6 Ceunsp CISC RISC

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Organização e Arquitetura de Computadores
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RISC X CISC - Pipeline
 CISC - Complex Instruction Instruction Set Computer Computer
 Tecnologia mais antiga e usada para famílias de computadores 
compatíveis a nível de software.
 Número maior de instruções
 RISC - Reduced Instruction Instruction Set Computer
 Processador com pequeno número de instruções muito simples.
 Instruções capazes de serem executadas em um único ciclo do caminho 
de dados.
 Observação
 Mesmo que uma máquina RISC precisasse de 4 ou 5 instruções para fazer o 
que uma máquina CISC faria com apenas 1 instrução, se a instrução RISC 
fosse 10 vezes mais rápida (só hardware) a máquina RISC venceria.
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RISC X CISC
 Porque então a tecnologia RISC não substituiu a CISC ? 
 Resposta:
 Problemas de compatibilidade com máquinas antigas com software já 
desenvolvido.
 Aparecimento de soluções híbridas:
o Exemplo:
 A INTEL usa RISC para instruções de uso mais frequente 
(Núcleo RISC) e interpretação para instruções mais complexas 
e de uso menos frequente
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RISC - Reduced Instruction Instruction Set Computer
 Menor Quantidade de Instruções e Tamanho Fixo 
 Execução Otimizada de Chamada de Funções
 Menor Quantidade de Modos de Endereçamento
 Modo de Execução com Pipelining
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RISC - Reduced Instruction Instruction Set Computer
 Sistemas RISC comerciais:
 SPARC = Sun Microsystems – 1987
 RS/6000 = IBM – 1990
 ALPHA = DEC – 1992
 POWER PC = IBM/MOTOROLA/APPLE
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RISC - Reduced Instruction Instruction Set Computer
 Solução para aumentar a velocidade do processador: 
Uso de paralelismo
 a nível das instruções: um único processador deve executar 
mais instruções por segundo
 a nível do processador: vários processadores trabalhando 
juntos na solução do mesmo problema
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Execução em Pipeline
(a) Pipeline de 5 estágios.
(b) Estado de cada um dos estágios em função do tempo (estão ilustrados 9 
períodos do clock).
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Paralelismo ao Nível das Instruções
Funcionamento de um pipeline de 5 estágios
 Estágio 1  busca a instrução da memória e armazena num buffer até 
chegar a hora de executa-la.
 Estágio 2  ocorre a decodificação da instrução, determinando tipo e 
operandos.
 Estágio 3  ocorre a busca dos operandos na memória ou nos registradores
 Estágio 4  tem-se a execução - passagem pelo caminho de dados
 Estágio 5  o resultado do processamento é escrito num registrador
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Paralelismo ao Nível das Instruções
Funcionamento de um pipeline de 5 estágios
A idéia básica do pipeline é a mesma de uma linha de produção em série. Vários 
processamentos estão sendo executados ao mesmo tempo.
A figura mostra o funcionamento do pipeline, mostrando que os estágios de 
cada processamento são aplicados a várias instruções ao mesmo tempo.
Exemplo:
no tempo 1 a instrução 1 está sendo lida,
no tempo 2 a instrução 1 está sendo decodificada 
enquanto que a instrução 2 está sendo lida, no tempo 3 a instrução 1 está 
buscando dados, 
a instrução 2 está sendo decodificada e a instrução 3 está sendo lida, e assim 
por diante.
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Desvantagens da Arquitetura RISC
 É fato que máquinas RISC são mais baratas e mais
rápidas do que as CISC, o que pode nos induzir a
pensar que elas são as máquinas do futuro.
 Entretanto, o custo de um hardware mais simples é a
necessidade de um software mais complexo. Isto é
bom ou ruim?
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Cisc x Risc
 RISC x CISC:
 Máquinas RISC conseguem maior MIPS (Millions of Instructions Per 
Second) que máquinas CISC .
 Para instruções de ponto flutuante, as máquinas RISC necessitam de 
hardware especial para terem desempenho equivalente às CISC.
 Múltiplos conjuntos de registradores das RISC contribuem para um 
maior desempenho.
 Alguns programas criados em linguagens de alto nível precisam de 
uma biblioteca de procedimentos para rodar eficientemente em 
máquinas RISC, o que pode ser realizado via microcódigo nas CISC.
 As arquiteturas RISC são mais fáceis de produzir devido à sua 
simplicidade e menor número de transistores.
 Compiladores para RISCs são mais complexos pois precisam usar 
eficientemente os recursos de pipeline e de alocação de registradores.
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Chipset
 Chipset é o nome dado ao conjunto de chips usado na
placa mãe
Obs: “set” significa conjunto, daí é o nome chipset.
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Chipset
 Chipset é o nome que damos ao conjunto de circuitos de
apoio utilizados na placa-mãe.
 Há diversos fabricantes de chipsets no mundo, como a
Intel, a VIA Technologies, a SiS, a ALi, a OPTi,a NVidia,
etc.
 O chipset é quem define, entre outras coisas, a
quantidade máxima de memória RAM que uma placa-
mãe SDRAM, DDR-SDRAM, Rambus, etc.pode ter, o
tipo de memória que pode ser usada (),a frequência
máxima das memórias e do processador e o padrão de
discos rígidos aceitos (UDMA/33, UDMA/66, etc.).
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DMI (Direct Media Interface)
É um canal de interconexão entre a 
ponte norte e a ponte sul nos 
chipsets Intel. 
É o sucessor da arquitetura FSB, 
fornece um canal de 10 Gbs 
bidirecionais.
Qti (Quick Path interconection)
São pontos de interconexão, de 20 
vias, que complementam o conceito 
de HT, na transmissão de multiples 
cores
GT/s: Giga transfers por segundo,
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Ponte Norte e Ponte Sul
O chipset é formado pos dois
chips, indicados como (N) e 
(S) na figura ao lado:
 Ponte Norte:
Controla o tráfego de dados 
entre o processador, a 
memória e o slot AGP. O 
vídeo onboard, quando 
presente, está na porte norte
 Ponte Sul:
Controla o barramento PCI. 
Nele ficam também as 
interfaces USB e IDE. 
Também inclui som onboard, 
modem onboard e rede 
onboard.
A ponte norte fica sempre localizada entre o 
processador, as memórias e o slot AGP. A ponte 
sul fica logo abaixo dos slots PCI.
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Ponte Norte é um chip quente!
Atualmente a ponte norte 
opera com velocidades bem 
elevadas, maiores que há 
poucos anos atrás. Se 
observarmos uma placa de 
CPU de 1999 ou anteriores, 
veremos que a ponte norte 
não possui dissipador de 
calor. Mas nas placas atuais, 
a ponte norte usa sempre 
um ventilador ou um 
dissipador metálico de calor. 
Não se preocupe com este 
dissipador ou ventilador, ele 
já vem instalado de fábrica. 
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Estrutura de uma placa de CPU
O chipset é o “sistema 
nervoso” do computador. 
Tudo o que o computador faz 
envolve uma passagem de 
dados pelo chipset. 
A figura ao lado mostra o 
diagrama de uma placa de 
CPU. A ponte norte faz a 
ligação entre o processador, 
a memória e o slot AGP. 
Quando a placa de CPU tem 
vídeo onboard, este fica 
também na ponte norte. 
A ponte sul controla os slots 
PCI e possui as interfaces 
IDE, USB, som e rede 
onboard. 
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BIOS - BASIC INPUT OUTPUT SYSTEM
O BIOS é o primeiro programa
executado pelo computador ao ser
ligado.
Sua função primária é preparar a
máquina para que o sistema
operacional, que pode estar
armazenado em diversos tipos de
dispositivos (discos rigidos, CDs ou
pen drives, etc.) possa ser executado.
O BIOS é armazenado num CHIP
ROM (Read-Only Memory, Memória
de Somente Leitura) localizado na
placa mãe, chamado ROM BIOS.