Veamos primero cual es el significado de los términos CISC y RISC:

• CISC (complex instruction set computer) Computadoras con un conjunto de instrucciones complejo.
• RISC (reduced instruction set computer) Computadoras con un conjunto de instrucciones reducido.

Los atributos complejo y reducido describen las diferencias entre los dos modelos de arquitectura para microprocesadores solo de forma superficial. Se requiere de muchas otras características esenciales para definir los RISC y los CISC típicos. Aun más, existen diversos procesadores que no se pueden asignar con facilidad a ninguna categoría determinada.

Así, los términos complejo y reducido, expresan muy bien una importante característica definitiva, siempre que no se tomen solo como referencia las instrucciones, sino que se considere también la complejidad del hardware del procesador.

Con tecnologías de semiconductores comparables e igual frecuencia de reloj, un procesador RISC típico tiene una capacidad de procesamiento de dos a cuatro veces mayor que la de un CISC, pero su estructura de hardware es tan simple, que se puede realizar en una fracción de la superficie ocupada por el circuito integrado de un procesador CISC.

Esto hace suponer que RISC reemplazará al CISC, pero la respuesta a esta cuestión no es tan simple ya que:

• Para aplicar una determinada arquitectura de microprocesador son decisivas las condiciones de realización técnica y sobre todo la rentabilidad, incluyendo los costos de software.
• Existían y existen razones de compatibilidad para desarrollar y utilizar procesadores de estructura compleja así como un extenso conjunto de instrucciones.

La meta principal es incrementar el rendimiento del procesador, ya sea optimizando alguno existente o se desee crear uno nuevo. Para esto se deben considerar tres áreas principales a cubrir en el diseño del procesador y estas son:

• La arquitectura.
• La tecnología de proceso.
• El encapsulado.

La tecnología de proceso, se refiere a los materiales y técnicas utilizadas en la fabricación del circuito integrado, el encapsulado se refiere a cómo se integra un procesador con lo que lo rodea en un sistema funcional, que de alguna manera determina la velocidad total del sistema.

Aunque la tecnología de proceso y de encapsulado son vitales en la elaboración de procesadores más rápidos, es la arquitectura del procesador lo que hace la diferencia entre el rendimiento de una CPU (Control Process Unit) y otra. Y es en la evaluación de las arquítecturas RISC y CISC donde centraremos nuestra atención.

Dependiendo de cómo el procesador almacena los operandos de las instrucciones de la CPU, existen tres tipos de juegos de instrucciones:

1.      Juego de instrucciones para arquitecturas basadas en pilas.

2.    Juego de instrucciones para arquitecturas basadas en acumulador.

3.    Juego de instrucciones para arquitecturas basadas en registros.

Las arquítecturas RISC y CISC son ejemplos de CPU con un conjunto de instrucciones para arquítecturas basadas en registros.

Procesadores: CISC y RISC

Los procesadores se agrupan hoy en dos familias, la más antigua y común de las cuales es la "CISC" o "Complex InstructionSet Computer": computador de set complejo de instrucciones. Esto corresponde a procesadores que son capaces de ejecutar un gran número de instrucciones pre-definidas en lenguaje de máquina (del orden del centenar).

Desde hace unos años se fabrican y utilizan en algunas máquinas procesadores "RISC" o "Reduced Instruction Set Computer",es decir con un número reducido de instrucciones. Esto permite una ejecución más rápida de las instrucciones pero requiere compiladores (o sea traductores automáticos de programas) más complejos ya que las instrucciones que un "CISC" podría admitir pero no un "RISC", deben ser escritas como combinaciones de varias instruciones admisibles del "RISC". Se obtiene una ganancia en velocidad por el hecho que el RISC domina instrucciones muy frecuentes mientras son operaciones menos frecuentes las que deben descomponerse.

Dentro de muy poco los usuarios dejaran de hacerse la pregunta ¿ RISC O CISC ?, puesto que la tendencia futura, nos lleva a pensar que ya no existirán los CISC puros.

Hace ya tiempo que se ha empezado a investigar sobre microprocesadores "híbridos", es decir, han llevado a cabo el que las nuevas CPU's no sean en su cien por cien CISC, sino por el contrario, que estas ya contengan algunos aspectos de tecnología RISC. Este propósito se ha realizado con el fin de obtener ventajas procedentes de ambas tecnologías (mantener la compatibilidad x86 de los CISC, y a la vez aumentar las prestaciones hasta aproximarse a un RISC), sin embargo, este objetivo todavía no se ha conseguido, de momento se han introducido algunos puntos del RISC, lo cual no significa que hayan alcanzado un nivel optimo.

Realmente, las diferencias son cada vez mas borrosas entre las arquitecturas CISC y RISC. Las CPU's combinan elementos de ambas y no son fáciles de encasillar. Por ejemplo, el Pentium Pro traduce las largas instrucciones CISC de la arquitectura x86 a microoperaciones sencillas de longitud fija que se ejecutan en un núcleo de estilo RISC. El UltraSparc-II de Sun, acelera la decodificación MPEG con unas instrucciones especiales para gráficos; estas instrucciones obtienen unos resultados que en otros procesadores requerirían 48 instrucciones.

Por lo tanto a corto plazo, en el mercado coexistirán las CPU's RISC y los microprocesadores híbridos RISC - CISC, pero cada vez con diferencias mas difusas entre ambas tecnologías. De hecho, los futuros procesadores lucharan en cuatro frentes :

-Ejecutar mas instrucciones por ciclo.

-Ejecutar las instrucciones en orden distinto del original para que las interdependencias

entre operaciones sucesivas no afecten al rendimiento del procesador.

-Renombrar los registros para paliar la escasez de los mismos.

-Contribuir a acelerar el rendimiento global del sistema, además de la velocidad de la

CPU.

Todos los CPUs x86 compatibles con la PC son procesadores CISC (Computadora de Conjunto de Instrucciones Complejas), pero en las Mac nuevas o en alguna que se hagan dibujos de ingeniería complejos, probablemente tengan un CPU RISC (Computadora de Conjunto de Instrucciones Reducido).

La diferencia práctica entre CISC y RISC es que los procesadores CISCx86 corren a DOS, Windows 3.1 y Windows 95 en el modo nativo; es decir, sin la traducción de software que disminuya el desempeño. Pero CISC y RISC también reflejan dos filosofías de computación rivales. El procesamiento de RISC requiere breves instrucciones de software de la misma longitud, que son fáciles de procesar rápidamente y en tandém por un CPU.

En contraste, un procesador de CISC tiene que procesar instrucciones más largas de longitud desigual. Es más difícil procesar múltiples instrucciones de CISC a la vez.

Los que proponen RISC mantienen que su método de procesamiento es más eficiente y más escalable, por lo que los arquitectos pueden añadir unidades de ejecución más fácilmente a un diseño existente y aumentar el rendimiento (las unidades de ejecución son los circuitos dentro del chip que hacen gran parte del trabajo). Similarmente, RISC facilita el multiprocesamiento verdadero, donde varios CPUs trabajan simétricamente mientras dividen, ejecutan y ensamblan una cadena de instrucción; los chips CISC pueden hacer lo mismo, pero no son tan efectivos. La simplicidad de las instrucciones de RISC también significa que requieren menos lógica para ejecutar, reduciendo el costo del chip. Pocos en el campo del CISC discuten estos hechos, prefiriendo apuntar a la realidad <<la gran mayoría del software para la PC está escrito para procesadores CISC>>.

Todo el debate de CISC/RISC puede ser irrelevante pronto debido a que nuevas técnicas están convergiendo. El Pentium Pro, el Nx586 y el K5 son básicamente procesadores RISC en su núcleo. Toman las instrucciones de CISC y las traducen a instrucciones estilo RISC. Para la generación que sigue al Pentium Pro, Intel y Hewlett-Packard están colaborando en un CPU híbrido que pueda aceptar instrucciones RISC y CISC. Si ese chip crea un estándar, puede acelerar el cambio hacia el software optimizado para RISC. Un mundo de RISC significaría CPUs más poderosos, y más baratos. Cuando quiera mejorar, simplemente puede añadir otro CPU en lugar de desprenderse de su viejo CPU.

ARQUITECTURAS CISC

La microprogramación es una característica importante y esencial de casi todas las arquítecturas CISC.

Como por ejemplo:

Intel 8086, 8088, 80286, 80386, 80486.
Motorola 68000, 68010, 68020, 68030, 6840.

La microprogramación significa que cada instrucción de máquina es interpretada por un microprograma localizado en una memoria en el circuito integrado del procesador.

En la década de los sesentas la micropramación, por sus características, era la técnica más apropiada para las tecnologías de memorias existentes en esa época y permitía desarrollar también procesadores con compatibilidad ascendente. En consecuencia, los procesadores se dotaron de poderosos conjuntos de instrucciones.

Las instrucciones compuestas son decodificadas internamente y ejecutadas con una serie de microinstrucciones almacenadas en una ROM interna. Para esto se requieren de varios ciclos de reloj (al menos uno por microinstrucción).

ARQUITECTURAS RISC

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.

Debido a que se tiene un conjunto de instrucciones simplificado, éstas se pueden implantar por hardware directamente en la CPU, lo cual elimina el microcódigo y la necesidad de decodificar instrucciones complejas.

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.

El hecho de que la estructura simple de un procesador RISC conduzca a una notable reducción de la superficie del circuito integrado, se aprovecha con frecuencia para ubicar en el mismo, funciones adicionales:

• Unidad para el procesamiento aritmético de punto flotante.
• Unidad de administración de memoria.
• Funciones de control de memoria cache.
• Implantación de un conjunto de registros múltiples.

La relativa sencillez de la arquitectura de los procesadores RISC conduce a ciclos de diseño más cortos cuando se desarrollan nuevas versiones, lo que posibilita siempre la aplicación de las más recientes tecnologías de semiconductores. Por ello, los procesadores RISC no solo tienden a ofrecer una capacidad de procesamiento del sistema de 2 a 4 veces mayor, sino que los saltos de capacidad que se producen de generación en generación son mucho mayores que en los CISC.

Por otra parte, es necesario considerar también que:

• La disponibilidad de memorias grandes, baratas y con tiempos de acceso menores de 60 ns en tecnologías CMOS.
• Módulos SRAM (Memoria de acceso aleatorio estática) para memorias cache con tiempos de acceso menores a los 15 ns.
• Tecnologías de encapsulado que permiten realizar más de 120 terminales.

Esto ha hecho cambiar, en la segunda mitad de la década de los ochentas, esencialmente las condiciones técnicas para arquítecturas RISC.

CONCLUSIONES

Cada usuario debe decidirse a favor o en contra de determinada arquitectura de procesador en función de la aplicación concreta que quiera realizar. Esto vale tanto para la decisión por una determinada arquitectura CISC o RISC, como para determinar si RISC puede emplearse en forma rentable para una aplicación concreta.

• Nunca será decisiva únicamente la capacidad de procesamiento del microprocesador, y sí la capacidad real que puede alcanzar el sistema en su conjunto.
• Los costos, por su parte, también serán evaluados.

Supongamos por ejemplo, que el precio de un procesador sea de $500.00 USD, éste será secundario para un usuario que diseña una estación de trabajo para venderla después a un precio de $100 000.00 USD. Su decisión se orientará exclusivamente por la potencialidad de este procesador.

RISC ofrece soluciones atractivas donde se requiere una elevada capacidad de procesamiento y se presente una orientación hacia los lenguajes de alto nivel.

En el campo industrial existe un gran número de aplicaciones que ni siquiera agotan las posibilidades de los controladores CISC de 8 bits actuales.

Si bién el campo de aplicaciones de las arquítecturas RISC de alta capacidad crece con fuerza, esto no equivale al fin de otras arquítecturas de procesadores y controladores acreditadas que también seguirán perfeccionándose, lo que si resulta dudoso es la creación de familias CISC completamente nuevas.

Adoptando técnicas típicas de los procesadores RISC en las nuevas versiones de procesadores CISC, se intenta encontrar nuevas rutas para el incremento de la capacidad de las familias CISC ya establecidas.

Entre tanto, los procesadores RISC han conquistado el sector de las estaciones de trabajo, dominado antes por los procesadores Motorola 68 000, y es muy probable que acosen la arquitectura Intel en el sector superior de las PC's.

Las decisiones en el mercado las toman los usuarios, y aquí, el software o la aplicación concreta juega un papel mucho más importante que las diferencias entre las estructuras que son inapreciables para el usuario final.

ALGUNOS PRODUCTOS EN EL MERCADO CON TECNOLOGÍA RISC SON LOS SIGUIENTES:

Configuraciones de la línea Family Macintosh
Macintosh Performa 5400/160 - The Family Mac
Formato: Compacto
Procesador: PowerPC 603e de tecnología RISC a 160 MHz
Memoria: 16 MB de RAM, ampliarles a 136 MB
Almacenamiento: Disco duro interno de 1,6 GB
Monitor: Pantalla de 15" integrada en el propio ordenador
Sistema de sonido: Dos altavoces estéreo incorporados y circuitería SRS surround sound
CD-ROM: Unidad interna de CD-ROM 8x (óctuple velocidad)
Internet: Apple Internet Connection Kit (Kit software Internet en CD-ROM) Módem de 28,8 kbps, opcional (Kit Adaptador Geoport II)
Ampliación: Un slot de expansión PCI. Slot para tarjeta vídeo-In y espacio para sintonizador de TV interno. Puerto externo SCSI para conexión a escáneres, discos duros externos y unidades de almacenamiento removible. Módulo de alto rendimiento opcional (caché L2)

Macintosh Performa 6320 - The Family Mac
Formato: Modular
Procesador: PowerPC 6O3e de tecnología RISC a 120 MHz
Memoria: 12 MB de RAM, ampliables a 64 MB
Almacenamiento: Disco duro interno de 1,2 GB
Monitor: Apple Multiple Scan 15" AV (versión base)
Incorpora soporte para monitores Apple de hasta 15"
Sistema de sonido: Altavoz incorporado; sonido estéreo de 16 bits
CD-ROM: Unidad interna de CD-ROM 8x (óctuple velocidad)
Internet: Apple Internet Connection Kit (Kit software Internet en CD-ROM). Módem de 28,8 kbps, opcional.
Ampliación: Un slot de expansión para tarjeta de 7". Slot para tajeta Vídeo-In y espacio para sintonizador de TV interno. Puerto externo SCSI para conexión a escáneres, discos duros externos y unidades de almacenamiento removible. Slot adicional para módem interno o tajeta Ethernet.

Precio y disponibilidad
La línea Family Macintosh está disponible con carácter inmediato en toda España a través de la red de distribuidores autorizados y puntos de venta Apple. Precio estimado al cliente:
Modelo Configuración Precio estimado
Macintosh Performa 6320 a 120 MHz l2MB/1,2GB 210.000 Ptas.
Macintosh Performa 5400 a 160 MHz l6MB/1,6GB 315.000 Ptas.

 PArA mAyOr INfOrMaCióN, vIsItA LaS SiGuIeNtEs LiGaS:

http://www.azc.uam.mx/publicaciones/enlinea2/num1/1-2.htm

http://.monografias.com/trabajos5/teccisc/teccisc.shtml#pentium#pentium