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7 abril, 2022¿Cómo se diferencian las CPU RISC y CISC?
¿Cómo se diferencian las CPU RISC y CISC?
Si usted es un entusiasta de la tecnología, es posible que haya escuchado las palabras reducidas en la computadora de configuración de instrucciones (RISC) y la computadora conjunta de instrucciones complejas (CISC). Y, si conoce un poco sobre las computadoras, es posible que también sepa que estos términos se refieren a diferentes formas de diseñar un procesador.
Por ejemplo, el procesador de brazo en su teléfono tiene una arquitectura RISC. En contraste, el procesador X86 en su computadora tiene un diseño CISC.
Pero, ¿cuál es la diferencia entre RISC y CISC? Permites profundizar un poco más y descubrir.
¿Qué es un conjunto de instrucciones?
Cada vez que hablen de diferentes diseños de la unidad central de procesamiento (CPU), una de las cosas en las que tenemos que hablar es el conjunto de instrucciones.
El conjunto de instrucciones de una CPU es el conjunto de operaciones que una CPU puede funcionar de forma nativa. Estas son las operaciones que están codificadas en la CPU sobre un nivel de hardware. Este conjunto puede contener de cualquier lugar desde unos pocos a miles de instrucciones, dependiendo del diseño de la CPU.
En otras palabras, una CPU no puede realizar ninguna operación que esté fuera de su conjunto de instrucciones, ya que no tiene el hardware para ello.
Vamos a usar una analogía para entender esto mejor. Toma el ejemplo de una bombilla. El fabricante de una bombilla ha diseñado la bombilla para convertir la electricidad en luz. Y una bombilla puede hacer esto porque el hardware lo apoya de forma nativa.
En esencia, una bombilla solo puede convertir la electricidad en la luz y nada más.
De manera similar, el conjunto de instrucciones de una CPU es el conjunto de operaciones que el hardware de la CPU habilita. Por ejemplo, casi todas las CPU tienen una instrucción “Mover” en su conjunto de instrucciones. La instrucción “Mover” toma algunos datos de un espacio de almacenamiento de origen y lo mueve a un espacio de almacenamiento de destino.
Cada vez que una CPU necesita mover algunos datos, sabe exactamente cómo hacerlo porque el hardware ha sido diseñado a su alrededor.
En resumen, un conjunto de instrucciones contiene todas las operaciones que admite una CPU en un nivel de hardware.
¿Cómo funciona una CPU?
Una CPU es un laberinto de circuitos eléctricos. Estos circuitos eléctricos están diseñados de cierta manera de dar a la CPU su conjunto de instrucciones nativas. Por lo tanto, solo sabe cómo realizar las operaciones en un conjunto de instrucciones, ya que tiene el circuito para hacer esto.
Para hacer que la CPU realice una cierta operación, los circuitos correspondientes a esa operación se activan a través de una señal eléctrica. Y una vez que se dispara un circuito, la CPU realiza la rutina asociada con ese circuito.
Para hacer que la CPU realice operaciones complejas como envíe un Tweet, los programas de software incendian millones de señales eléctricas cada segundo, cada una dirigida a una instrucción específica del conjunto de instrucciones de la CPU.
Aquí es donde entra el concepto de RIS y CIS.
¿Qué es RISC?
Como su nombre sugiere, una CPU basada en RISC tiene un conjunto de operaciones simplificado. Estas instrucciones simplificadas logran objetivos simples y solo toman un ciclo para completar.
Y debido a que RISC tiene instrucciones simples, la CPU no necesita tener circuitos complejos para realizar estas instrucciones. Esta es también la razón por la cual los diseños de RISC son, en cuanto a hardware, más baratos de implementar.
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Para comprender una CPU de RISC con más detalle, veamos los principios de diseño de las CPU basadas en RISC.
Primero, RISC CPUS completa cada instrucción en un solo ciclo.
En segundo lugar, RISC CPU solo realiza operaciones en datos almacenados en registros. Esto se debe a que uno de los principales cuellos de botella a la capacidad de una CPU para lograr tareas es el enorme desajuste entre la velocidad de la CPU y la velocidad de memoria principal. La memoria principal es super lenta en comparación con una CPU.
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Por lo tanto, si una CPU tiene que usar datos almacenados en la memoria principal, cambiará el cuello de botella la unidad y el proceso sería lento. En un diseño de RISC, los datos se cargan y almacenan en los registros en la CPU, ya que los registros están mucho más cerca de la velocidad de la CPU que la memoria principal.
En tercer lugar, las instrucciones de RISC son lo suficientemente simples como para que no haya una capa de microcódigo interpretativo para traducir las instrucciones en formas más simples.
Y, finalmente, RISC diseña la tubería de soporte para ejecutar partes de múltiples instrucciones al mismo tiempo. Debido a que las CPU de diseño de RISC tienen velocidades de reloj más altas, son excepcionalmente rápidas. La tubería es una forma de aprovechar esta velocidad y ejecutar partes de múltiples instrucciones para agregar eficiencia.
Larga historia corta, las CPU RISC tienen instrucciones simples, velocidades de reloj más altas, estructura de tuberías eficientes, operación de carga de carga en los registros, y pueden ejecutar instrucciones en un ciclo.
¿Qué es CISC?
El CISC es lo contrario de RISC en casi todas las áreas clave. Casi todas las fichas de escritorio tienen un diseño CISC.
Primero, las instrucciones de diseño de CISc son complejas y, por lo tanto, requieren una capa de microcódigo para traducir en instrucciones simplex.
En segundo lugar, las instrucciones de CISC pueden tomar varios ciclos de CPU para ejecutar.
En tercer lugar, la tubería no es tan eficiente en CISC y es aún más difícil de implementar debido a la naturaleza compleja de las instrucciones de CISC.
En resumen, las CPU con la arquitectura CISC pueden realizar muchas operaciones en una instrucción compleja. Pero la instrucción toma múltiples ciclos para completarse, es más difícil de usar en la tubería, y requiere muchos circuitos en la CPU.
RISC vs. CISC: DIFERENCIAS CLAVE
La principal diferencia entre RISC y CISC es el tipo de instrucciones que ejecutan.
