domingo, 25 de septiembre de 2016

ARQUITECTURA RISC
1.    CONTENIDO:
1.1.       Definición
RISC es el acrónimo de Reduced Instruction Set Computer lo que en castellano viene a ser conjunto reducido de instrucciones de computadora. Se entiende por procesador RISC aquel que tiene un conjunto de instrucciones con unas características determinadas.
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 más eficientes, gracias a que el tiempo de acceso de las memorias se fue decrementando conforme se mejoraba su tecnología de encapsulado.
Debido a que se tiene un conjunto de instrucciones simplificado, éstas se pueden implantar por hardware directamente en la CPU, lo cual elimina el micro código y la necesidad de decodificar instrucciones complejas.
1.2.       Características
Ø  Pequeño conjunto de instrucciones
Ø  Instrucciones simples
Ø  Instrucciones de longitud fija
Ø  Predominan instrucciones que se ejecutan en un ciclo
Ø  Procedimiento de segmentaciones para múltiples instrucciones.
1.3.       Principios
En el diseño de una máquina RISC se tienen cinco pasos:
Ø  Analizar las aplicaciones para encontrar las operaciones clave.
Ø  Diseñar un bus de datos que sea óptimo para las operaciones clave.
Ø  Diseñar instrucciones que realicen las operaciones clave utilizando el bus de datos.
Ø  Agregar nuevas instrucciones sólo si no hacen más lenta a la máquina.
Ø  Repetir este proceso para otros recursos.
El primer punto se refiere a que el diseñador deberá encontrar qué es lo que hacen en realidad los programas que se pretenden ejecutar. Ya sea que los programas a ejecutar sean del tipo algorítmicos tradicionales, o estén dirigidos a robótica o al diseño asistido por computadora.
La parte medular de cualquier sistema es la que contiene los registros, el ALU y los 'buses' que los conectan. Se debe optimar este circuito para el lenguaje o aplicación en cuestión. El tiempo requerido, (denominado tiempo del ciclo del bus de datos) para extraer los operandos de sus registros, mover los datos a través del ALU y almacenar el resultado de nuevo en un registro, deberá hacerse en el tiempo más corto posible.
El siguiente punto a cubrir es diseñar instrucciones de máquina que hagan un buen uso del bus de datos. Por lo general se necesitan solo unas cuantas instrucciones y modos de direccionamiento; sólo se deben colocar instrucciones adicionales si serán usadas con frecuencia y no reducen el desempeño de las más importantes.
Siempre que aparezca una nueva y atractiva característica, deberá analizarse y ver la forma en que se afecta al ciclo de bus. Si se incrementa el tiempo del ciclo, probablemente no vale la pena tenerla.
Por último, el proceso anterior debe repetirse para otros recursos dentro del sistema, tales como memoria cache, administración de memoria, coprocesadores de punto flotante, etcétera.
Una vez planteadas las características principales de la arquitectura RISC así como la filosofía de su diseño, podríamos extender el análisis y estudio de cada una de las características importantes de las arquitecturas RISC y las implicaciones que estas tienen.
1.4.       Multiproceso - Memoria Cache
Un concepto que está estrechamente ligado a esta funcionalidad es justamente el de Multiprocesamiento, también llamado Multiproceso, en el cual tenemos la acción de dos o más Unidades de Procesamiento en las cuales están abocados, en cada una de ellas, una cantidad determinada de procesos, realizando cada una de ellas una parte o un todo del mismo.
Conocemos entonces al Multiproceso, tal como su nombre lo indica, a la aptitud para hacer uso de dos o más procesos que concurren en un mismo sistema, diferenciándose lógicamente de aquellos sistemas en los que solamente pueden realizar un proceso único en un instante específico.
La capacidad de Multitarea permite entonces hacer que una Unidad Central de Procesamiento pueda ser compartida por una gran cantidad de procesos que estén corriendo al mismo tiempo, mientras que en las últimas tecnologías propuestas, donde tenemos Múltiples CPU, podemos contar con la realización de distintas etapas del mismo proceso dividiéndose estas tareas en cada uno de los núcleos que se posean.
La tarea de Multiproceso raramente sea aplicada a los usos generales del sistema, ya que existen una gran variedad de aplicaciones que realizan un manejo de Estado o Contexto (es decir, Datos Internos) en una variable cantidad al mismo tiempo, considerándose que cada uno de estos datos son incorruptibles y no pueden ser duplicados o alterados durante el proceso.
Sin embargo, es posible que esta alteración ocurra en caso de realizarse dos o más copias de un mismo Proceso, en el caso de que los núcleos del Procesador intenten escribir o leer su Contexto al mismo tiempo.
Para evitar esta corrupción de datos es necesario que en el momento de la Programación (es decir, el diseño del Software que ordenará la ejecución de los Procesos) existan herramientas de comprobación y bloqueo, de modo tal que solamente se admita a una copia del Procedimiento con la aptitud de poder modificar sus valores.

Memoria Cache:
Si la memoria del sistema no puede no puede seguir el ritmo del procesador, se produce un "atasco" que ralentiza todo el equipo; para evitarlo se utilizan las memorias caché o memorias temporales, o búferes,  mucho más rápidas que la memoria RAM convencional.
La memoria caché constituye un puente entre la memoria RAM y los registros que intercambian datos con las unidades de ejecución del procesador.
El sistema de memoria caché interna asegurar que se recogen datos importantes constantemente de la memoria RAM, de modo que la CPU (idealmente) nunca debe de esperar los datos.
Las memorias caché de las CPU son un remedio contra una serie de problemas concretos de embotellamiento: normalmente transiciones entre sistemas rápidos y lentos (el dispositivo rápido debe de esperar antes de emitir o recibir datos.
La llamada memoria caché de disco es una parte de la memoria RAM que hace de buffer entre la CPU y el disco duro.  También puede estar situada en la controladora del disco.
La caché de disco duro almacena los datos del disco duro a los que se accede más frecuentemente cuando hay que leer algo del disco, primero mira en su caché y, si no está allí, lo busca en el disco.
1.5.       Ventajas – Desventajas
Ø  Ventajas:
*        Se incrementa la velocidad debido a un conjunto de instrucciones más simple.
*        Hardware más simple debido a instrucciones más sencillas que requieren menos espacio en el chip.
*        El ciclo de diseño más corto resulta en un diseño efectivo, costos controlados de desarrollo y tiempo de salida al mercado más corto.
Ø  Desventajas:
*        Menor potencia que otros procesadores. Existen operaciones que se aceleran muchísimo con instrucciones complejas. Sobre todo de índole matemática asociadas a simulaciones, tratamiento de señal, video, fotos.
*        Mayor tamaño de los programas. Esto en la actualidad no tiene importancia ya que la capacidad de los discos duros ha crecido de forma exponencial y bajada su precio pero hace años era importante.





2.    RESUMEN:
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.
La microprogramación, por sus características, era la técnica más apropiada para las tecnologías de memorias existentes en esa época y permitía desarrollar también procesadores con compatibilidad ascendente. En consecuencia, los procesadores se dotaron de poderosos conjuntos de instrucciones.
Hay quienes consideran que en breve los microprocesadores RISC (reduced instruction set computer) sustituirán a los CISC (complex instruction set computer), pero existe el hecho que los microprocesadores CISC tienen un mercado de software muy difundido, aunque tampoco tendrán ya que establecer nuevas familias en comparación con el desarrollo de nuevos proyectos con tecnología RISC.
3.    SUMMARY:
Today, large and increasingly complex programs demand greater speed in processing information, which involves searching for faster, more efficient microprocessors.
Microprogramming, by its nature, it was the most appropriate technologies for existing memories at that time and allowed processors also develop technical upward compatibility. Accordingly, powerful processors were provided with instruction sets.
Some believe that soon the RISC (reduced instruction set computer) microprocessors will replace the CISC (complex instruction set computer), but there is the fact that the CISC microprocessors have a market of widespread software, although no longer have to establish new families compared with the development of new projects with RISC technology.

4.    RECOMENDACIONES:
Pensando que la siguiente generación ya sería puramente RISC, sin embargo las dificultades de esta transformación y las ventajas que tiene cada tecnología le hizo ver que la combinación de ambas tecnologías era la mejor solución, a tal punto que en actualidad los procesadores de última generación ya no pueden ser clasificados como CISC o RISC sino de una combinación plena de ambas tecnologías.
5.    CONCLUSIONES:
Cada usuario debe decidirse a favor o en contra de determinada arquitectura de procesador en función de la aplicación concreta que quiera realizar. Esto vale tanto para la decisión por una determinada arquitectura CISC o RISC, como para determinar si RISC puede emplearse en forma rentable para una aplicación concreta.
·         Nunca será decisiva únicamente la capacidad de procesamiento del microprocesador, y sí la capacidad real que puede alcanzar el sistema en su conjunto.
·         Los costos, por su parte, también serán evaluados.
6.    APRECIACIÓN DEL EQUIPO:
Los procesadores RISC sólo usan instrucciones sencillas que se puedan ejecutar rápidamente.
Este tipo de arquitectura CISC dificulta el paralelismo entre instrucciones, ya 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.
7.    GLOSARIO DE TÉRMINOS:
RISC: En Ingles Reduced Instruction Set Computer, en español Computador con Conjunto de Instrucciones Reducidas).
BUS: El bus es un Sistema digital que transfiere datos entre los componentes de un Ordenador o entre ordenadores.
8.    LINKOGRAFÍA:
9.    LINK DE LAS DIAPOSITIVA:



1 comentario:

  1. Bien elaborada la PRESENTACION. Defina claramente las CONCLUSIONES y RECOMENDACIONES. Detalle la APRECIACION con sus propias palabras. Trabajo bien desarrollado y explicado. Proponga un foro de discusión sobre el tema.Gracias por su investigación.Saludos

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