CARACTERÍSTICAS E FUNCIONAMENTO DA ARQUITETURA RISC
O que é RISC?
Processadores de Conjunto Reduzido de Instruções Computacionais ('Reduced Instruction Set Computing' ou, abreviadamente RISC) são muito mais velozes do que os processadores comuns (CISC). O termo 'Conjunto Reduzido de Instruções' refere-se ao número de ciclos de clock que o processador leva para selecionar uma instrução. Processadores comuns levam vários ciclos de clock para selecionar uma única instrução. Um chip RISC, por outro lado, pode selecionar e executar uma instrução a cada ciclo de clock.
RISC: Princípio de Processamento
As funções de comando criadas em um processador RISC consistem de muitas instruções pequenas e individuais, que realizam apenas uma única tarefa. O software aplicativo, que precisa ser recompilado especialmente para um processador RISC, realiza a tarefa de informar ao processador qual a combinação de seus comandos menores deve ser executada para completar uma operação maior.
Todos os comandos RISC são do mesmo tamanho, e há somente uma maneira de carregá-los e armazená-los. Além disto, uma vez que cada comando já está na forma de microcódigo, os processadores RISC não precisam de um passo extra para passar as instruções que eles recebem através de uma unidade que transforme os comandos complexos em microcódigos mais simples. Como resultado destas diferenças, os comandos RISC são carregados muito mais rapidamente que os comandos CISC.
Durante a compilação de software especificamente para um chip RISC, o compilador determina quais comandos não vão depender dos resultados de outros. Como estes comandos não têm de esperar por outros comandos, o processador pode executar simultaneamente até 10 comandos em paralelo.
Como o processador RISC está trabalhando com comandos mais simples, seu conjunto de circuitos também pode ser mais simples, Os comandos RISC passam por um número menor de transistores em circuitos mais curtos, desta forma os comandos são executados mais rapidamente. O resultado é que os processadores RISC geralmente necessitam apenas de um ciclo do relógio da CPU por instrução. O número de ciclos necessários para completar uma operação inteira depende do número de pequenos comandos que constituem essa operação. Em uma operação comparável, o tempo necessário para interpretar e executar as instruções RISC é bem menor que o tempo para se carregar e decifrar um comando CISC complexo e então executar cada um de seus componentes.
Resumo das Características
Conjunto de Instruções Simples: a arquitetura RISC, é constituída por um conjunto de instruções simples, instruções básicas, que compõem instruções mais complexas.
Instruções do Mesmo Tamanho: as instruções tem sempre um único tamanho, e uma única maneira de executá-las.
Uma Instrução por Ciclo de Máquina: todas as instruções são executadas em um único ciclo, fazendo com que o processador execute várias instruções ao mesmo tempo, tornando o processamento muito mais rápido Isto é possível devido a um tipo de tecnologia chamada de Pipelined, que abordaremos no próximo tópico.
Pipelined: Uma Técnica Fundamental
Os projetista de RISC, se preocupam principalmente, em criar técnicas e dispositivos que acelerem o processamento da informação. Uma dessas técnicas, é o Pipelined. O Pipelined é uma técnica em que o hardware processa mais de uma instrução de cada vez. Ele não espera o término de uma instrução para executar outra.Em uma máquina CISC típica, temos, basicamente, quatro fases para a execução: busca, decodificação, execução e escrita. Em uma máquina RISC, temos as mesmas fases, só que executadas em paralelo. Uma fase não precisa esperar a outra terminar, para que ela se inicie. Este procedimento, não diminui o tempo de execução da tarefa, mas melhora o processamento global.