Il microprocessore è una tipologia particolare di processore elettronico che si
contraddistingue per essere interamente costituita da uno o più circuiti integrati[1] e per
questo di dimensioni molto ridotte.
Il microprocessore è attualmente l'implementazione più comune della CPU e della GPU,
utilizzato dalla quasi totalità dei moderni computer, con la caratteristica di utilizzare, per
tutte le sue elaborazioni, un insieme di istruzioni fondamentali di base
Tipologie di microprocessori[modifica | modifica sorgente]
Tipologie particolari di microprocessori sono le seguenti:
• microprocessore monolitico;
• microprocessore general purpose;
microprocessore special purpose.
Microprocessore monolitico[modifica | modifica sorgente]
Un microprocessore monolitico è un microprocessore costituito da un unico circuito
integrato.[2] Questo importante traguardo è stato raggiunto nei primi anni settanta del
secolo scorso grazie ai notevoli e sorprendenti passi avanti compiuti dalla microelettronica:
soltanto due decenni prima non era neanche immaginato un processore interamente
contenuto in un unico componente elettronico in grado di occupare lo spazio di pochi
centimetri cubi. Oggi invece il microprocessore è tipicamente implementato come
microprocessore monolitico. Attualmente quindi il microprocessore monolitico è una
tipologia di microprocessore estremamente diffusa.
Attualmente la tendenza è di inserire anche più processori nel medesimo circuito integrato.
In particolare, da una decina d'anni, la tendenza è di inserire, nel medesimo circuito
integrato, molteplici CPU tutte identiche (tale circuito integrato è chiamato "processore
multicore"). Da qualche anno inoltre è in atto la tendenza ad inserire, nel medesimo
circuito integrato, oltre a molteplici CPU, anche una GPU.[3]
Primo microprocessore monolitico[modifica | modifica sorgente]
L'Intel 4004 con la copertura rimossa (a sinistra) e come veniva venduto (a destra)
Come altre innovazioni tecnologiche, il microprocessore monolitico apparve appena la
tecnologia lo consentì dato che l'idea di integrare i componenti di una CPU in un singolo
circuito integrato era una soluzione logica e gia' alla fine degli anni 60 erano state
articolate architetture di microprocessore.
Microprocessori a 8 – 16 – 32 – 64 bit
Grazie anche alla continua evoluzione della tecnologia di fabbricazione dei chip, si è resa
possibile la realizzazione di processori multi core, costituiti dall'integrazione di più
microprocessori (core) su un singolo chip.
I processori multi-core consentono potenzialmente una moltiplicazione delle performance
in base al numero dei core (ammesso che il sistema operativo sia in grado di
avvantaggiarsene). I vari core possono condividere tra loro alcuni componenti come il bus
di interfaccia o la cache di secondo livello. La prossimità estrema dei diversi core consente
uno scambio di dati molto più veloce in comparazione con i sistemi SMP discreti
tradizionali, migliorando le prestazioni generali.
Nel 2005 è stato presentato il primo processore dual-core (a due core) e già nel 2007 i
processori dual-core erano ampiamente diffusi in server, workstation e nei PC. Al 2008 si
annoverano già processori quad-core (a quattro core) per applicazioni high-end in ambito
professionale ma anche domestico.
PERIFERICHE ESTERNE
Il monitor
E' l'elemento che consente all'utente di vedere il risultato finale delle elaborazioni. Esso
visualizza le immagini dividendo lo schermo in migliaia (o milioni) di piccoli quadratini
colorati (pixel) ordinati in file e colonne; essi sono così piccoli e vicini da apparire uniti.
Il numero di bit utilizzati per rappresentare ogni pixel determina il numero di colori (o
tonalità di grigio) che possono essere distinti; ad esempio con 8 bit si possono visualizzare
256 colori o tonalità di grigio.
Nella realtà ogni pixel è rappresentato da tre punti sovrapposti, uno rosso, uno verde ed
uno blu, per rappresentare tutti i possibili colori.
Il numero di pixel del monitor ne rappresenta la risoluzione, definita dal numero di pixel
sull'asse orizzontale e da quello sull'asse verticale; risoluzioni standard sono 640x480,
800x600, 1024x768 ecc.
I sistemi che utilizzano 24 bit (cioè tre byte per pixel) si chiamano true color perché
consentono di visualizzare oltre 16 milioni di colori, una gamma che dovrebbe consentire
di rappresentare con notevole realismo tutte le tonalità di colore esistenti in natura.
La scheda audio
E' il componente che dà la voce al PC. Le schede audio riproducono suoni digitali, cioè
suoni convertiti in file numerici, gli stessi che provengono dai CD musicali; allo stesso
modo quando registrano suoni o musica esse lo convertono in una serie di numeri con
una tecnica detta di campionamento.
La qualità del suono digitale (e la dimensione del corrispondente file) dipende dal grado di
dettaglio con cui l'onda sonora viene convertita in bit.
All'interno della scheda si trova un convertitore A/D (Analogico/Digitale) che ha il compito
di digitalizzare i suoni in entrata, ad esempio misurando con un numero il valore dell'onda
sonora in entrata per 44.100 volte al secondo (scheda a 16 bit).
Dal convertitore A/D le informazioni digitali vengono inviate ad un chip specifico chiamato
DSP (Digital Signal Processor) che si occupa di elaborare i suoni per non gravare sulla
CPU; di solito questo componente comprime anche i segnali in ingresso in modo da
limitare l'occupazione di spazio in memoria.
Dopo averli elaborati il DSP invia i segnali al processore principale del PC che a sua volta
li invia al disco fisso in cui sono memorizzati solitamente come files .WAV.
Oltre alla parte che gestisce i suoni campionati, in ogni scheda è presente una sezione
MIDI (Musical Instrument Digital Interface). Mentre i files WAV sono le registrazioni
dirette del suono, i files MIDI memorizzano solo le istruzioni per l'esecuzione della musica,
risparmiando così una notevole quantità di spazio su disco. La riproduzione di un file MIDI
avviene poi attraverso un sintetizzatore FM oppure una sintesi per tabelle.
Le schede più recenti sono dotate di una Wave Table, cioè una tabella di suoni
prefabbricati di vari strumenti musicali, memorizzati in un chip di ROM: quando il computer
chiede di suonare una determinata nota con un particolare strumento la scheda audio
estrae il suono già pronto dalla tabella e lo manda direttamente in riproduzione.
La scheda video
Con l'avvento della interfaccia grafica, lo sviluppo dei video giochi e delle applicazioni
multimediali nonché la diffusione del World Wide Web, la scheda video (il dispositivo
responsabile delle immagini mostrate sul monitor) è diventata in pochi anni uno dei
componenti principali del PC.
Oggi essa è un vero e proprio computer nel computer, dotato di processore, memoria
RAM e memoria ROM per visualizzare filmati ed animazioni sempre più "reali" per
definizione di immagini e qualità di colore.
Essa funzione grazie a tre componenti: il video chip (microprocessore dedicato
all'elaborazione grafica), la video RAM (memoria di lavoro della scheda) e un chip
chiamato RAMDAC.
Quest'ultimo è costituito da una piccola RAM (RAM statica o SRAM) contenente una
tavolozza di colori, e da tre convertitori (DAC) uno per ciascuno dei tre colori primari
(rosso, verde e blu) che trasformano i segnali digitali in analogici.
La scheda video riceve informazioni su ciò che deve visualizzare dalla CPU (cui è
connessa da bus ad alta velocità), le elabora attraverso il video chip e la video RAM, le
trasforma in segnali analogici attraverso il RAMDAC e le invia al monitor cui è collegata da
un cavo speciale.
I CD-ROM
I CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory), memorie di sola lettura simili ai CD usati
per le incisioni musicali, sono supporti ottici per la memorizzazione dei dati. In realtà in un
secondo tempo sono usciti anche i cosiddetti CD-RW che sono dei CD riscrivibili mediante
apposite apparecchiature chiamate masterizzatori.
I CD-R sono supporti di grande capacità (normalmente 650 MB) e non essendo sensibili ai
campi magnetici (come i dischi e i dischetti) costituiscono un supporto di memorizzazione
molto affidabile nel tempo.
I DVD-ROM
Se i CD sono nati principalmente per consentire la registrazione di quantitativi adeguati di
musica, i DVD (Digital Versatile Disk) sono nati per consentire la registrazione su un
supporto unico di un intero film in formato digitale.
I DVD possono contenere 4,7 GB di dati nella versione meno capiente (un solo strato ed
una sola facciata), mentre si prevede che con la versione a doppia faccia ed a doppio
strato vengano raggiunti i 17 GB.
DIFFERENZA TRA RAM E ROM
RAM è l’acronimo di Random Access Memory, ovvero “memoria ad accesso
casuale”, un tipo mi memoria informatica variabile, che viene chiamata così
perché qualsiasi area della memoria può essere rapidamente accessibile e in
maniera diretta. La RAM costituisce la memoria principale del computer (e altri
gadget, come smartphone e tablet) ed è estremamente veloce nelle operazioni di
immagazzinamento e recupero dai dati. Tuttavia quando il computer viene spento,
viene liberata e i dati in essa contenuti vengono persi (per questo è anche definita
volatile); viene quindi utilizzata solamente come memoria di lavoro, infatti è in
grado di memorizzare e di salvare tutti i dati solamente in modo temporaneo. La
RAM viene applicata direttamente sulla scheda madre o motherboard ed è simile
ad un microprocessore, un circuito integrato di memoria, costituito di milioni di
transistori e di condensatori. Nella forma più comune di memoria ad accesso
diretto, dynamic random access memory (DRAM), un transistor ed un
condensatore sono accoppiati per generare una cella di memoria, che
rappresenta un singol bit di dati. Le tipologie più comuni attualmente sono quelle: a
stato solido, a lettura-scrittura e volatile, ma rientrano nella memoria ad
accesso casuale la maggior parte delle tipologie di ROM, la NOR Flash ed altre
meno utilizzate. Inoltre possiamo dire che se dovesse saltare la corrente i dati
contenuti in essa potrebbero andare persi. I sistemi operativi di nuova
generazione utilizzano diveste tecnologie per permettere l’interruzione del lavoro e
la ripresa dello stesso in un secondo momento riprendendo l’esecuzione di tutti i
processi interrotti come se nulla fosse.
