Il processore ( o CPU )

Il processore del computer interpreta le istruzioni del programma ed esegue le operazioni.

E' anche detto CPU ( Central Process Unit ). Processore o CPU sono la stessa cosa.
un esempio di microprocessore della Intel

Lo schema di un processore

Un processore è composto da due parti principali:

  • L'Unità di Controllo (UC). Interpreta le istruzioni del programma memorizzate nella memoria centrale e controlla l'esecuzione delle istruzioni.
  • L'Unità Aritmetico Logica ( ALU ). Effettua le operazioni aritmetiche e logiche.

    Nota. L'ALU contiene anche dei registri ( o register ) ossia degli spazi di memoria in cui memorizzare i dati parziali durante le operazioni di calcolo.

Cos'è il clock?

Il processore esegue le operazioni elementari in sequenza, una dopo l'altra.

Il tempo necessario del processore per eseguire un'operazione elementare è delimitato da due segnali detti clock ( orologio ).

Ogni clock segna l'inizio di un ciclo.

il clock segna l'inizio di un ciclo in cui viene eseguita un'operazione elementare

Quante più operazioni elementari ( cicli ) riesce a compiere un processore in un secondo, tanto più esegue velocemente i programmi.

Esempio. Un processore da 2GHz esegue due miliardi di cicli in un secondo. Al crescere della frequenza, aumenta la potenza del processore.

Tuttavia, alcune operazioni elementari potrebbero richiedere più cicli per essere svolte.

il caso di un'operazione elementare più complessa eseguita in due cicli di clock

Per questa ragione è preferibile misurare la velocità di esecuzione in Milioni di Istruzioni Per Secondo ( MIPS ).

Nota. I MIPS sono comunque influenzati dal tipo di operazioni che il processore deve svolgere. A parità di processore, un software con molte operazioni complesse potrebbe ridurre sensibilmente i MIPS di un processore. Per questa ragione, le performance di due processori diversi dovrebbero essere confrontate a parità di condizioni.

Le componenti del processore

Un processore è composto da due parti:

  • Il core. E' il circuito integrato ( chip ) della CPU, realizzato con la tecnologia VLSI ( Very Large Scale Integration ). Il circuito integrato è formato da migliaia di micro componenti elettronici ( transistor, condensatori, diodi e resistori ) collegati tra loro. Il core è collocato su una piastra di un materiale semiconduttore, in genere il silicio.

    le componenti del processore

    Nota. In genere un processore ha un solo core. Tuttavia, esistono anche processori con più core ( più CPU indipendenti che lavorano in parallelo ) al loro interno e sono detti Multi Core. Ad esempio, se ci sono due core sono biprocessori Dual Core. Se ci sono quattro core, sono detti Quad Core. E così via.

  • Il package. E' un materiale plastico che contiene i core della CPU e i pin di contatto che consentono di inserire il processore sul socket, uno zoccolo con dei fori, uno per ogni pin, fissato sulla scheda madre.

    Nota. In questo modo, è possibile inserire e togliere il processore dalla scheda madre ( motherboard ) con una semplice operazione meccanica, senza bisogno di saldature o altro. Su YouTube si possono trovare diversi video che mostrano all'atto pratico come sostituire il processore del computer ( video esempio ).

la differenza tra socket e cpu

Qual è il vantaggio dei processori multi core?

A parità di condizioni un processore multi core svolge le operazioni con maggiore frequenza rispetto a uno mono core, perché può ripartirle tra più CPU al suo interno.

Le CPU sono collegate in parallelo tra loro. Quindi, sono indipendenti.

un esempio di processore dual core

Nota. I primi processori multi core furono realizzati dalla AMD all'inizio degli anni duemila per aumentare ulteriormente la velocità di elaborazione del processore senza dissipare troppo calore. In quegli anni c'era un problema da risolvere, l'incremento della frequenza delle CPU aumentava eccessivamente il calore generato dalla cpu.

Tuttavia, il vantaggio ottenuto dal multi core non è proporzionale e lineare, perché il processore deve comunque usare delle risorse per coordinare il lavoro delle CPU.

L'aggiunta di un core implica un carico di lavoro aggiuntivo ( overhead ).

 


 

Segnalami un errore, un refuso o un suggerimento per migliorare gli appunti

FacebookTwitterLinkedinLinkedin
knowledge base