Processadores RISC X Processadores CISC

Sempre houve uma grande polémica em torno de qual dessas plataformas é melhor. Talvez você ache inútil eu estar falando sobre isto aqui, mas é interessante que você compreenda a diferença entre estas duas plataformas, para entender vários aspectos dos processadores modernos.

Um processador CISC (Complex Instruction Set Computer, ou “computador com um conjunto complexo de instruções”), é capaz de executar várias centenas de instruções complexas diferentes, sendo extremamente versátil. Exemplos de processadores CISC são o 386 e o 486.

 

No começo da década de 80, a tendência era construir chips com conjuntos de instruções cada vez mais complexos. Alguns fabricantes porém, resolveram seguir o caminho oposto, criando o padrão RISC (Reduced Instruction Set Computer, ou “computador com um conjunto reduzido de instruções”). Ao contrário dos complexos CISC, os processadores RISC são capazes de executar apenas algumas poucas instruções simples. Justamente por isso, os chips baseados nesta arquitectura são mais simples e muito mais baratos. Outra vantagem dos processadores RISC, é que, por terem um menor número de circuitos internos, podem trabalhar a frequências mais altas. Um exemplo são os processadores Alpha, que em 97 já operavam a 600 MHz.

 

Pode parecer estranho que um chip que é capaz de executar algumas poucas instruções, possa ser considerado por muitos, mais rápido do que outro que executa centenas delas, seria como comparar um professor de matemática com alguém que sabe apenas as quatro operações. Mas, um processador RISC é capaz de executar tais instruções muito mais rapidamente. A ideia principal, é que apesar de um processador CISC ser capaz de executar centenas de instruções diferentes, apenas algumas são usadas frequentemente. Poderíamos então criar um processador optimizado para executar apenas estas instruções simples que são mais usadas. Como de qualquer forma, pouca gente programa directamente em Assembly, bastaria alterar os compiladores, para que os programas fossem compatíveis com os novos processadores. 

É indiscutível, porém, que em muitas tarefas os processadores CISC saem-se melhor, principalmente pelo seu grande número de recursos. Por isso, ao invés da vitória de uma das duas tecnologias, actualmente vemos processadores híbridos, que são essencialmente processadores CISC, mas incorporam muitos recursos encontrados nos processadores RISC (ou vice-versa). 

Apesar de por questões de Marketing, muitos fabricantes ainda venderem seus chips, como sendo “Processadores RISC”, não existe praticamente nenhum processador actualmente que siga estritamente uma das duas filosofias. Tanto processadores da família x86, como o Pentium II, Pentium III e AMD Athlon, quanto processadores supostamente RISC, como o MIPS R10000 e o HP PA-8000 misturam características das duas arquitecturas, por simples questão de performance. Porque ficar de um lado ou de outro, se é possível juntar o melhor dos dois mundos? A última coisa que os fabricantes de processadores são é teimosos, sempre que aparece uma solução melhor, a antiga é abandonada. 

Examinando de um ponto de vista um pouco mais prático, a vantagem de uma arquitectura CISC é que já temos muitas das instruções guardadas no próprio processador, o que facilita o trabalho dos programadores, que já dispõe de praticamente todas as instruções que serão usadas em seus programas. No caso de um chip estritamente RISC, o programador já teria um pouco mais de trabalho, pois como disporia apenas de instruções simples, teria sempre que combinar várias instruções sempre que precisasse executar alguma tarefa mais complexa. Seria mais ou menos como se você tivesse duas pessoas, uma utilizando uma calculadora comum, e outra utilizando uma calculadora cientifica. Enquanto estivessem sendo resolvidos apenas cálculos simples, de soma, subtracção, etc. quem estivesse com a calculadora simples poderia até se sair melhor, mas ao executar cálculos mais complicados, a pessoa com a calculadora científica disporia de mais recursos. 

Nos chips actuais, que são na verdade misturas das duas arquitecturas, juntamos as duas coisas. Internamente, o processador processa apenas instruções simples. Estas instruções internas, variam de processador para processador, são como uma luva, que se adapta ao projecto do chip. As instruções internas de um K6 são diferentes das de um Pentium por exemplo. Sobre estas instruções internas, temos um circuito descodificador, que converte as instruções complexas utilizadas pelos programas em várias instruções simples que podem ser entendidas pelo processador. Estas instruções complexas sim, são iguais em todos os processadores usados em computadores PC. É isso que permite que um K6 e um Pentium sejam compatíveis entre si. 

O conjunto básico de instruções usadas em computadores PC é chamado de conjunto x86. Este conjunto é composto por um total de 187 instruções, que são as utilizadas por todos os programas. Além deste conjunto principal, alguns processadores trazem também instruções alternativas, que permitem aos programas executar algumas tarefas mais rapidamente do que seria possível usando as instruções x86 padrão. Alguns exemplos de conjuntos alternativos de instruções são o MMX (usado a partir do Pentium MMX), o 3D-NOW! (usado pelos processadores da AMD, a partir do K6-2), e o SSE (suportado pelo Pentium III).