ideia por trás da arquitetura – fazer as instruções individuais executarem mais rápido.

(E) Errada, como vimos, a família x86 é CISC.

Por hoje é só pessoal. Bons estudos !

Fonte: F. Pedrosa

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