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. E’ 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 coputer come svolgere un’operazione aritmetica (per esempio la somma
dei 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 date, anche le istruzioni sono codificate nel computer usando il sistema binario, cioè come
sequenze di 0 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 di dati,
coordinando le attività di input-output:
Trasferisce le istruzioni dalla memoria RAM alla CPU;
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: Il processore conserva i sati 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 la 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 nelle 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 su 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 <<funzione a 2 GHZ>> (o, che è lo stesso, a 2000 MHZ), ciò significa che
GHZ è la frequenza dei segnali dell’orologi di sistema: il chip è quindi in grado di eseguire ben 2 milioni
di cicli di istruzioni al secondo.
