Il microprocessore o CPU
Come funziona il circuito integrato che ha il ruolo centrale nell'elaborazione dei dati da parte del
computer
L'unità centrale di elaborazione (in inglese CPU, Central Processing Unit) è anche chiamata comunemente processore o
microprocessore o chip, e può essere considerata il cervello del computer. È un circuito che contiene due componenti
principali: l'unità logico-aritmetica (ALU) e l'unità di controllo (CU), che insieme rendono possibile l'elaborazione dei dati.
Le istruzioni • Un'istruzione dice al computer come svolgere un'operazione aritmetica (per esempio la somma di due numeri),
un'operazione logica (come il confronto tra i valori di due dati) oppure un'operazione di controllo (come il trasferimento dei
dati).
Come i dati, anche le istruzioni sono codificate nel computer usando il sistema binario, cioè come sequenze di O e 1. In questo
modo esse possono essere memorizzate e trasferite come una serie di segnali elettrici.
Tutte le istruzioni dei programmi, così come i dati su cui eseguirle, sono comunicate alla CPU dalla memoria RAM.
Le operazioni aritmetiche e logiche • L'unità logico-aritmetica o ALU (Arithmetic Logic Unit) è il componente che svolge le
operazioni aritmetiche, come l'addizione e la sottrazione, e le operazioni logiche, come il confronto tra due dati per stabilire se
uno sia maggiore oppure minore dell'altro.
L'unità di controllo • L'unità di controllo o CU (Contral Unit) dirige l'intero processo di elaborazione dei dati, coordinando le
attività di input-output:
- trasferisce le istruzioni dalla memoria RAM alla C.P.U.;
- interpreta le istruzioni e organizza il caricamento dei dati nell'ALU;
- indica all'ALU quale operazione eseguire in ogni momento;
- trasferisce alla memoria RAM i dati elaborati dall'ALU.
La lunghezza della parola e la cache • II processore conserva i dati che sta elaborando nei cosiddetti registri, la cui capacità
determina il numero di bit che il processore può trattare simultaneamente, cioè la lunghezza della parola (word in inglese). I
computer odierni più veloci usano microprocessori che hanno lunghezza della parola pari a 64 bit.
La cache è una speciale memoria superveloce: velocizza l'elaborazione assicurando che un dato estratto di recente dalla
memoria e di nuovo richiesto dalla CPU, se ancora presente nella cache, sia subito disponibile, evitando l'attesa che
deriverebbe da un ulteriore ciclo di memoria.
L’orologio di sistema • Ogni processore è dotato di un orologio di sistema (in inglese system clock). Non bisogna confonderlo
con l'orologio visibile sul desktop, che serve soltanto per associare ora e data alle diverse operazioni effettuate.
L'orologio di sistema ha un ruolo molto più fondamentale: i suoi segnali elettrici «danno il via» a ogni singola azione che
avviene nel processore; in questo modo il system clock garantisce la sincronizzazione di tutti i dispositivi. La frequenza di
clock determina, in particolare, la velocità con cui il computer esegue le operazioni.
Se leggiamo che un processore «funziona a 2 GHZ» (o, che è lo stesso, a 2000 MHZ), ciò significa che 2 GHZ è la frequenza
dei segnali dell'orologio di sistema: il chip è quindi in grado di eseguire ben 2 miliardi di cicli di istruzione al secondo.
