REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN SUPERIOR INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICO “SANTIAGO MARIÑO” ESCUELA: ING. EN SISTEMAS
PROFESOR:
ALUMNO:
RAMON ARAY.
ENRIQUE MENDOZA CI: 24.948.826 SECCION: SV
BARCELONA, MARZO DE 2017
PROCESADOR El procesador de una computadora es el dispositivo de hardware que puede tener diversas propiedad, la unidad central de procesamiento o CPU. Encargado de procesar toda la información. Básicamente, Básicamente, es el "cerebro" de la computadora. Prácticamente, todo pasa por él, ya que es el responsable de ejecutar todas las instrucciones existentes. Mientras Mientras más rápido vaya el procesador, más rápido serán ejecutadas las instrucciones. Es un chip, un tipo de componente electrónico en cuyo interior existen miles (o millones) de elementos llamados transistores, cuya combinación permite realizar el trabajo que tenga encomendado el chip.
ARQUITECTURA CISC En arquitectura computacional, CISC (del inglés Complex Instruction Set Computer, en español Computador con Conjunto de Instrucciones Complejas), es un modelo de arquitectura de computadores. Los microprocesadores microprocesadores CISC tienen un conjunto de instrucciones que se caracteriza por ser muy amplio y permitir operaciones complejas entre operandos situados situados en la memoria o en los registros internos, en contraposición a la arquitectura RISC. 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. microinstrucciones.
Los CISC pertenecen a la primera corriente de construcción de procesadores, antes del desarrollo de los RISC. Ejemplos de ellos son: Motorola 68000, Zilog Z80 y toda la familia Intel x86, AMD x86-64 usada en la mayoría de las computadoras personales actuales. actuales. Hay que hacer notar, sin embargo embargo que la utilización utilización del término CISC comenzó tras la aparición de los procesadores RISC como nomenclatura despectiva por parte de los defensores/creadores defensores/creadores de éstos últimos.
VENTAJAS
Reduce la dificultad de crear compiladores. Permite reducir el costo total del sistema. Reduce los costos de creación de software. Mejora la compactación de código. Facilita la depuración de errores. Facilidad de implementación del conjunto de instrucciones. instrucciones. Compatibilidad Compatibilidad de hacia adelante y hacia atrás de nuevas CPU’s. CPU’s. Facilidad de Programación. Programación.
DESVENTAJAS
La complejidad del conjunto de instrucciones crece. Las instrucciones de longitud variable reducen el rendimiento de sistema. Inclusión de instrucciones que raramente se usan.
EVOLUCION La arquitectura CISC (Complex Instruction Set Computer, Ordenador de Conjunto de Instrucciones Complejas) se refiere a la l a conexión permanente del procesador con las instrucciones complejas, difíciles de crear a partir de las instrucciones de base. Intel creador creador de CISC en 1971 del primer primer microchip que que permitiría el nacimiento de la informática personal. Más concretamente, sería en 1972 cuando aparecería el 8080, primer chip capaz de procesar 8 bits, suficiente suficiente para representar números y letras. Con la posibilidad de colocar todos los circuitos en un solo chip y la capacidad de manejar número y letras nacería la cuarta generación de ordenadores, la de los conocidos como PC u ordenadores personales.
El diseño de esta arquitectura estuvo orientado orientado por las condiciones condi ciones de mercado de aquella época y muy especialmente por la limitación en oferta y precio de la memoria de acceso aleatorio del ordenador, la RAM. Así pues, muchas de las decisiones tomadas con relación al diseño del chip tenían como objetivo minimizar los requerimientos de memoria que se hicieran al ordenador. Una forma de reducir la necesidad de memoria era simplificando simplificando el software e incrementando la complejidad del procesador, lo cual si bien iba en detrimento del rendimiento global del sistema era una solución mucho mejor que tener que añadir más RAM. La arquitectura CISC es especialmente popular en procesadores de tipo 80x86. Este tipo de arquitectura tiene un costo elevado a causa de las funciones avanzadas impresas en la silicona. Las instrucciones son de longitud diversa, y a veces requieren más de un ciclo de reloj. Dado que los procesadores basados en la arquitectura CISC sólo pueden procesar una instrucción instrucción a la vez, vez, el tiempo de procesamiento procesamiento es una función del del tamaño de la instrucción. Hasta finales de la década de los 70 se pretendía reducir el coste del “hardware”, mediante el uso de complejos juegos de instrucciones basados en la microprogramación. microprogramación. En esta época el el tiempo de acceso acceso a Memoria Principal era muy superior al de decodificación y procesamiento de las instrucciones, debido al uso de los circuitos integrados. Para paliar ese desequilibrio se disminuyó el empleo de la Memoria Principal y se aumentó el del procesador, creando creando así los juegos juegos de instrucciones instrucciones complejos complejos o CISC. CISC.
Intel 4004 (i4004) MOS 6502 o MOS Technology 6502 (1975) WDC 65C02 AVR Intel 8085 ARM2 DEC Alpha (1992) Pentium Pentium II (1997) Pentium III (1999) Pentium IV (2000) Intel Itanium Pentium Dual-Core (2006) Microprocesadores Microprocesadores Intel Core i3, i5 e i7 de cuatro núcleos (2010).
ARQUITECTURA RISC En arquitectura computacional, RISC (del inglés Reduced Instruction Set Computer, en español Computador con Conjunto de Instrucciones Instrucciones Reducidas) es un tipo de diseño de CPU generalmente utilizado en microprocesadores microprocesadores o microcontroladores microcontroladores con las siguientes características características fundamentales:
Instrucciones Instrucciones de tamaño fijo y presentado en un reducido número de formatos. Sólo las instrucciones de carga y almacenamiento acceden a la memoria de datos.
Además estos procesadores suelen disponer de muchos registros de propósito general. El objetivo de diseñar máquinas con esta arquitectura es posibilitar la segmentación y el paralelismo en la ejecución de instrucciones y reducir los accesos a memoria. Las máquinas RISC protagonizan la tendencia actual de construcción de microprocesadores. PowerPC, DEC Alpha, MIPS, ARM, SPARC son ejemplos de algunos de ellos. RISC es una filosofía de diseño de CPU para computadora que está a favor de conjuntos de instrucciones pequeñas y simples que toman menor tiempo para ejecutarse. El tipo de procesador más comúnmente utilizado en equipos de escritorio, el x86, está basado en CISC en lugar de RISC, aunque las versiones más nuevas traducen instrucciones basadas en CISC x86 a instrucciones más simples basadas en RISC para uso interno antes de su ejecución. ejecución. La idea fue inspirada 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. Esto conllevó la aparición de numerosas técnicas para reducir el procesamiento procesamiento dentro dentro del CPU, CPU, así como de reducir reducir el número número total de accesos a memoria.
VENTAJAS
Incrementar el tamaño del conjunto de registros. Mayor velocidad en la ejecución de instrucciones. instrucciones. Implementar medidas para aumentar el paralelismo interno. Añadir cachés enormes. Añadir otras funcionalidades, como E/S y relojes para mini controladores. controladores. Construir los chips en líneas de producción antiguas que de otra manera no serían utilizables. No ampliar las funcionalidades, funcionalidades, y por lo tanto tanto ofrecer el chip chip para aplicaciones de bajo consumo de energía o de tamaño limitado.
DESVENTAJAS
Más difícil de programar. Excesiva dependencia en la efectividad del compilador. La depuración de los programas se hace difícil por la programación de instrucciones. Se incrementa el tamaño del código de lenguaje máquina.
EVOLUCION El primer sistema que pudiera ser considerado en nuestros días como RISC no lo era así en aquellos días; era la supercomputadora CDC 6600, diseñada en 1964 por Seymour Cray. Cray la diseñó como un CPU para cálculos a gran escala (con 74 códigos, comparada con un 8086 400, además de 12 computadores simples para manejar los procesos de E/S E/S (la mayor parte del sistema sistema operativo se encontraba encontraba en uno de éstos). El CDC 6600 tenía una arquitectura de carga/almacenamiento carga/almacenamiento con tan solo dos modos de direccionamiento. Había once unidades de canalización funcional para la aritmética y la lógica, además de cinco unidades de carga y dos unidades de almacenamiento (la memoria tenía múltiples bancos para que todas las unidades de carga/almacenamiento carga/almacenamiento pudiesen operar al mismo tiempo). El nivel promedio p romedio de operación por ciclo/instrucción ciclo/instrucción era 10 veces más rápido que el tiempo de acceso a memoria.
Los diseños RISC que más se dieron a conocer sin embargo, fueron aquellos donde los resultados de los programas de investigación de las universidades universidades eran ejecutados con fondos del programa DARPA VLSI. El programa VLSI prácticamente desconocido desconocido hoy en día, llevó a un gran gran número de avances avances en el diseño de chips, la fabricación y aún en las gráficas asistidas por computadora. Una de las primeras máquinas de carga/almacenamiento fue la minicomputadora minicomputadora Data General Nova, diseñado en 1968 por Edson de Castro. Había un conjunto de instrucciones RISC casi puro, muy similar a la de los procesadores ARM de hoy, sin embargo no ha sido citado como haber influido en los diseñadores del ARM, aunque estas máquinas estaban en uso en la Universidad de Cambridge ComputerLaboratory ComputerLaboratory en la década de 1980. El proyecto RISC de la Universidad de Berkeley comenzó en 1980 bajo la dirección de David A. Patterson, basándose en la obtención de rendimiento a través del uso de la canalización y un agresivo uso de los registros conocido como ventanas de registros. En una CPU normal se tienen un pequeño número de registros, un programa puede usar cualquier registro en cualquier momento. En una CPU con ventanas de registros, existen un gran número de registros (138 en el RISC-I), pero los programas solo pueden utilizar un pequeño número de estos (32 en el RISC-I) en cualquier momento. Un programa que se limita asimismo a 32 registros por procedimiento procedimiento puede hacer llamadas a procedimientos muy rápidas: la llamada, y el regreso, simplemente simplemente mueven la ventana de 32 registros actual para limpiar suficiente suficiente espacio de trabajo para la subrutina, y el regreso restablece restablece esos valores. El proyecto RISC entregó el procesador RISC-I en 1982. Consistiendo de solo 44.420 transistores (comparado con promedios de aproximadamente 100.000 en un diseño CISC de esa época) RISC-I solo tenía 32 instrucciones, instrucciones, y aun así sobrepasaba el desempeño de cualquier otro diseño de chip simple. Se continuó con esta tendencia y RISC-II en 1983 tenía 40.760 transistores y 39 instrucciones, con los cuales ejecutaba 3 veces más rápido que el RISC-I. Casi al mismo tiempo, John Hennessy comenzó un proyecto similar llamado MIPS en la Universidad de Stanford en 1981. MIPS se centraba casi completamente en la segmentación, asegurándose asegurándose de que ejecutara tan lleno como fuera posible. Aunque la segmentación ya había sido utilizada en otros diseños, varias características del chip MIPS hacían su segmentación mucho más rápida. Lo más importante, y quizá molesto de estas características era el requisito de que todas las instrucciones fueran capaces de completarse en un solo ciclo. Este requisito permitía al canal canal ser ejecutado a velocidades más más altas (no había había necesidad de
retardos inducidos) y es la responsable de la mayoría de la velocidad del procesador. Sin embargo, embargo, también también tenía un efecto colateral negativo negativo al eliminar muchas de las instrucciones instrucciones potencialmente utilizables, como una multiplicación o una división. El primer intento por hacer una CPU basada en el concepto RISC fue hecho en IBM el cual comenzó en 1975, precediendo a los dos proyectos anteriores. Nombrado como como proyecto RAN, RAN, el trabajo llevó llevó a la creación de la la familia de procesadores IBM IBM 801, la cual cual fue utilizada ampliamente en los equipos de IBM. El 801 fue producido eventualmente eventualmente en forma de un chip como ROMP en 1981, que es la abreviatura de Research Office Products Division Mini Processor. Como implica el nombre, esta CPU fue diseñada para tareas pequeñas, y cuando IBM lanzó el diseño basado en el IBM RT-PC en 1986, el rendimiento no era aceptable. A pesar de esto, el 801 inspiró varios proyectos de investigación, incluyendo algunos nuevos dentro de IBM que eventualmente llevarían a su sistema IBM POWER.
La línea MIPS Technologies Inc. La serie IBM POWER La versión PowerPC de Motorola e IBM El procesador SPARC y UltraSPARC de Sun Microsystems y Fujitsu El PA-RISC y el HP/PA de Hewlett-Packard Hewlett-Packard El DEC Alpha El ARM El Atmel AVR La plataforma SuperH de Hitachi Los procesadores XAP
ARQUITECTURA ARM ARM es una arquitectura RISC (Reduced Instruction Set Computer=Ordenador con Conjunto Reducido de Instrucciones) de 32 bits y recientemente con la llegada de su versión V8-A también de 64 Bits desarrollada por ARM Holdings. Se llamó Advanced RISC Machine, y anteriormente Acorn RISC Machine. La arquitectura ARM es el conjunto de instrucciones de 32 y 64 bits más ampliamente utilizado en unidades producidas.1 2 Concebida originalmente por Acorn Computers para su uso en ordenadores personales, los primeros productos productos basados en ARM eran los Acorn Archimedes, lanzados en 1987.
Un enfoque de diseño basado en RISC causa que los procesadores ARM necesitan una cantidad menor de transistores que los procesadores x86 CISC típicos en la mayoría de ordenadores personales. Este enfoque de diseño por lo tanto nos lleva a una reducción de los costes, calor y energía. Estas características son deseables para dispositivos dispositivos que funcionan funcionan con baterías, baterías, como los teléfonos teléfonos móviles, tabletas, etc. La relativa simplicidad de los procesadores ARM los hace ideales para aplicaciones de baja potencia. Como resultado, se han convertido en dominante en el mercado de la electrónica móvil e integrada, encarnados en microprocesadores microprocesadores y micro controladores pequeños, de bajo consumo y relativamente bajo costo. En 2005, alrededor del 98% de los más de mil millones de teléfonos móviles vendidos utilizaban al menos un procesador ARM.3 Desde 2009, los procesadores ARM son aproximadamente aproximadamente el 90% de todos los procesadores RISC de 32 bits integrados, cabe hacer mención que no existe una tabla de equivalencias de rendimiento entre las distintas tecnologías de procesadores4 y se utilizan generalmente en la electrónica de consumo, incluyendo PDA, tabletas, teléfonos móviles, Teléfono inteligente, Relojes inteligentes, videoconsolas portátiles, calculadoras, calculadoras, reproductores reproductores digitales digitales de música y medios (fotos, vídeos, etc.), y periféricos de ordenador como discos duros y routers.
EVOLUCION El diseño del ARM comenzó en 1983 como un proyecto de desarrollo en la empresa Acorn Computers. Sophie Wilson y Steve Furber lideraban el equipo, cuya meta era, originalmente, el desarrollo de un procesador avanzado, pero con una arquitectura similar a la del MOS 6502. La razón era que Acorn tenía una larga línea de ordenadores personales basados en dicho micro, por lo que tenía sentido desarrollar uno con el que los desarrolladores desarrolladores se sintieran cómodos. El equipo terminó el diseño preliminar y los primeros prototipos del procesador en el año 1985, al que llamaron ARM1. La primera versión utilizada comercialmente se bautizó como ARM2 y se lanzó en el año 1986. La arquitectura del ARM2 posee un bus de datos de 32 bits y ofrece un espacio de direcciones de 26 bits, junto con 16 registros de 32 bits. Uno de estos registros se utiliza como contador de programa, aprovechándose sus 4 bits superiores y los 2 inferiores para contener los flags de estado del procesador.
El ARM2 es probablemente el procesador de 32 bits útil más simple del mundo, ya que posee sólo 30.000 transistores. Su simplicidad se debe a que no está basado en microcódigo (sistema (sistema que suele ocupar en torno a la cuarta parte de la cantidad total de transistores usados en un procesador) y a que, como era común en aquella época, no incluye caché. Gracias a esto, su consumo en energía es bastante bajo, a la vez que ofrece un mejor rendimiento que un 286. Su sucesor, el ARM3, incluye una pequeña memoria caché de 4 KB, lo que mejora los accesos a memoria repetitivos. A finales de los años 80, Apple Computer comenzó a trabajar con Acorn en nuevas versiones del núcleo ARM. En Acorn se dieron cuenta de que el hecho de que el fabricante de un procesador fuese también un fabricante de ordenadores podría echar para atrás a los clientes, por lo que se decidió crear una nueva compañía llamada Advanced RISC Machines, que sería la encargada del diseño y gestión de las nuevas generaciones de procesadores ARM. Ocurría esto en el año 1990. Este trabajo derivó en el ARM6, presentado presentado en 1991. Apple utilizó el ARM 610 (basado en el ARM6), como procesador básico para su innovador PDA, el Apple Newton. Por su parte, Acorn lo utilizó en 1994 como como procesador principal en su RiscPC. El núcleo mantuvo su simplicidad a pesar de los cambios: en efecto, el ARM2 tiene 30.000 transistores, mientras mientras que el ARM6 sólo cuenta con 35.000. La idea era que el usuario final combinara el núcleo del ARM con un número opcional de periféricos integrados integrados y otros otros elementos, pudiendo pudiendo crear un procesador completo completo a la medida de sus necesidades.
ARM1 ARM2 ARM3 ARM6 ARM7 ARM7TDMI StrongARM ARM8 ARM9TDMI ARM9E ARM10E XScale ARM11 Cortex.
BIBLIOGRAFIA http://arquithardware.blogspot.com/p/arquitectura-de-computadorcisc-y-risc.html https://es.wikipedia.org/wiki/Reduced_instruction_set_computing#P rimeros_dise.C3.B1os_RISC https://es.wikipedia.org/wiki/Arquitectura_ARM#Historia http://www.eltiempo.com/archivo/documento/MAM-67548 https://cs.stanford.edu/people/eroberts/courses/soco/projects/risc/ris ccisc/ http://www.informatica-hoy.com.ar/aprender-informatica/ElProcesador-de-la-computadora.php
