Arquiteturas RISC e CISC

Olá, querido (a) aluno(a)!

Neste artigo entenderemos conceitos importantes sobre Arquiteturas RISC e CISC

e como são cobrados em questões de concursos.

RISC e CISC: Conceitos e Diferenças Fundamentais

A evolução dos processadores é um tema fascinante e complexo na ciência da computação, destacando-se principalmente pela disputa entre as arquiteturas RISC (Reduced Instruction Set Computer) e CISC (Complex Instruction Set Computer). Este artigo explora os conceitos fundamentais dessas arquiteturas, suas diferenças, vantagens e desvantagens, proporcionando uma visão clara de como eles moldam o desenvolvimento de hardware e software na era moderna.

Conceito de CISC

CISC, que significa “Complex Instruction Set Computer”, refere-se a uma arquitetura de computador que utiliza um conjunto de instruções extenso e complexo. O objetivo desta arquitetura é minimizar o número de instruções por programa, sacrificando a quantidade de ciclos por instrução. Os processadores CISC são projetados para realizar operações multipasso com uma única instrução, o que pode simplificar o compilador mas resulta em um design de hardware mais complexo.

Conceito de RISC

Em contraste, RISC (Reduced Instruction Set Computer) representa uma filosofia de design de processadores que utiliza um conjunto de instruções simples que são executadas em um único ciclo de clock. Esta abordagem visa maximizar a eficiência e a velocidade do processador simplificando o conjunto de instruções e otimizando as operações mais comuns. RISC procura reduzir a complexidade do hardware, o que, por sua vez, pode resultar em um desempenho superior para determinadas aplicações.

Diferenças Chave entre RISC e CISC

A principal diferença entre RISC e CISC reside na complexidade do conjunto de instruções. Enquanto os processadores CISC têm um grande número de instruções, que podem ser bastante complexas e capazes de realizar tarefas múltiplas em poucos ciclos, os processadores RISC têm um número menor de instruções, mais homogêneas e rápidas. Além disso, RISC utiliza uma técnica chamada “pipelining” de forma mais eficiente, o que permite que várias instruções sejam executadas simultaneamente, aumentando a velocidade geral do processamento.

Vantagens do CISC

As vantagens dos processadores CISC incluem a facilidade de uso em programação de alto nível, pois eles podem executar tarefas complexas com menos linhas de código. Isso deve-se ao fato de que as instruções CISC podem lidar diretamente com operações de alto nível como loops e operações de manipulação de strings. Além disso, os compiladores para arquiteturas CISC podem ser menos complexos, já que o próprio conjunto de instruções já realiza muitas funções complexas.

Vantagens do RISC

Os processadores RISC, por outro lado, têm vantagens na velocidade e eficiência. A simplificação do conjunto de instruções permite que as operações sejam realizadas mais rapidamente e com maior previsibilidade de desempenho. Além disso, a arquitetura RISC é mais escalável e adaptável às novas tecnologias, permitindo aprimoramentos contínuos em velocidade e eficiência energética, o que é crucial para dispositivos móveis e servidores de alta performance.

Desvantagens do CISC

As desvantagens dos processadores CISC incluem uma maior complexidade no design do hardware, o que pode aumentar o custo e o consumo de energia. Além disso, a complexidade pode resultar em maior dificuldade na otimização do software e na manutenção do sistema, já que o hardware deve ser capaz de suportar um conjunto de instruções mais abrangente e complexo.

Desvantagens do RISC

Quanto às desvantagens do RISC, embora o conjunto de instruções simplificado facilite a construção do hardware, ele pode exigir que os compiladores e os programadores façam mais para realizar operações complexas, o que pode levar a um código mais longo e potencialmente menos eficiente em termos de espaço.

Aplicações Práticas e Tendências Atuais

Na prática, ambas as arquiteturas têm seus lugares específicos no mercado. Os processadores CISC são amplamente utilizados em computadores pessoais e servidores, onde a complexidade e a capacidade de realizar múltiplas tarefas são cruciais. Por outro lado, os processadores RISC dominam o mercado de dispositivos móveis e embutidos, onde a eficiência energética e o desempenho por watt são mais importantes.

Futuro de RISC e CISC

Com a evolução contínua da tecnologia, as linhas entre RISC e CISC começam a se confundir. Processadores modernos muitas vezes implementam características de ambos os modelos, buscando equilibrar complexidade, eficiência energética e desempenho. A tendência é que ambos os tipos de arquiteturas continuem a evoluir, possivelmente convergindo em uma solução híbrida que ofereça o melhor dos dois mundos.

Conclusão

Entender as diferenças entre RISC e CISC é crucial para apreciar como os computadores modernos são projetados e operam. Embora cada arquitetura tenha suas vantagens e desvantagens, a escolha entre RISC e CISC depende das necessidades específicas da aplicação e das prioridades de desempenho e eficiência. A evolução futura dessas arquiteturas continuará a ser um campo dinâmico e vital da pesquisa em ciência da computação.

Vamos ver como esse conteúdo já foi cobrada em concursos públicos?

1) Ano: 2023 Banca: IF-SP Órgão: IF-SP Prova: IF-SP – 2023 – IF-SP – Técnico de Laboratório/Área: Informática

Escolha a alternativa que contém respectivamente as palavras que preenchem as lacunas a seguir.

RISC significa ____________________________ (computador com conjunto de instruções reduzido), e ______________ significa Complex Instruction Set Computer (computador com conjunto de instruções complexo). 

A) CISC, Reduced Instruction Set Computer

B) Reduced Instruction Set Computer, CISC.

C) RISC, Reduced Instruction Set Computer

D) Reduced Instruction Set Component, CISC.

Gabarito: B.

Comentário: A sigla RISC refere-se a Reduced Instruction Set Computer, o que descreve uma arquitetura de processador com um número menor e mais simples de instruções. CISC, por outro lado, é a sigla para Complex Instruction Set Computer, indicando uma arquitetura com um conjunto de instruções mais amplo e complexo. A compreensão dessas siglas é fundamental para o estudo de arquitetura de computadores.

2) Ano: 2023 Banca: Quadrix Órgão: COFFITO Prova: Quadrix – 2023 – COFFITO – Analista de Tecnologia da Informação

Acerca da aritmética computacional, da memória cache e das arquiteturas RISC e CISC, julgue o item.

A arquitetura CISC é conhecida por possuir instruções complexas e multifuncionais. Entretanto, apresenta uma única desvantagem: não se permitem executar várias operações em um único comando.

Gabarito: Errado.

Comentário: Uma das principais características da arquitetura CISC é a capacidade de executar múltiplas operações, como carga, operação e armazenamento, tudo em uma única instrução de máquina. Isso contrasta com a arquitetura RISC (Reduced Instruction Set Computer), onde as instruções são mais simples e geralmente realizam uma única operação. A ideia por trás do CISC é reduzir a necessidade de muitas instruções para tarefas complexas, o que pode simplificar a programação e o compilador, mas pode resultar em processadores mais complexos e com performance variável devido à complexidade das instruções.

Então é isso! 

Bons estudos e até o nosso próximo artigo.

Prof. Jósis Alves

Coordenador TI – Gran Concursos

Analista de TI no Supremo Tribunal Federal