Il processore
Il Processore o CPU, cioè Central Processing Unit, è l’unità centrale di calcolo. L’elemento strutturale che:
Legge le istruzioni
Le decodifica
Le esegue
Il CPU stesso agisce sulla base di un microprogramma che è definito al suo interno.
Queste istruzioni fondamentali vengono chiamate Instruction Set Architecture => ISA
Modello predominante del set di istruzioni è il cosiddetto Load & Store
Il Set di istruzione presenta una varietà di operazioni: Trasferimento, Aritmetiche, Salto, logiche e confronto Scorrimento, Ritorno e uscita…
Dal punto di vista della struttura fisica, parliamo per i moderni computer di microprocessori.
Il microprocessore è fisicamente costituito da uno o più circuiti integrati, chip, dalle dimensioni estremamente ridotte.
In definitiva parlare di microprocessore e CPU è la stessa cosa, anche se si privilegia questa seconda definizione poiché è descrittivo della funzione di questa fondamentale componente di un elaboratore.
La struttura di una CPU segue il modello della macchina di von Neumann e comprende, come principali sottosistemi:
unità di controllo (CU),
unità aritmetico-logica (ALU)
registri
La CPU esegue processi, cioè una serie di istruzioni in sequenza che sono indipendenti da un altri sistema di elaborazione.
Fasi di lavoro della CPU:
Fase fetch – Reperimento delle informazioni
Decodifica
Esecuzione
Le parti del CPU:
CU si occupa di prelevare dalla memoria esterna le istruzioni di un programma da eseguire, decodificarle ovvero comprendere il significato di ogni singola istruzione, e applicare ai dispositivi interni ed esterni la sequenza di operazioni che consente di portare a termine ogni istruzione.
ALU è l'unità funzionale che svolge operazioni matematiche e logiche.
Registri hanno lo scopo di mantenere l'informazione di stato della CPU.
Essi sono a tutti gli effetti la memoria dell'unità di elaborazione. Hanno la caratteristica di essere molto veloci rispetto ai tempi di accesso della memoria esterna.
Mediante uno o più bus interni, i registri sono collegati fra loro, con l'ALU, con l'unità di controllo e con la memoria esterna.
La pipeline
Con pipeline intendiamo la possibilità di far eseguire più istruzioni alla volta alla nostra CPU.
In pratica si va a parallelizzare i 3 processi di fetch-decodifica-esecuzione per ogni istruzione che viene eseguita.
Le caratteristiche della CPU
Caratteristica decisiva della CPU è la sua velocità o frequenza: capacità di eseguire un certo numero di cicli di calcolo per secondo.
Questa velocità è detta di clock ed è espressa in Hertz.
E’ evidente che tanto più è elevata la frequenza della CPU, tanto più sarà elevata la sua potenza di calcolo.
Per fare un esempio, una CPU con 3 Gigahertz di frequenza è in grado di eseguire circa 3 miliardi di operazioni al secondo
Tipi di processori
Tipi di processori:
SINGLE-CORE: ho un solo componente che fisicamente esegue i calcoli
MULTI-CORE: più unità di calcolo integrate sulla stessa piastra di silicio, quindi . Oggi parliamo di dual-core, quad-core, octa-core…
Diverso è il caso del multiprocessore in cui abbiamo più CPU collegate fra di loro.