A respeito dos sistemas de computadores, responda:
Descreva e compare máquinas com conjuntos de instrução RISC e CISC.
Descreva e compare máquinas com conjuntos de instrução RISC e CISC.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede para descrever e comparar máquinas com conjunto de instruções RISC e CISC. Isso faz parte da matéria de Arquitetura de Computadores, mais especificamente famílias de conjuntos de instruções (ISA). Para resolver, a gente vai precisar:
• Entender o que é ISA (Instruction Set Architecture).
• Saber o que caracteriza RISC (Reduced Instruction Set Computer).
• Saber o que caracteriza CISC (Complex Instruction Set Computer).
• Fazer um comparativo entre as duas abordagens.
• Entender o que é ISA (Instruction Set Architecture).
• Saber o que caracteriza RISC (Reduced Instruction Set Computer).
• Saber o que caracteriza CISC (Complex Instruction Set Computer).
• Fazer um comparativo entre as duas abordagens.
Passo 2
O que é uma ISA?
ISA (Instruction Set Architecture) é a “língua” que o processador entende. Ela define as instruções (como “soma”, “carrega um dado da memória”, “desvie se zero”), o formato delas, quantos registradores existem, modos de endereçamento e por aí vai.
ISA (Instruction Set Architecture) é a “língua” que o processador entende. Ela define as instruções (como “soma”, “carrega um dado da memória”, “desvie se zero”), o formato delas, quantos registradores existem, modos de endereçamento e por aí vai.
Passo 3
Definindo RISC
RISC (Reduced Instruction Set Computer) é um tipo de ISA que prioriza:
RISC (Reduced Instruction Set Computer) é um tipo de ISA que prioriza:
- Instruções simples e de tamanho fixo (por exemplo, sempre 32 bits).
- Poucas modos de endereçamento (normalmente registrador para registrador).
- Cada instrução executa em poucos ciclos de clock (idealmente 1).
- Projeto de hardware amigável a pipeline (faz várias instruções em paralelo).
Por que simplificar instruções?
• Facilita o pipeline: cada estágio (busca, decodifica, executa…) dura o mesmo tempo.
• Permite alta frequência de clock.
• Gasta menos energia por instrução.
• Facilita o pipeline: cada estágio (busca, decodifica, executa…) dura o mesmo tempo.
• Permite alta frequência de clock.
• Gasta menos energia por instrução.
Passo 4
Definindo CISC
CISC (Complex Instruction Set Computer) é o oposto em alguns sentidos:
CISC (Complex Instruction Set Computer) é o oposto em alguns sentidos:
- Instruções complexas, que podem fazer várias operações em um único comando (por exemplo, “carrega da memória, soma e armazena de volta”).
- Tamanho de instrução variável (8, 16, 32 bits etc.).
- Muitos modos de endereçamento (direto, indireto, indexado etc.).
- Parte do trabalho pode ser feito por microcódigo dentro da CPU (um “pequeno programa” que implementa instruções).
Por que ter instruções complexas?
• Tenta reduzir o número de instruções por programa.
• Facilita a escrita de compiladores antigos (menos tradução manual).
• Otimiza espaço de memória em sistemas com RAM limitada.
• Tenta reduzir o número de instruções por programa.
• Facilita a escrita de compiladores antigos (menos tradução manual).
• Otimiza espaço de memória em sistemas com RAM limitada.
Passo 5
Comparando os dois estilos
- Complexidade do Hardware
– RISC: mais simples, favorece clock alto e pipeline eficiente.
– CISC: mais complexo, microcódigo e decodificação sofisticada. - Desempenho
– RISC: muitas instruções simples, mas rápidas; bom em aplicações que tiram proveito de pipeline.
– CISC: menos instruções por tarefa, mas cada instrução pode levar vários ciclos; pode ficar “engasgado” no pipeline. - Tamanho do Código
– RISC: tende a gerar códigos maiores (mais instruções para fazer a mesma coisa).
– CISC: código mais compacto, pois cada instrução faz mais. - Consumo de Energia
– RISC: geralmente mais eficiente por instrução.
– CISC: mais pesado, mas pode compensar pela quantidade menor de instruções. - Exemplos
– RISC: ARM, MIPS, RISC-V.
– CISC: x86 (Intel/AMD), VAX (antigo), 68k (Motorola).
Resposta
Máquinas RISC têm um conjunto reduzido de instruções simples e de tamanho fixo, projetadas para rodar em poucos ciclos e facilitar pipelines de alta velocidade. Já as CISC oferecem instruções mais poderosas e variadas (tamanho variável, muitos modos de endereçamento), usando microcódigo para implementar operações complexas. Em resumo: RISC é hardware mais simples e rápido por instrução, mas gera código maior; CISC entrega código compacto com instruções versáteis, porém traz circuito mais complexo e ciclos de execução maiores.