Laboratorio Informatico
Promemoria degli argomenti
Interventi #3 e #4
prof. ing. Paolo Bidello
AA 2005/2006
Argomenti della 3a e 4a lezione
Il Processore
Caratteristiche dei processori
Bit
Frequenza
Performance
La memoria RAM
Caratteristiche della memoria RAM
BUS
Memorie Cache
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Il Processore
E’ la parte essenziale di un computer
deputata al calcolo e al controllo
Esegue le istruzioni dei programmi
Gestisce il flusso di informazioni da e per le
unità di I/O
Il software (Sistema Operativo ed
Applicazioni) eseguibile da un computer è
strettamente dipendente dall’architettura e
dalle caratteristiche del processore
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Processori
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Caratteristiche essenziali
Bit interni
Questa caratteristica determina la
“portata” delle informazioni che possono
essere gestite dal processore in ogni
ciclo
Esempio: una parola di 64 bit viene
spezzata da un processore a 32 bit
interni in due; da un processore a 16 bit
in quattro
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Caratteristiche essenziali
Frequenza
Questa caratteristica determina il “ritmo”
con il quale vengono gestite le
informazioni da un processore
Esempio: un processore caratterizzato
dalla frequenza di 4 GHz è progettato per
eseguire più operazioni elementari
nell’unità di tempo (cicli) di un
processore caratterizzato dalla frequenza
di 1 GHz
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Unità di misura della frequenza
Il numero di eventi nell’unità di
tempo è misurata in Hz (Hertz)
Un Hertz corrisponde ad un evento
per secondo
Multipli dell’Hertz sono:
Il kHz=1.000 Hz
Il MHz=1.000.000 Hz
Il GHz=1.000.000.000 Hz
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Performance dei processori
La performance di un processore è
dipendente dalla “portata” e dal
“ritmo” con il quale processa le
informazioni
Quanto maggiore è il numero di bit
interni e la frequenza, migliore sarà la
sua performance
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Grandezze della performance
MIPS (Millions of instructions per
second)
Misura del numero di comandi interni che
vengono elaborati in un secondo
FLOPS (Floating point operations per
second)
Misura del numero di operazioni in
virgola mobile che vengono eseguiti in
un secondo
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La memoria RAM
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La memoria RAM
RAM: Random Access Memory,
memoria ad accesso casuale
Casuale: il tempo di accesso ad una
qualsiasi informazione contenuta nella
RAM è mediamente il medesimo cioè
non dipende dalla sua posizione
L’accesso casuale alle informazioni è
intrinsecamente più veloce
dell’accesso sequenziale
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Caratteristiche della RAM
La RAM è
Volatile
Veloce rispetto alle memorie di massa:
ha tempi medi di accesso alle
informazioni minori
Costosa rispetto alle memorie di massa:
per unità di memoria immagazzinata
costa di più
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BUS
Sono i “canali” attraverso i quali si
trasmettono le informazioni dalle
periferiche (vedi come periferica
anche la RAM) al processore
Il parallelismo del flusso influenza la
“quantità” di informazioni che
vengono trasmesse nell’unità di
tempo
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BUS di sistema
E’ il BUS principale che collega
direttamente RAM e Processore
Nei primi PC in commercio il BUS era
caratterizzato da un parallelismo a
8bit
Nei PC più moderni il parallelismo del
BUS arriva fino a 64bit
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Tempi medi di accesso
I processori hanno accesso pressoché
immediato alle informazioni
contenute nei registri (piccole zone di
memoria interne)
Le moderne RAM presentano tempi
medi di accesso intorno ai 60/70ns
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Memoria Cache
Per quanto brevi siano i tempi medi di
accesso alle informazioni in RAM e
maggiore il parallelismo dei BUS, i
processori moderni devono inutilmente
spendere cicli di clock in attesa che arrivino
le informazioni da processare
A partire dagli 80486, i processori sono
muniti di piccole zone di memoria interna
(cache) ad accesso molto veloce nelle quali
vengono immagazzinate le informazioni
usate più frequentemente in modo da
ottimizzare i tempi di elaborazione
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Cache di primo livello
Le memorie cache direttamente
integrate nei processori si dicono di
primo livello (1LCache)
Ammontano a pochi byte (fino a 64kB
o poco più)
Presentano tempi medi di accesso
molto bassi (tra 15 e 20ns)
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Cache di secondo livello
Sono di capacità più grande delle
1LCache (nell’ordine dei 512kB)
Le 2LCache sono esterne al
processore (integrate sulla
motherboard) ma svolgono
ugualmente le funzioni delle 1LCache
Presentano tempi medi di accesso
intermedi tra le 1LCache e le RAM
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Tempi medi di accesso
Registri interni alla CPU
Memoria cache 1L
Memoria cache 2L
disponibilità
Memoria RAM
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tempo di accesso
Qualche domanda
Prova a descrivere le principali
caratteristiche di un processore
Cos’è una memoria RAM?
Da cosa dipendono le performance di
un PC? (non pensare solo al
processore!)
A che serve la Memoria Cache?
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