Diseño de sistemas digitales Erick Morera presenta: CISC vs RISC
Summary
TLDREste video ofrece una visión educativa e informativa sobre las arquitecturas de procesadores, comparando los sistemas CISC y RISC. Se destaca que los procesadores CISC, como el Motorola 68000 y la familia Intel 8086, tienen un conjunto de instrucciones complejo, lo que permite una amplia variedad de operaciones pero resulta en un mayor consumo de energía y dificultad para la implementación de paralelismo. Por otro lado, los procesadores RISC, como el PowerPC 601 y el MIPS R4000, están diseñados con un conjunto de instrucciones reducido y sencillo, lo que permite una ejecución más rápida y eficiente, y es ideal para dispositivos móviles y otros equipos que requieren un bajo consumo de energía. Además, se menciona que la elección entre CISC y RISC depende de las necesidades específicas del producto final, ya sea para computadoras personales y servidores o para dispositivos móviles.
Takeaways
- 📚 La arquitectura de un procesador es el diseño interno que coordina las tareas mediante instrucciones.
- 🏗️ La arquitectura de Von Neumann influye en cómo se estructuran los ordenadores modernos en términos de almacenamiento de datos y ejecución de programas.
- 🤖 Los procesadores CISC (Complejo) y RISC (Reducido) son dos enfoques diferentes en el diseño de procesadores.
- 🔌 Los procesadores CISC tienen un conjunto de instrucciones amplio y complejo, lo que los hace grandes y consumidores de energía.
- ⏱️ Los procesadores RISC ejecutan una sola instrucción por ciclo de reloj, lo que les permite ser más eficientes en términos de energía y tamaño.
- 🚀 Los CISC son utilizados en computadoras personales y servidores, mientras que los RISC son más comunes en dispositivos móviles y tablets.
- 🛠️ Ventajas de los CISC incluyen la facilidad en la creación de compiladores y la mejora en la depuración de errores.
- ♨️ Desventajas de los CISC son su complejidad, tamaño, consumo de energía y generación de calor.
- 🌡️ Los RISC son más pequeños, consumen menos energía y son menos propensos a sobrecalentarse bajo carga pesada.
- 💾 Los RISC facilitan el paralelismo y reducen el acceso a la memoria, mejorando la eficiencia.
- 📉 Los RISC pueden aumentar la complejidad del software debido a su modelo de instrucciones reducidas.
Q & A
¿Qué es la arquitectura de un procesador y por qué es importante?
-La arquitectura de un procesador se refiere a cómo está diseñado internamente, incluyendo cómo se interconectan los bloques y el diseño de estos elementos. Es importante porque es la base de cómo se coordinan las tareas mediante instrucciones y cómo se almacenan y procesan los datos.
¿Quién fue el Dr. John von Neumann y cuál es su contribución a la arquitectura de computadoras?
-El Dr. John von Neumann fue un matemático y físico teórico húngaro-estadounidense que propuso una estructura de computadora que incluía un almacenamiento de datos, una unidad de lectura y escritura de memoria, y una forma de recibir datos de dispositivos de entrada y entregarlos a dispositivos de salida. Su diseño es la inspiración de muchas arquitecturas de procesadores modernas.
¿Cuáles son las principales diferencias entre las arquitecturas CISC y RISC?
-Los procesadores CISC (Complejo Conjunto de Instrucciones de Computación) tienen un conjunto de instrucciones muy amplio y complejo, lo que permite muchas operaciones pero hace que el procesador sea más grande y consuma más energía. Por otro lado, los procesadores RISC (Reducido Conjunto de Instrucciones) tienen un número reducido de instrucciones simples que se ejecutan rápidamente y son más eficientes en términos de energía y tamaño.
¿Por qué los procesadores CISC son más grandes y consumen más energía?
-Los procesadores CISC son más grandes y consumen más energía porque ejecutan instrucciones muy complejas que requieren más transistores y ciclos de reloj para completarse. Esto aumenta el tamaño físico del procesador y su consumo de energía.
¿Qué es el paralelismo en el contexto de procesadores y cómo ayuda a mejorar la eficiencia?
-El paralelismo es una técnica que busca combinar instrucciones de bajo nivel de forma que puedan procesarse al mismo tiempo sin afectar el resultado final del programa. Esto permite que las instrucciones se ejecuten de manera más rápida y eficiente.
¿Cuáles son algunos ejemplos de procesadores CISC?
-Algunos ejemplos de procesadores CISC incluyen la familia Motorola 68000, el Zilog Z80, y la familia Intel x86, que incluye el Intel 8088. Estos procesadores han sido utilizados ampliamente en computadoras personales y servidores.
¿Cuáles son las ventajas de los procesadores CISC?
-Las ventajas de los procesadores CISC incluyen la reducción de la dificultad para crear compiladores, mejora la compactación de código, facilita la depuración de errores, reduce los costos de creación del software y permite reducir el costo total del sistema.
¿Por qué los procesadores RISC son más adecuados para dispositivos móviles?
-Los procesadores RISC son más adecuados para dispositivos móviles porque son más pequeños, consumen menos energía, y generan menos calor. Estas características hacen que sean ideales para dispositivos portátiles que requieren eficiencia energética y un tamaño compacto.
¿Cuáles son algunos ejemplos de procesadores RISC?
-Algunos ejemplos de procesadores RISC incluyen PowerPC (desarrollado por IBM, Motorola y Apple), Alpha (desarrollado por DEC), MIPS (desarrollado por MIPS Technologies), y ARM (antes Advanced RISC Machines).
¿Cuáles son las desventajas de los procesadores RISC?
-Las desventajas de los procesadores RISC incluyen una mayor complejidad en el software debido a las instrucciones simples y reducidas, y una menor potencia computacional en comparación con los procesadores CISC, especialmente en cálculos matemáticos complejos y simulaciones.
¿Por qué se utilizan procesadores CISC en computadoras personales y servidores si los RISC son más eficientes energéticamente?
-Los procesadores CISC se utilizaron inicialmente en computadoras personales y servidores debido a que la memoria era un recurso limitado y caros. Los CISC eran más eficientes en el uso de memoria y facilitaban el desarrollo de software. Además, tenían el soporte de Intel, lo que significaba que el software desarrollado para un procesador CISC era compatible con los procesadores CISC nuevos y existentes.
¿Cómo ha evolucionado la competencia entre CISC y RISC en los últimos años?
-Con el aumento en el uso de dispositivos móviles, la eficiencia energética se convirtió en una prioridad, lo que impulsó el desarrollo de arquitecturas RISC. Sin embargo, los procesadores CISC han logrado mantenerse relevantes gracias a su capacidad para manejar cálculos matemáticos complejos y simulaciones. Las arquitecturas modernas de procesadores CISC, como los procesadores x86 de Intel, han adoptado técnicas de RISC para mejorar su rendimiento y eficiencia.
Outlines
😀 Introducción a la Arquitectura de Procesadores
Este primer párrafo introduce el tema del video, que es la arquitectura de procesadores. Eric Morel Aguirre, el narrador, presenta su nombre y establece que el propósito del video es educativo e informativo. Se menciona que se hablará sobre la arquitectura de procesadores, comenzando por definir qué es y cómo se ha evolucionado a lo largo del tiempo. Se destaca la importancia de la arquitectura interna de un procesador y cómo esta influencia la forma en que se ejecutan las instrucciones. Además, se mencionan diferentes tipos de arquitecturas, como CISC y RISC, y se menciona que se explorará sus ventajas y desventajas. Finalmente, se hace una referencia a la arquitectura de von Neumann y cómo ha influenciado en la actualidad el diseño de computadoras.
🔍 Ventajas y Desventajas de los Procesadores CISC
En el segundo párrafo se profundiza en los procesadores CISC (Complejo Conjunto de Instrucciones de Computación). Se describe que estos tienen un conjunto amplio y complejo de instrucciones que permiten realizar muchas operaciones, lo que hace que físicamente sean más grandes y requieran más transistores. Esto conlleva un mayor consumo de energía y generación de calor, dificultando el paralelismo entre instrucciones. Se menciona que los CISC son parte de la primera filosofía de construcción de procesadores y se dan ejemplos de procesadores CISC como el Motorola 68000, el Z80 y el Intel 8088, que han sido ampliamente utilizados en computadoras personales y servidores. Además, se destacan las ventajas de los CISC, como la facilidad para la creación de compiladores, la mejora en la compactación de código y la depuración de errores, y la reducción de costos en la creación de software.
📚 Características y Aplicaciones de los Procesadores RISC
El tercer párrafo se enfoca en los procesadores RISC (Reduced Instruction Set Computing). Se aclara que RISC se basa en un número reducido de instrucciones, que son simples y pequeñas, lo que permite una carga y ejecución más rápidas. Los procesadores RISC son más pequeños y consumen menos energía, lo que los hace adecuados para dispositivos móviles. Se menciona que la filosofía detrás de RISC es facilitar el paralelismo y reducir el acceso a la memoria. Se presentan ejemplos de arquitecturas RISC, como PowerPC, Alpha, MIPS, y ARM, y se describen sus aplicaciones en diferentes dispositivos, incluyendo computadoras de escritorio, consolas de videojuegos y dispositivos móviles. Se destacan las ventajas de los procesadores RISC, tales como un mayor rendimiento al ejecutar una sola instrucción por ciclo de reloj, y la facilidad de diseño del procesador. Sin embargo, se señala que la desventaja de los RISC es la complejidad adicional del software y una potencia computacional menor en comparación con los CISC.
🌟 Comparación entre CISC y RISC y Conclusión
El cuarto y último párrafo concluye el video comparando los procesadores CISC y RISC. Se destaca que los CISC son más grandes, tienen más transistores y se calientan más, pero permiten operaciones complejas y son utilizados principalmente en computadoras personales y servidores. Por otro lado, los RISC son más pequeños, tienen menos transistores, y son más eficientes en términos de consumo de energía, lo que los hace ideales para dispositivos móviles. Además, los RISC implementan el paralelismo y la segmentación para ser más eficientes en la ejecución de instrucciones. Se concluye que la elección entre una arquitectura CISC o RISC depende de las necesidades específicas del producto final, como la potencia computacional requerida y el consumo energético. Se agradece a los espectadores por ver el video y se cierra con una mención de música.
Mindmap
Keywords
💡Arquitectura de procesador
💡CISC (Complejo Instrucciones de Computación)
💡RISC (Reducido Conjunto de Instrucciones)
💡Paralelismo
💡Hardware
💡Memoria
💡Transistores
💡Energía
💡Software
💡Dispositivos móviles
💡Computación
Highlights
La arquitectura de un procesador es fundamental para coordinar todas las tareas mediante instrucciones.
La descripción de paralelismo permite combinar instrucciones de bajo nivel de forma que no afecten el resultado final del programa.
Los procesadores CISC poseen un conjunto de instrucciones muy amplio y complejo, lo que los hace grandes y consumidores de energía.
Los procesadores RISC están basados en una filosofía de instrucciones reducidas y simples, lo que les permite una mayor eficiencia en la ejecución.
Los procesadores RISC son más pequeños, consumen menos energía y son más adecuados para dispositivos móviles.
Los procesadores CISC facilitan la creación de compiladores y la depuración de errores, reduciendo los costos de desarrollo de software.
El Motorola 68000, el Z80 y la familia Intel 8086 son ejemplos de procesadores CISC utilizados en computadoras personales y servidores.
La arquitectura RISC se ejecuta una sola instrucción por ciclo de reloj, lo que permite un mejor paralelismo.
Algunas arquitecturas RISC conocidas son PowerPC, MIPS, SPARC y ARM, utilizadas en una amplia gama de dispositivos.
Los procesadores de escritorio comúnmente utilizan arquitecturas CISC como x86, mientras que los dispositivos móviles suelen utilizar RISC.
Las ventajas de los procesadores RISC incluyen un rápido funcionamiento y un diseño más eficiente, que reduce el tamaño y el consumo de energía.
Los procesadores CISC tienen la ventaja de una mayor potencia computacional, adecuada para cálculos complejos y simulaciones.
La elección entre CISC y RISC depende de las necesidades del producto final, como el consumo de energía y la potencia requerida.
Los procesadores RISC han crecido en popularidad en los últimos años, ofreciendo una buena potencia computacional con eficiencia energética.
El procesador Apple M1 es un ejemplo de arquitectura RISC que ofrece una potencia computacional muy buena.
La arquitectura de procesadores ha evolucionado desde los inicios de la computación, adaptándose a las necesidades de memoria y eficiencia energética.
Transcripts
hola espero se encuentre muy bien el día
de hoy les vengo a hablar sobre riesgo y
si es que íbamos a hacer una comparativa
entre ellos ese es un vídeo con
finalidad educativa e informativa mi
nombre es eric morel aguirre y espero
les guste mucho contenidos primero vamos
a ver qué es una arquitectura luego que
existe la descripción de paralelismo los
primeros procesadores cis qué ventajas y
desventajas decís que luego que es gris
arquitecturas pasadas en risc ventajas y
desventajas de riesgo porque se utiliza
shinsky y risk una comparativa y la
conclusión
alguna vez se han preguntado cómo se
diseñan los diferentes procesadores que
utilizan todos los aparatos electrónicos
que conocemos y utilizamos todos los
días como lo son teléfonos celulares
tablets computadoras y demás bueno el
propósito de este vídeo es que conozcan
más sobre la arquitectura de los
procesadores y que sepan cómo están
hechos desde las partes más primitivas
básicamente que los conozcamos desde en
sus entrañas pero para ello necesitamos
saber primero un concepto para ponerlos
en contexto
comencemos por saber qué es la
arquitectura de un procesador el
procesador es el que se encarga de
coordinar todas las tareas realizadas
mediante instrucciones por lo que es
importante saber cómo está diseñado
internamente un procesador no es sólo un
conjunto de bloques interconectados que
realizan una función es como no se
interconectan y cómo es el diseño de
estos elementos es lo que se llama como
arquitectura del procesador acá podemos
ver el diseño de la arquitectura de
yongzhou newman quien propuso una manera
de estructurar un ordenador cómo
almacenar datos dígase escribir y leer
de memoria como al mencionar programas
recibir nuevos datos de dispositivos de
entrada como lo pueden ser un teclado y
un ratón y entregar datos en los
dispositivos de salida como lo pueden
ser el monitor o unos parlantes en las
computadoras hoy en día el diseño de
newman es muy importante ya que es la
inspiración de diseños de arquitecturas
que se utilizan en profesores en actor
la arquitectura risc está basada en la
tecnología el diseño de fon newman sin
embargo no es la única también existe la
arquitectura harvard la cual es una
arquitectura con pistas de memoria y
señal separadas para las instrucciones y
para los datos la tecnología los
profesores cisc está basada en la
arquitectura hardware
como ya lo mencioné el proceso lo
realiza tareas mediante instrucciones
pero como son estas instrucciones aquí
es donde la arquitectura se divide en
dos grupos los procesadores cis y los
procesadores risk estos son las dos
arquitecturas que puede tener un
procesador y que voy a explicar más
detalladamente comencemos por cisco que
este nombre proviene de las iniciales en
inglés complex instrucción se
descomprime lo que en español conjunto
de instrucciones complejas de
computación los procesadores cisco
poseen un conjunto de instrucciones que
es muy amplio y complejo que permiten
muchos tipos de operaciones lo que a su
vez provoca que éste sea muy grande
físicamente y requiera de muchos
transistores
además para funcionar el ser tan grande
provoca que cuando se le da a uno su
exigente que se consuma mucha energía y
se caliente mucho y eso es un problema
los procesadores si es que dificultan el
paralelismo entre instrucciones división
se preguntarán qué es el paralelismo el
paralelismo consiste una técnica que
busca la combinación de instrucciones de
bajo nivel de forma que al ser
procesadas al mismo tiempo no afecten el
resultado final del programa y a su vez
se ejecuten de una forma más rápida los
cis que ejecutan instrucciones muy
complejas pero para la ejecución de una
sola instrucción necesitan de entre 4 a
10 ciclos de reloj los cis que
pertenecen a la primera filosofía de
construcción de procesadores ejemplos de
ellos son motorola 68000 el cual fue
introducido en 1979 fue el primer
miembro de la exitosa familia de
microprocesadores m 68 k de 32 bits
shilov z80 lanzado en julio de 1976 y se
popularizó hasta el año de 1980
toda la familia de intel por 86 y el
intel 8088 se lanzó en 1979 y desde los
primeros microprocesadores de 16 bits
lanzado por intel estos procesadores son
usados en gran parte de las computadoras
actuales como las que posiblemente
pueden estar usando ustedes mismos en
estos momentos al ver este vídeo
además los procesadores con
arquitecturas cis que son muy usados en
computadoras personales y servidores
desde hace muchos años ventajas de cisco
reduce la dificultad para crear
compiladores mejora la compactación de
código y facilita la depuración de
errores la depuración es el proceso de
identificar errores o como se conoce más
popularmente books y eliminarlos además
reduce los costos de creación del
software y permite reducir el costo
total del sistema
desventajas desiste su sed de
instrucciones es muy compleja lo cual
hace difícil de trabajar físicamente es
grande se necesitan muchos transistores
y en situaciones de estrés genera mucho
calor y consume mucha potencia
guau esa es la del iphone
ahora les voy a mostrar los procesadores
risk la palabra de risk proviene en las
iniciales en inglés repetidos e
instrucción set cumplir quien en español
sería computación con conjunto de
instrucciones reducidas a diferencia de
las máquinas y es que la filosofía los
riesgos es que sean instrucciones
presentadas en un reducido número de
formatos a su vez estas instrucciones
pequeñas y simples toma menos tiempo de
carga y en ejecutarse solo las
instrucciones de almacenamiento acceden
a la memoria de datos los procesadores
físicamente son más pequeñas que los
tipos 5
la finalidad de estos procesadores es
implementar el paralelismo en la
ejecución de instrucciones y además
reducir el acceso a la memoria en la
arquitectura risc se ejecuta una sola
instrucción por ciclo de reloj
algunas arquitecturas que utilizan
máquinas riesgo son power phishing
desarrollada por ibm motorola y apple
donde el primer procesador lanzado fue
en 1993 y se llama power vice 601 de
alfa desarrollado por la empresa tec de
introducidos en 1992 bajo el nombre de
app x está orientado al cálculo de como
flotante mix su nombre significa micro
proceso without interlock vip by the
stage desarrollado por mips technologies
presentó su primer procesador en 1991
con el nombre de r 4000 y es muy
utilizado en sistemas embebidos reuters
i vídeo consolas como nintendo 64 sony
playstation playstation 2
y playstation portable
rm anteriormente se llamaba advanced
research in y originalmente accord
riesgo machine los primeros productos de
aire m fueron lanzados en 1987 y se
llamaron a coro machines los
procesadores utilizados en máquinas de
escritorio comúnmente utilizan x 86 que
es una arquitectura del tipo cis que sin
embargo versiones modernas de estos
procesadores producen instrucciones
basadas en si es que por 86 a
destrucciones simples basadas en riesgo
para su uso interno antes de su
ejecución
ventajas de los procesadores rise la cpu
trabaja más rápido al ejecutar una sola
instrucción por ciclo de reloj
reese que utiliza un sistema de
direcciones no destructivas en ram
esto significa que diferencia los
procesadores si es que estos almacenan
sus operaciones en memoria los operando
si los resultados reduciendo la
ejecución de nuevas operaciones los
procesadores risk son pequeños
físicamente y poseen menos transistores
lo que provoca que cuando se les da un
uso exigente éstos casi no se calienten
además que facilita el diseño del
procesador
desventaja de los procesadores fish que
aumenta la complejidad de software y
tiene menor potencia computacional que
los otros procesadores
como ya mencioné anteriormente power
phishing e ibm tienen sus arquitecturas
basadas en riesgo pero además empresas
como walk on apple motorola y samsung
son empresas que también tienen sus
propias arquitecturas de procesadores
basados en la filosofía del riesgo como
por ejemplo los éxitos que utilizan
samsung el cual podrían tener en sus
teléfonos celulares que algunos de
ustedes o así como consumidores de apple
podrían tener en el fondo si con su
procesador a 14 el cual también es de la
arquitectura risc
ahora puede surgir la pregunta porque
actualmente se utiliza cisc en
computadoras personales y servidores y
fresca en teléfonos inteligentes y
tablets porque no solo risk o si es que
en todos los dispositivos
bueno la respuesta es fácil en su
momento de desarrollo en los inicios de
la computación la memoria era un
problema importante ya que era limitada
y era muy clara los procesadores isc
utilizaban menos de esta memoria y
facilitaban el desarrollo de software
además de que tienen el soporte delegado
de intel lo que era que software que se
desarrollaban en un procesador cuando
salió un procesador nuevo este nuevo
procesador corría el software viejo y ya
está más por esta razón se desarrolló
más cisc que riesgo en ese momento
luego con el uso masivo de dispositivos
móviles como teléfonos celulares y
tablets no se podía utilizar la
tecnología ciencia de ver el tamaño del
procesador y del consumo de potencia por
eso comenzó a crecer el desarrollo de
riesgo en la actualidad risk hace una
competencia fuerte de cisco tecsys que
es usada por la potencia computacional
que posee debido a sus instrucciones
complejas en cálculos matemáticos
asociado a simulaciones tratamientos de
señal edición de vídeos fotos y demás
sin embargo risca ha crecido mucho en
los últimos años y procesadores como el
app el m1 promete una potencia
computacional muy buena y a la vez
manteniendo las ventajas de la
arquitectura risc
ahora ya conocemos cómo son estos
procesadores y sus diferentes tipos de
arquitectura ahora vamos a hacer una
comparación para verlos desde una
perspectiva más amplia por un lado
tenemos a los procesadores gris que son
máquinas con un conjunto de
instrucciones de reducido por el otro
lado los procesadores existen los cuales
son máquinas con conjunto de
instrucciones complejas los riesgos son
utilizados en muchos dispositivos como
no podría ser brokers tablets teléfonos
celulares como los que tienen cada uno
de ustedes
los cisc son utilizados mayormente en
computadoras personales ya sean de
escritorio o portátiles y en servidores
los procesadores risk son pequeños
físicamente posee de menos transistores
y se calientan menos tienen
instrucciones de tamaño fijo los cesc
son más grandes posee más transistores y
se calientan más además poseen
instrucciones más amplias y complejas
los riesgos implementan la segmentación
y el paralelismo para ser más eficientes
en la ejecución de instrucciones y así
acceder menos a la memoria por otro lado
los sijs permiten operaciones complejas
entre operando si todos en la memoria y
en los registros internos los
procesadores riesgos tienen la ventaja
de consumir menos potencia y ser más
pequeños por lo que son buenos para
dispositivos móviles la gpu trabaja más
rápido al ejecutar una sola instrucción
por ciclo de reloj los procesadores
cisco reducen la dificultad para la
creación de software
conclusión dependiendo de ciertas
características del producto final que
se quiere diseñar es mejor arquitectura
otra por ejemplo si se quiere mucha
potencia computacional y el tamaño de
calor que produce el procesador no es un
aspecto importante se puede optar por
una arquitectura tipo cis que por otra
parte si la prioridad es el consumo
energético porque el procesador es para
el dispositivo móvil un sistema que
necesita consumir poco es mejor optar
por un procesador de arquitectura risc
espero les haya gustado mucho el vídeo y
muchas gracias
[Música]
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