unidad IV

  1. ¿Qué significa RISC?

R= Reduced Instruction Set Computer - Computadora con Conjunto de Instrucciones Reducido. Tipo de arquitecturas de computadoras que promueve conjuntos pequeños y simples de instrucciones que pueden tomar poco tiempo para ejecutarse.

Los microprocesadores  basados en esta arquitectura poseen instrucciones de tamaños fijos y presentadas en un número reducido de formatos y en donde sólo las instrucciones de carga y almacenamiento acceden a la memoria por datos. También suelen disponer de muchos registros de propósito general.

  1. ¿Cuál es el objetivo del RISC?

R=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.

  1. ¿Cuál es el funcionamiento del RISC?

R=Buscando aumentar la velocidad del procesamiento se descubrió en base a experimentos que, con una determinada arquitectura de base, la ejecución de programas compilados directamente con microinstrucciones y residentes en memoria externa al circuito integrado resultaban ser mas eficientes, gracias a que el tiempo de acceso de las memorias se fue decrementando conforme se mejoraba su tecnología de encapsulado.

  1. ¿Cuáles son las características del RISC?

R=Las características esenciales de una arquitectura RISC pueden resumirse como sigue:

  • Estos microprocesadores siguen tomando como base el esquema moderno de Von Neumann.
  • Las instrucciones, aunque con otras características, siguen divididas en tres grupos:

a) Transferencia.
b) Operaciones.
c) Control de flujo.

  • Reducción del conjunto de instrucciones a instrucciones básicas simples, con la que pueden implantarse todas las operaciones complejas.
  • Arquitectura del tipo load-store (carga y almacena). Las únicas instrucciones que tienen acceso a la memoria son 'load' y 'store'; registro a registro, con un menor número de acceso a memoria.
  • Casi todas las instrucciones pueden ejecutarse dentro de un ciclo de reloj. Con un control implantado por hardware (con un diseño del tipo load-store), casi todas las instrucciones se pueden ejecutar cada ciclo de reloj, base importante para la reorganización de la ejecución de instrucciones por medio de un compilador.
  • Pipeline (ejecución simultánea de varias instrucciones). Posibilidad de reducir el número de ciclos de máquina necesarios para la ejecución de la instrucción, ya que esta técnica permite que una instrucción puede empezar a ejecutarse antes de que haya terminado la anterior.
  1. ¿Cuáles son sus aplicaciones?

R=Las arquitecturas CISC utilizadas desde hace 15 años han permitido desarrollar un gran número de productos de software. Ello representa una considerable inversión y asegura a estas familias de procesadores un mercado creciente. Sin embargo, simultáneamente aumentan las aplicaciones en las cuales la capacidad de procesamiento que se pueda obtener del sistema es más importante que la compatibilidad con el hardware y el software anteriores, lo cual no solo es válido en los subsistemas de alta capacidad en el campo de los sistemas llamados "embedded", en los que siempre dominaron las soluciones especiales de alta capacidad de procesamiento sino también para las estaciones de trabajo ("workstations").

  1. influencia de la tecnología en los microprocesadores RISC

R= Hoy en día, los programas cada vez más grandes y complejos demandan mayor velocidad en el procesamiento de información, lo que implica la búsqueda de microprocesadores más rápidos y eficientes.

  1. ¿Qué significa las siglas MIPS?

R= Con el nombre de MIPS (siglas de Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages) se conoce a toda una familia de microprocesadores de arquitectura RISC desarrollados por MIPS Technologies.

  1. ¿En qué año se empezó a trabajar en los MIPS?

R= En 1981, un equipo liderado por John L. Hennessy en la Universidad de Stanford comenzó a trabajar en lo que se convertiría en el primer procesador MIPS.

  1. ¿cuáles son las aplicaciones del MIPS?

R= Entre los fabricantes de estaciones de trabajo basadas en procesadores MIPS destacan SGI, MIPS Computer Systems, Inc., Olivetti, Siemens-Nixdorf, Acer, Digital Equipment Corporation, NEC y DeskStation. Varios sistemas operativos fueron portados a la arquitectura, ejemplos de ello son el SGI IRIX, Microsoft Windows NT (aunque el soporte para MIPS finalizó con el lanzamiento de Windows NT 4.0) y Windows CE, Linux, BSD, UNIX System V, SINIX, MIPS Computer Systems RISC/os, entre otros.

Sin embargo, el uso del MIPS como procesador principal de estaciones de trabajo ha caído, y SGI ha anunciado sus planes de cesar el desarrollo de iteraciones de alto rendimiento de la arquitectura MIPS en favor de procesadores basados en la tecnología Intel IA64 (véase la sección "Otros modelos y planes futuros").

  1. ¿Qué significan las siglas Sparc?

R= (Scalable Processor Architecture). Es una arquitectura RISC originalmente diseñada por Sun Microsystems en 1985. SPARC es una marca registrada de SPARC International, Inc., organización establecida en 1989 para promover la arquitectura SPARC.

SPARC International abrió completamente la arquitectura SPARC, la cual ha sido licenciada por múltiples fabricantes como Texas Instruments, Cypress Semiconductor y Fujitsu.

Las implementaciones de la arquitectura SPARC fueron inicialmente diseñadas y usadas para las estaciones de trabajo Sun-4 y servidores  de Sun Microsystems, reemplazando los sistemas de Sun-3 basados en la familia de procesadores Motorola 68000

  1. ¿Qué es SUN MICROSYSTEM (SPARC)?

R=Sun Microsystems, Inc. nos presenta su camino futuro en cuanto a la familia de procesadores UltraSPARC. En el futuro de las frecuecias de reloj de los procesadores van ha pasar con creces la marca de los 1.0 GHz, en paticular se espera que el procesador UltraSPARC IV alcance los 1.0 GHz para el año 2.000 y el procesador UltraSPARC V alcance los 1.5 GHz para el 2002.

  1. ¿ que ofrece la tecnología de SUN?

R=Sun ofrece tecnología a un amplio rango de soluciones, para afrontar este desafi o se desarrollan tres series de procesadores:

  • serie S (UltraSPARC I, II, III), especializada en servidores y estaciones de trabajo escalables.
  • serie I (UltraSPARC IIi), integra muchas funciones en un solo procesador, pa ra entregar una solucion de bajo costo.
  • serie E (microSPARC, ultraSPARC), dedicada a soluciones embevidas.

 

  1. ¿Qué es El procesador UltraSPARC II?

R=pertenece a la segunda generación de la familia UltraSPARC, tiene gran escalabilidad y esta pensado para mantener estaciones de trabajo y llevarlas a mejoras importantes en sus desempeños.

  1. ¿Quién diseño originalmente el SPARC?

R=Fue originalmente diseñada por Sun Microsystems y dirigido por el ingeniero Kaa en 1985,

  1. ¿en que se basaron para diseñarlo?

R=se basa en los diseños RISC I y II de la Universidad de California en Berkeley que fueron definidos entre los años 1980 y 1982.

  1. ¿Qué empresa lo diseño?

R=La empresa Sun Microsystems diseñó esta arquitectura y la licenció a otros fabricantes como Texas Instruments, Cypress Semiconductor, Fujitsu, LSI Logic entre otros.

  1. ¿Qué es familia PowerPC?

R=PowerPC (usualmente abreviada PPC) es el nombre original de la arquitectura de computadoras de tipo RISC, que fue desarrollada por IBM, Motorola, y Apple.

Los procesadores de esta familia fueron producidos por IBM y Freescale Semiconductor (que era la división de semiconductores y microprocesadores de Motorola), siendo utilizados principalmente en ordenadores o computadores Macintosh de Apple Computer hasta el año 2006 y en varios modelos IBM.

  1. ¿Cuál es la implemtnecion del PowerPC?

R=El PowerPC ha sido una de las arquitecturas más extendidas gracias a su alto rendimiento y su implementación tecnológica. Éste es un pequeño listado de las implementaciones del PowerPC a lo largo de su historia.

  1. 601 MPC601 50 y 66 MHz
  2. 602 productos para consumidor (bus de datos y direcciones multiplexados)
  3. 603 para ordenadores portátiles
  4. 603e
  5. 604
  6. 604e
  7. 620 la primera implementación de 64 bits
  8. x704 BiCOMOS implementación PowerPC por Exponential Technologies
  9. 750 G3 (1997) 233 MHz y 266 MHz
  10. 7400 G4 (1999) 350 MHz
  11. 750FX anunciado por IBM en 2001 y disponible en 2002 en 1 GHz.
  12. 970 G5 (2003) implementación 64-bit derivada del IBM Power 4. Velocidades de 1,4 GHz, 1,6 GHz, 1,8 GHz, 1,9 GHz, 2,0 GHz, 2,1 GHz, 2,3 GHz, 2,5 GHz, y 2,7 GHz

 

  1. ¿Qué  es DEC Alpha?

R= DEC Alpha es una arquitectura de microprocesadores diseñada por DEC e introducida en 1992 bajo el nombre AXP, como reemplazo a la serie VAX. Cuenta con un conjunto de instrucciones RISC de 64 bits especialmente orientada a cálculo de coma flotante.

  1. ¿Cuáles son las versiones de DEC Alpha?

R= La primera versión, el Alpha 21064 se lanzó en 1992 corriendo a 200 MHz.

El procesador de 64-bit fue un diseño supersegmentado (segmentación) y superescalar, como otros diseños RISC, pero sin embargo superándolos a todos y DEC lo promulgó como el procesador más rápido del mundo.

 

  1. ¿ Qué es Alpha 21164?

R= El Alpha 21164, también conocido por su nombre en código EV5, es un microprocesador desarrollado y fabricado por Digital Equipment Corporation que implementaba el conjunto de instrucciones Alpha (ISA, "instruction set architecture"). Fue lanzado en enero de 1995, sucediendo al Alpha 21064A como microprocesador insignia de Digital. Fue sucedido por el Alpha 21264 en 1998

  1. Descripción del Alpha 21164

R= El Alpha 21164 es un microprocesador superescalar de cuatro unidades de ejecución capaz de realizar un máximo de cuatro instrucciones por ciclo de reloj para las cuatro unidades de ejecución: dos enteross y dos de coma flotante. La unidad de enteros es de siete etapas, y la de coma flotante de diez etapas. El 21164 implementaba una dirección virtual de 43 bit y una dirección física de 40 bit. Por lo tanto podía direccionar 8 TiB de memoria virtual y 1 TiB de memoria física.

  1. ¿en que año la compañía DEC lanzo  nuevo microprocesador llamado primeramente DECchip 21064?

R= En 1992, la compañía americana Digital Equipment Corporation (DEC) lanzó un nuevo microprocesador llamado primeramente DECchip 21064 y posteriormente fue llamado Alpha 21064.

  1. ¿Quién lleva acabo  La ejecución de enteros del Alpha 21064?

R= La ejecución de enteros del Alpha 21064 la lleva a cabo la E-box. Esta unidad además de ejecutar enteros, carga y almacena instrucciones. Ésta contiene dos bancos de registros de enteros, dos unidades de enteros y dos unidades de carga.

  1. ¿Cuántas etapas tiene el proceso de ejecución?

R= El proceso de ejecución de instrucciones de enteros tienes 7 etapas: las cuatro primeras las lleva a cabo la I-box, unidad de control que lee carga y decodifica las instrucciones y controla las líneas de ejecución; en la etapa cinco se completan la mayoría de las instrucciones teniendo una latencia de un ciclo; en la etapa seis se completan las instrucciones de desplazamiento y manipulación de bytes; en la última etapa, la siete, las instrucciones de enteros escriben sus resultados en el IRF, el registro de enteros.

En definitiva, el E-box consta de 4 unidades lógicas, dos barras de desplazamiento, lógica de saltos, lógica de manipulación de bytes y un sumador de 64-bits del que hablaremos seguidamente.