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Arquitetura de Computadores

Prof. Fernando Bryan Frizzarin Arquiteturaa de Comput Arquitetur Computadore adoress - Aula 04 Arquitetur Arqui teturaa RISC e CISC

PEA

Prof. Fernando Bryan Frizzarin

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Arquitetura Arquitetura de Computadores

• RISC – Reduced Instruction Set Computer; – Computador com Conjunto de Instrução Reduzido;

• Ar Arqu quititet etur uraa de proc proces essa sado dore ress que que forn fornec ecee um conj conjunt untoo simples simples e pequ pequeno eno de instruções; – Todas as instruções levam quase o mesmo tempo tempo para para serem serem executa executadas; das;

Arquitetura de Computadores • História: – Computador CDC 6600 de 1964; • Dois Dois mod modos os de de endereçamento; • 74 códig códigos os operac operacion ionais ais (8086 tem aprox. 400); • 11 unidade unidadess de aritméti aritmética ca e lógica; lógica; • 5 unid unidade adess de carga; carga; • 2 unidad unidades es de armaze armazename namento nto;; • Clock 10x superior superior a velocidad velocidadee de acesso acesso à memória (100 nanosegundos);

– Aplicações científicas, programas de tempo compartilhado e jogos (Baseball, Lunar Land e etc.)!


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Arquitetura de Computadores • O objetivo objetivo à época época (1975 (1975)) era mais do do que os softwares tirarem maior proveito do hardware; • A memória memória era muito muito lenta e acessá acessá-la -la o mínimo possível para que tudo ficasse mais rápido; • Menor Menor conjun conjunto to de instruçõe instruçõess rende rendem m programas menores sobrando espaço para registradores; 5

Arquitetura de Computadores • A maiori maioriaa das instruç instruções ões tem tem tamanho tamanho idênt idêntico icoss e dessa forma levam mais ou menos a mesma quantidade de ciclos para serem executadas; • Pipelines: – Técnica de hardware que permite a CPU buscar buscar uma ou mais instruções além da próxima; – Instruções ficam em uma fila na CPU para serem executadas na ordem; – Ganha-se em velocidade já que cada cada grupo de instruções pode ser executado em uma porção especializada do processador; 6


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Arquitetura de Computadores características:: • Principais características

1. Inst Instru ruçõe çõess Simp Simple les; s; 2. Referê Referênci nciaa de memóri memóriaa apenas apenas com LOAD/STORE; 3. Uso Uso inte intensi nsivo vo de de pipel pipelin ine; e; 4. Inst Instru ruçõe çõess de form format atoo fixo; fixo; 5. Pouc Poucas as ins instr truç uçõe ões; s; 6. Poucos Poucos modos modos de endere endereçam çament ento; o; 7. Comp Compililad ador or comp comple lexo xo;; 8. Vári Vários os regi registr strado adore res; s;

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Arquitetura de Computadores características:: • Principais características 1. Instruções Instruções Simples; Simples; 7. Comp Compilado iladorr complexo; complexo; Em C

Assembly (MIPS)

a = b + c; d=a–c f = (g + h) – (i(i + j);

add a,b,c sub d,a,c add t0 t0,g,h add t1,i, t1,i,jj sub f,t0,t1 f,t0,t1 (obs.: o compilador criará t0 e t1)

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Arquitetura de Computadores características:: • Principais características 2. Referência Referência de memória memória apenas apenas com LOAD/STORE; • lw (load word) – Instrução para mover dados da memória para um registrador;

• sw (store word) – Instrução para mover dados de um registrador para a memória;

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Arquitetura de Computadores características:: • Principais características 3. Uso intensi intensivo vo de de pip pipeline; eline; 4. Instruções Instruções de formato formato fixo;

add t0,s1,s2 op

rs

Código de operação

rt

rd

s ha m t

Func t

Segundo registrador fonte 5 bits

Registrador destino

Quantidade de deslocamento

6 bits

Primeiro registrador fonte 5 bits

5 bits

5 bits

Função. Variação da operação. 6 bits

0

17

18

8

0

32

Instrução Instrução do tipo tipo R (R-type (R-type instruction instruction – Register) Register)


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Arquitetura de Computadores características:: • Principais características 3. Uso intensi intensivo vo de de pip pipeline; eline; 4. Instruções Instruções de formato formato fixo;

lw t0,s3 op

rs

Código de operação

rt

address

Segundo registrador fonte 5 bits

Endereço

6 bits

Primeiro registrador fonte 5 bits

35

17

4

8

5 bits

Instruç Instrução ão do do tipo tipo L (L-typ (L-typee instruc instruction tion – Load) Load)

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Arquitetura de Computadores • CISC – Complex Instruction Set Computer – Computador com conjunto complexo de instruções

• Ar Arqu quititet etur uraa de proc proces essa sado dore ress que que forn fornec ecee um conj conjun unto to comp comple lexo xo e gran grande de de instruções; • Extr Extrem emam amen ente te vers versát átilil;;


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Arquitetura de Computadores • Possue Possuem m micro micro progra programaç mação: ão: – Conjunto de códigos que são gravados no processador; – Instruções diretas no processador facilitam a vida dos programadores/compiladores; – Tamanho do executável é reduzido;

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Arquitetura de Computadores • Ênfase no hardwa hardware, re, ou seja, hardware hardware prover prover as ferramentas; • Perf Perfor orm mance ance::

 

 

p = programa c = ciclos




 



 

t = tempo i = instrução

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Arquitetura de Computadores • Concluindo: – Instruções mais poderosas aumentam o desempenho?

• Qual é melhor? – Tamanho do código fonte – Tamanho do código objeto – Tempo de execução – Simplicidade e desempenho do hardware 15

Exercícios • Faça uma tabela tabela comparativ comparativaa entre entre as arquiteturas CISC e RISC com suas principais características, comparando-as entre as arquiteturas; • Resu Resumi mirr o item item Benchmark do Capítulo 01 do livro texto, pág. 22 até 28; • Máxi Máximo mo dupl duplas as;; 16


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