Sistemi

Sistemi
modulo 1: I sistemi informatici
Unità 1: L'architettura hardware di un computer
Struttura di un elaboratore:
Struttura interna





CPU (central processing unit) o microprocessore, dispositivo che coordina tutte le funzioni che si
svolgono all'interno del computer;
memoria centrale in cui risiedono programmi e dati
memoria di massa costituita da supporti magnetici, ottici o magneto-ottici
unità d'ingresso dispositivi attraverso i quali l'operatore può immettere dati e programmi nella
memoria
unità d'uscita dispositivi atti alla presentazione dei risultati delle elaborazioni svolte
La memoria centrale si suddivide in 2 tipologie
RAM, su cui è possibile scrivere e leggere i dati, di tipo volatile, perde dati allo spegnimento del sistema
ROM, da cui è possibile solo leggere dati, è di tipo non volatile, conserva dati anche a sistema non
alimentato.
le memorie di massa contengono inizialmente i dati da elaborare e i programmi, questi vengono poi trasferiti
alla memoria centrale al momento dell'elaborazione
attraverso le unità d'ingresso (input) è possibile l'immissione nel sistema di dati aggiutivi (es. tastiera)
al termine dell'elaborazione, o in fasi intermedie, i risultati vengono portati allesterno su unità d'uscita
(output), o regustrati sulle unità di massa.
Pagina 1
I sistemi di elaborazione possono esser raggruppati in categorie in base alle possibilità di utilizzazione:




MAINFRAME, grossi sistemi di elaborazione
MINICOMPUTER sistemi di capacità ridotta rispetto ai mainframe
WORKSTATION sistemi specializzati a svolgere particolari funzioni
SERVER sistemi che operano nell’ambito di un collegamento di rete tra computers
A cui forniscono servizi specifici.
Il personal computer
Accanto ai grossi elaboratori, si sono diffusi esponenzialmente i così detti personal computer, ovvero sistemi
di minimo ingombro che propongono al singolo utente prestazioni uguali se non maggiori rispetto ai grossi
elaboratori di generazione precedente.
il primo personal computer appare nel 1975, nel 1980 sono presenti sul mercato tipi di PC dotati di memorie
di massa costituiti da dischi magnetici flessibili (floppy disk) che usano come linguaggio di programmazione
ad alto livello il BASIC. Sono dotati di cpu con bus dati a 8 bit.
Verso la fine del 1981 compare sul mercato il primo PC, realizzato da IBM, dotato della CPU di INTEL 8088
con bus esterno a 8 bit e interno a 16 bit offrendo un salto di qualità.
Da questo momento si sussegue un evoluzione di prestazioni sempre maggiori con computer prodotti, non
solo da IBM, ma anche da case costruttrici con CPU 8088/86, denominata iAPXnn, abbastanza diffusi sono
i PC di casa Macintosh con processori PowerPC G3 della Motorola-IBM-Apple, detti anche PowerMAC
prodotti da Apple.
In sintesi, nei personal pc si distinguono le seguenti componenti:
CPU : unità di controllo e svolgimento di tutte le operazioni all’interno del computer, la tipologia determina la
velocità e potenza delle elaborazioni e le istruzioni base che esso è in grado di riconoscere. Le cpu moderne
contengono al loro interno un coprocessore matematico che lavora in sincronia con la CPU, specializzato
nelle operazioni matematiche, e una quantità di memoria che lavora alla stessa velocità del processore,
detta cache di 1° livello.
Circuiti d’interfaccia: collegano le unità I/O con il BUS del processore.
Dispositivi I/O: nei casi semplici sono costituiti da tastiera e monitor, trasferiscono dati dall’esterno verso la
CPU e viceversa.
Memoria centrale: in essa vengono memorizzati i dati intermedi delle elaborazioni e i dati finali. In genere è
costituida da banchi di memoria RAM (Random Access Memory, o memorie ad accesso casuale) in lettura e
scrittura, e da memorie ROM (Read Only Memory, o memorie a sola lettura) che possono esser solo lette.
Le memorie ROM vengono programmate al momento della fabbricazione, sono spesso costituite da
memorie di tipo EPROM (di sola lettura e cancellabili da raggi ultravioletti) o da memorie di tipo flash
EEPROM (cancellabili elettricamente) che posson essere riprogrammate direttamente senza toglierle dal
circuito su cui sono inserite.
In genere questo tipo di memoria viene utilizzato per contenere il BIOS (Basic Input Output System) ovvero
una serie di programmi scritti in linguaggio macchina che interagiscono direttamente con l’hardware e che
permettono l’avvio del sistema.
Il BIOS viene memorizzato in questo tipo di memorie di sola lettura perché DEVE rimanere memorizzato
anche quando il computer viene spento.
Pagina 2
Memorie di massa: costituite da unità con dischi magnetici (hard disk), drive per dischi flessibili (floppy disk)
e ottici (CD-ROM), di diverso formato e capacità di memorizzazione.
In questo tipo di memorie vengono immagazzinati i dati inerenti al sistema operativo, programmi e dati
personali.
Alimentazione: fornisce le tensioni necessarie per alimentare le componenti del sistema.
Al momento il mercato è orientato verso sistemi aperti, cioè dotati di una motherboard (piastra madre)
contenente i principali circuiti. Su essa è presente una serie di connettori (slot di espansione) in cui possono
esser inseriti elementi necessari all’ampliamento della struttura del PC, così facendo non è necessario
sostituire la piastra madre per aggiornare determinati elementi.
Le moderne motherboard contengono i seguenti dispositivi:







La CPU, con integrato il coprocessore e memoria cache di 1° livello, o con i nuovi processori anche
quella di 2° livello;
Una quantità di memoria veloce di tipo SRAM (Static Random Access Memory), di solito 512 Kbyte,
detta anche cache di 2° livello;
La memoria centrale di tipo SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory, tradotto RAM
dinamica sincrona, o nei sistemi più vecchi DRAM) con tempi d’accesso minori rispetto alla SRAM
ma meno costosa. Ora sono diffuse le SDRAM dette DDR (Double Data Rate);
Memorie di tipo ROM, o di tipo EEPROM, che permette di aggiornare il BIOS via software senza
togliere il chip dalla motherboard;
La memoria RAM C-MOS (Random Access Memory Complementary Metal-Oxide Semiconductor,
tradotto: memoria ad accesso casuale su semiconduttore complementare a ossidi metallici) e il real
time clock con una piccola batteria tampone. Nel C-MOS vengono salvate le informazioni base del
BIOS impostate tramite il BIOS setup, mentre il real time clock è un dispositivo che aggiorna in modo
continuo la data e l’orario del sistema anche a computer spento;
Il chipset, che integra l’interfaccia di comunicazione tra la CPU e la memoria centrale, il bus
d’espansione e alcune periferiche I/O.
Nel chipset sono integrate anche le funzioni di controllo dei drive (dispositivi elettro-meccanici utili al
funzionamento dei dischi magnetici e ottici) e il supporto alle porte USB (Universal Serial Bus, o bus
seriale universale) che sostituisce ormai le datate porte seriali standard e quelle parallele;
Un chip che contiene integrati i circuiti d’interfaccia di I/O per la porta parallela (per il collegamento
della stampante detta TPL1, questo termine indica la stampante sulla quale inviare la stampa, la
porta parallela venne poi usata anche da altri dispositivi, che però cercavano di lasciare disponibile
un'altra presa per collegare la stampante) le porte di comunicazione seriali (COM1 e COM2). Nei
sistemi piu datati le funzioni del chip I/O vengono svolte da una scheda inserita nello slot di
espansione, ma attualmente queste sono integrate direttamente nel chipset.
La CPU comunica con tutti gli altri elementi presenti sulla motherboard tramite linee di collegamento che nel
loro insieme prendono il nome di BUS. Tali linee si distinguono in 3 gruppi distinti a seconda del tipo di
segnale trasmesso:
BUS dei dati (Data BUS), bidirezionale, invia le informazioni da elaborare dai dispositivi d’ingresso e dalla
momoria alla CPU e viceversa. Su questo BUS viaggiano inoltre le istruzioni che, provenienti dalla memoria,
la CPU deve di volta in volta eseguire.
BUS degli indirizzi (Address BUS), utilizzato dalla CPU per indicare con quale dispositivo o quale locazione
della memoria debbano esser scambiati i dati in un determinato istante.
BUS di controllo (Control BUS), su questo viaggiano dei segnali che la CPU utilizza per trasmettere comandi
ai vari dispositivi presenti nel sistema e segnali che le permettono di conoscere il loro stato.
Pagina 3
I BUS di espansione
Ogni PC è dotato di un BUS d’espansione su cui l’utente può connettere liberamente le proprie schede.
Questo ha subito dalla nascita notevoli trasformazioni seguendo l’evoluzione stessa dei PC. Si è passati dal
BUS tipo XT a quello AT (detto anche ISA) e poi VESA (denominato Local BUS) ed infine al BUS PCI
(Peripheral Component Interconnect). Le evoluzioni si sono rese necessarie per render idoneo il BUS a
nuove applicazioni e sfruttare a pieno la crescente potenza e velocità di calcolo delle CPU, ed il
trasferimento di dati con numero sempre maggiore di bit.
Nei moderni PC è implementato il BUS PCI, che nella sua evoluzione ha raggiunto il tipo express
e ha sostituito il BUS AGP utilizzato in passato per la connessione di schede video.
(PCI-e),
Il BUS XT
Il BUS XT fu realizzato per operare in sistemi in cui era presente un processore 8088. Tale CPU aveva un
BUS DATI esterno a 8 bit ed interno a 16 bit, ed era dotato di 20 linee d’indirizzo. Pertanto nei
BUS XT
sono presenti solo 8 linee dedicate ai dati e 20 degli indirizzi.
I segnali presenti sulle linee del BUS di espansione sono portate all’esterno attraverso uno o più connettori (
o slot di espansione) a 62 contatti, 31 per lato, nei quali venivano inserite le schede di espansione.
Il BUS ISA
Il BUS ISA è costituito da due sezioni separate, di cui fa capo ad un connettore a 31+31 pin che implementa
il BUS di espansione di tipo XT, e l’altra ad un connettore a 18+18 pin con segnali propri del BUS ISA.
Sulla espansione a 18+18 pin oltre alle linee di espansione dati e degli indirizzi sono riportate le nuove linee
di controllo per la richiesta d’interrupt, per la richiesta di DMA e le linee di riconoscimento di accoglimento
delle richieste di DMA
Quindi su questo tipo di BUS le linee dei dati sono diventate in totale 16 e quelle d’indirizzo 24.
Sviluppato da un consorzio in contrapposizione all’IBM Microchannel. Contiene 64 + 36 linee:
20+ 4 linee indirizzi
8+ 8 linee dati
Sincrono con clock a 8,33 MHz. Estensione a 32 bit: EISA
Zorro
Bus di espansione sviluppato per i computer Amiga prodotti dalla Commodore. Esistono tre versioni di
questo bus, le prime due erano a 16 bit, la terza era a 32 bit. Questo bus è stato fornito nativamente della
capacità Plug and Play fin dalla prima versione risalente al 1985. È un bus parallelo che lavora in modo
sincrono ma nella terza revisione poteva lavorare anche in modo asincrono rendendo le comunicazioni più
efficienti ma nel contempo rendendo le schede di espansione più costose e difficili da progettare.
Pagina 4
Il BUS PCI
Il BUS XT adatto alla CPU 8088 lavorava con frequenza uguale a quella della stessa CPU (4,77 MHz).
Il BUS ISA è adatto a processori piu potenti (80286, 80386, 80486) che lavorano con frequenze più elevate
(25 MHz per l’80286, fino a 133 MHz per 80486).
Con i precedenti BUS di espansione si ha un rallentamento delle periferiche collegate con il BUS in quanto il
clock con cui essi lavorano ha una frequenza inferiore a quella del processore stesso.
Le successive specifiche del BUS PCI sono:
Il BUS PCI è disponibile sulla motherboard per mezzo di alcuni connettori normalmente a 62+62 contatti (per
un bus dati/indirizzi a 32 bit) che possono essere estesi a 94+94 pin (per un BUS DATI/INDIRIZZI a 64 bit)
disposti su due lati. È da osservare che sul connettore le linee relative ai dati ed agli indirizzi sono
multiplexate (sovrapposte).
BUS SCSI (Small Computer System Interface)
Collegamento per dispositivi interni o esterni al computer: dischi rigidi (dischi SCSI), ma anche CD - DVD –
unità nastro - stampanti - scanner.
versioni: SASI (’79), SCSI-1, SCSI-2, Fast SCSI-2, Fast & wide SCSI-2, SCSI-3 Ultra.
frequenze: 5 – 10 – 20 – 40 – 80 – 160 MHz
linee di dati: 8 - 16 line
banda passante 5 - 320 MB/sec
Collega sino a 7- 15 controllori (unità) e massimo 2048 periferiche per controllore. Collegamento a cascata,
con terminatore. Semplice ed economico. Parte della logica delegata ai controllori. 50 fili - 25 di massa per
eliminare disturbi (8 dati — 1 parità — 9 controllo — 7 alimentazione e usi futuri). Asincrono: con protocollo
di hand-shake. Arbitraggio decentralizzato: utilizzo linee dati, priorità prestabilita.
Il bus SCSI è un bus parallelo, mentre una sua estensione, il Serial Attached SCSI (SAS), è di tipo seriale.
Pagina 5
BUS FireWire (IEEE 1394)
Molte similitudini con l’USB: bus seriale con alimentazione (60W), sviluppato da un consorzio di aziende
(1984 - Apple, 1995 Standard, ma con Royalties), connessioni a caldo, meccanismi di identificazione,
struttura ad albero.
Differenze fra FireWire ed USB:
Maggiori prestazioni e costi: destinato a periferiche veloci.
Differenze nei protocolli: le comunicazioni non iniziano necessariamente dal Root.
Non necessita di un calcolatore (Root Hub) di riferimento.
Alcuni protocolli simili al bus SCSI.
La porta FireWire ha due tipologie di standard che differiscono tra loro essenzialmente nella velocità e nel
numero di conduttori pin di trasporto dati. Questi standard stabiliti dall'Institute of Electrical and Electronic
Engineer (IEEE) sono la IEEE 1934a e la IEEE 1934b.
L'IEEE 1934a può avere da 4 a 6 pin conduttori ed una velocità di comunicazione non superiore a 400 Mbps.
L'IEEE 1934b può avere 9 pin conduttori ed una velocità di comunicazione non superiore a 800 Mbps.
È importante sapere che entrambi i cavi non possono avere lunghezza superiore a 4,5 mt.
BUS PCI-X
Il PCI-X è un'evoluzione del PCI. È stata sviluppata dallo stesso consorzio che sviluppò il PCI e fornisce una
larghezza di banda fino a 4GByte. Pur avendo prestazioni molto più elevate del PCI è retrocompatibile con le
periferiche PCI e quindi permette il riutilizzo delle schede PCI.
BUS PCI Express
Chiamato PCI-Express è in genere abbreviato in PCIe o PCIx (da non confondere con PCI-X che si trova in
molte schede madri attualmente in commercio). L'architettura è completamente differente dal bus PCI
classico.
La sua caratteristica seriale aiuta a semplificare il layout del PCB (printed circuit board, o piastra a cirtuito
stampato) delle schede madri ed è costituito da una serie di canali. Tali canali possono essere aggregati
secondo le esigenze rendendo di fatto il sistema molto flessibile. La banda a disposizione di ciascun canale
(FULL DUPLEX) è dedicata e quindi non condivisa con gli altri.
Un canale PCIe (detto x1) ha una banda disponibile di 266 MByte/sec. Pertanto, nelle moderne schede
video che utilizzano 16 canali PCIe la banda a disposizione è di circa 4 GByte/sec (il doppio del bus AGP
8x).
Pagina 6
I connettori IDE (EIDE) e SATA
Sulla scheda madre sono presenti anche connettori per i dischi fissi, per lettori DVD-CD-ROM, o per
masterizzatori e per floppy disk.
Questi connettori sono denominati IDE (Integrated Device Electronics) o EIDE (Enhanced IDE ovvero IDE
migliorato).
A seconda di come è impostato il layout della mainboard si possono trovare installati connettori a 40 pin
denominati Primary IDE (e nel caso ce ne fossero 2) Secondary IDE, e uno a 34 pin riservato al
collegamento di drive floppy.
Il connettore Primary IDE corrisponde ad un canale primario a cui si deve connettere il cavo del disco fisso
principale, contraddistinto solitamente dalla lettera etichetta C: configurato come master. Sullo stesso cavo
può esser collegato un secondo hard disk o un lettore ottico configurati come slave. Al Secondary IDE
corrisponde a un canale secondario su cui connettere altri hard disk e lettori ottici rispettando sempre la
gerarchia dei dispositivi (master/slave), questa viene impostata con dei ponticelli presenti nel connettore
della PCB del dispositivo.
Verso la metà del 2001 sono state introdotte, per aumentare la velocità di trasferimento dati, le specifiche
per un nuovo tipo di connessione: la Serial ATA (o SATA). Il connettore posto sulla mainboard, adatto al
collegamento dei dischi SATA, è a 7 contatti (3 di massa e 4 per dati).
I socket dei processori
Un elemento che sulle mainboard riveste grande importanza è lo zoccolo su cui viene montata la CPU.
È evidente che la struttura dello zoccolo e il numero di pin di cui esso è composto sono strettamente legati
alla configurazione del BUS della CPU.
Nelle ultime generazioni di PC si è avuta una cerca diversificazione degli zoccoli in base ai tipi di processori
da utilzzare sulla mainboard.
Queste sono le configurazioni possibili:
Socket per microprocessori Intel
Socket 1
Processori 486 SX/DX/OverDrive 16-100 MHz
Pagina 7
Socket 2
Processori 486 SX/DX/OverDrive 25-120 MHz
Processori Intel OverDrive 63-83 Mhz
Socket 3
Processori 486 SX/DX/OverDrive 25-120 MHz
Processori Intel OverDrive 63-83 Mhz
Socket 4
Processori Pentium 60-66 MHz
Processori Intel OverDrive 120-133 MHz
Socket 5
Processori dal Pentium 75 MHz al Pentium 166 MHz
Processori dal Pentium MMX 166 MHz al Pentium MMX 233 MHz con adattatore
Socket 6
(Socket derivato dal Socket 3 dopo lievi modifiche)
Ultimi processori 486 DX4 75-120 MHz
Socket 7
Processori dal Pentium 75 MHz al Pentium 200 MHz
Processori dal Pentium MMX 166 MHz al Pentium MMX 233 MHz
Socket 8
Processori dal Pentium Pro 150 MHz al Pentium Pro 200 MHz
Primissimi processori Pentium II OverDrive 300-333 MHz
Socket 370
Processori dal Celeron 300 MHz al Celeron 533 MHz - Core Mendocino
Processori dal Celeron 500 MHz al Celeron 1.1 GHz - Core Coppermine-128
Processori dal Celeron 900 MHz al Celeron 1.4 GHz - Core Tualatin
Processori dal Pentium III 500 MHz al Pentium III 1.13 GHz - Core Coppermine
Processori dal Pentium III 1.0 GHz al Pentium III 1.33 GHz - Core Tualatin
Processori dal Pentium-S III 700 MHz al Pentium-S III 1.4 GHz - Core Tualatin
Socket 423
Processori dal Pentium 4 1.3 GHz al Pentium 4 2.0 GHz - Core Willamette
Processori dal Pentium 4 1.6 GHz al Pentium 4 ? GHz - Core Northwood con adattatore
Processori dal Celeron 1.7 GHz al Celeron ? GHz - Core Willamette con adattatore
Socket 478
Processori dal Pentium 4 2 GHz al Pentium 4 2,8 GHz - Core Northwood e Prescott
Processori dal Celeron 1,7 GHz al Celeron 2,9 GHz - Core Willamette, Northwood e Prescott
Processori dal Pentium 4 1,3 GHz al Pentium 4 2,8 GHz - Core Willamette, Northwood e Prescott
Pagina 8
Processori dal Pentium 4 EE 3,2 GHz al Pentium 4 EE 3,4 GHz - Core Prestonia e Gallatin
Socket 479
Processori Pentium M - Core Banias e Dothan
Processori Celeron M - Core Banias-512 e Dothan-1024
Socket 603 e Socket 604
(Socket utilizzati per i processori server della famiglia Xeon. Chiamati poi Xeon DP per postazioni biprocessore e Xeon MP
per postazioni multiprocessore)
Processori dallo Xeon 1.3 GHz allo Xeon 3.06 GHz (Basati su Pentium 4. Chiamati poi Xeon DP per differenziarli dagli Xeon
MP) - Core Prestonia
Processori dallo Xeon MP 1.4 GHz allo Xeon MP 2.8 GHz - Core Gallatin
Processori dallo Xeon DP 2.8 Ghz allo Xeon DP 3.6 Ghz - Core Nocona
Processori Xeon MP (2.83 GHz- 3 GHz- 3.33 GHz) - Core Potomac
Processori Xeon MP (3.16 GHz- 3.66 GHz) - Core Cranfords (Sprovvisto di cache L3)
Socket PAC418 e Socket PAC611
(Socket utilizzati per i processori server della famiglia Itanium. Il primo supportava gli Itanium ed il secondo gli Itanium 2)
Processori Itanium 1
Processori Itanium 2
Socket 775
(Intel ha fatto un grande salto passando dal Socket 478 al Socket LGA775. L'abbreviazione LGA sta per Land Grid Array e la
differenza principale riguarda i pin, non più presenti sulla CPU ma spostati sul Socket della motherboard.)
Processori dal Pentium 4 2,6 GHz al Pentium 4 3,8 GHz - Core Prescott - core Cedar Mill
Processori dal Celeron 2,5 GHz al Celeron 2,9 GHz - Core Prescott
Processore Pentium 4 EE 3.4 GHZ - 3,46 GHz - 3.72 GHz - Core Gallatin - core Prescott
Processori Pentium D da 2.8 GHz a 3.4 GHz - Core Smithfield - Core Presler
Processori Pentium Extreme Edition - 3.20 GHz - 3.46 GHz - 3.72 GHz - Core Smithfield - Core Presler
Processori Intel Core 2 Duo (1.60 GHz - 3.33 GHz) - core Conroe - core allendale - Core Wolfdale
Processori Intel Core 2 Extreme (2.66 GHz - 3.20 GHz) - core Conroe - core Kentsfield - core Yorkfield
Processori Intel Core 2 Quad (2.33 - 3.00 GHz) - core Kentsfield - core Yorkfield
Socket 771
(Analogo al socket 775, anche questo nuovo socket dedicato agli Xeon di ultima generazione sarà senza i pin di contatto.
Andrà a sostituire i Socket 603 e 604.)
Processori Xeon DP serie 50xx - Core Dempsey
Processori Xeon DP serie 51xx - Core Woodcrest
Socket P
Processori Core 2 Duo destinati ai portatili delle piattaforma Centrino Pro Santa Rosa - Core Merom
Pagina 9
Socket B
(Nome commerciale LGA 1366.)
Processori desktop Bloomfield e Xeon DP Gainestown basati su architettura Nehalem .
LGA 1160
Processori desktop Lynnfield e Havendale e mobile Clarksfield e Auburndale basati su architettura Nehalem attesa per la fine
del 2008.
Socket H
(Il suo arrivo sul mercato non è più così certo come sembrava all'inizio; in ogni caso, il nome commerciale potrebbe essere
LGA 715).
Processori basati su architettura Nehalem attesa per la fine del 2008.
Socket LS
(Probabilmente il nome commerciale sarà LGA 1567.)
Processori Xeon MP Beckton basati su architettura Nehalem attesa per l'inizio del 2009.
Socket per microprocessori AMD
Socket 1
Processori Am5x86 133 con adattatore
Socket 2
Processori Am5x86 133 con adattatore
Socket 3
Processori Am46 DX4 120 MHz
Processori Am5x86 133
Socket 5
Processori dall'AMD K5 75 MHz al K5 166 MHz
Processori dall'AMD K6 166 MHz al K6 333Mhz
Processori dall'AMD K6-2 266 MHz al K6-2 400 MHz
Socket 7
(Chiamato anche Super Socket 7 per non confonderlo con la controparte Intel. Aveva la stessa pedinatura del Socket 7 ma
supportava anche l'AGP e un clock maggiore.)
Processori dall'AMD K5 75 MHz al K5 200 MHz
Processori dall'AMD K6 166 MHz al K6 300Mhz
Processori dall'AMD K6-2 266 MHz al K6-II 550 MHz
Processori dall'AMD K6-2 plus 450 MHz al K6-II+ 550 MHz
Processori dall'AMD K6-III 400 MHz al K6-III 550 MHz
Processori dall'AMD K6-III plus 450 MHz al K6-III+ 550 MHz
Socket 462
Pagina
10
(Conosciuto come Socket A. Famoso per la lunga vita. Creato nel 2000 e abbandonato definitivamente a metà 2005.)
Processori dall'Athlon Classic 650 MHz al 1,4 GHz - Core Thunderbird
Processori dal Duron 600 MHz al Duron 950 MHz - Core Spitfire e Morgan)
Processori dal Duron 900 MHz al Duron 1,8 GHz - Core Applebread
Processori dall'Athlon XP 1500+ all'Athlon XP 2100+ - Core Palomino
Processori dall'Athlon XP 1700+ all'Athlon XP 2100+ - Core Thoroughbread step A
Processori dall'Athlon XP 1700+ all'Athlon XP 2800+ - Core Thoroughbread step B
Processori dall'Athlon XP 2200+ all'Athlon XP 2700+ - Core Thorton (un Barton con cache di secondo livello dimezzata)
Processori dall'Athlon XP 2500+ all'Athlon XP 3200+ - Core Barton
Processori dal Sempron 2200+ al Sempron 3000+ - Core Thoro-B e Barton
Socket 563
Processori dall'Athlon XP-M 1900+ all'Athlon XP-M 3000+ - Core Thoro-B
Processori dall'Athlon XP-M (Low-Power) 1400+ all'Athlon XP-M (low-Power) 2200+ - Core Thoro-B
Socket 940
(Probabilmente il Socket AMD che ebbe vita più breve in ambito Desktop. Esiste ancora in ambito server per processori
Opteron.)
Processori dall'Athlon 64 FX-51 all'Athlon 64 FX-53 - Core SledgeHammer
Processori Opteron -Core ClawHammer
Socket 754
Processori dall'Athlon 64 2800+ all'Athlon 64 3700+ - Core ClawHammer e NewCastle
Processori dal Sempron 2600+ al Sempron 3300+ - Core PAlermo
Processori Turion
Socket 939
(Per il Socket 939, il successore del 940, ci sono quattro differenti versioni di CPU.)
Processori dall'Athlon 64 3000+ all'Athlon 64 4000+ - Core ClawHammer, NewCastle, Winchester e Venice
Processori dall'Athlon 64 FX-53 all'Athlon 64 FX-60 - Core ClawHammer, San Diego
Processori Athlon 64 X2
Socket AM2
Processori Athlon 64 X2, con supporto per memorie DDR2
Socket AM2+
Processori Phenom, Quad/Triple/Dual Core
Socket AM3
Processori Phenom II Quad/Triple/Dual Core, con supporto per memorie DDR3
Pagina
11
Socket L1
(Chiamato anche Socket F o Socket 1207 per ricordare il numero di contatti, sarà il primo socket AMD ad adottare la
tecnologia LGA, ovvero con i pin di contatto direttamente sul socket. Viene utilizzato nei processori server Opteron X2 con
controller di memoria DDR2.)
I chipset
Con la parola chipset si intende l’insieme dei circuiti integrati che sono di ausilio al processore per la
gestione dei dispositivi presenti nella mainboard:
controlli del BUS di sistema e di espansione, controlli DMA e della memoria cache, gestione delle porte
parallele e seriali, ecc.
I chipset moderni svolgono molte funzioni aggiuntive rispetto a quelli meno recenti, come la gestione del
risparmio energetico; inoltre sono in grado di gestire configurazioni differenti in base al tipo di CPU installata.
Approfondimenti sui microprocessori
Dalla loro origine (inizi anni 70) i microprocessori sono diventati sempre più potenti essendo implementate in
essi nuove funzioni e lavorando con frequenze di clock sempre più elevato, in essi è aumentato poi sia il
numero di linee del BUS Indirizzi che del BUS Dati. Anche l’architettura dei processori ha subito evoluzioni
passando da dispositivi di tipo CISC (Complex Instruction Set Computing), a quelli CISC/RISC o
completamente RISC (Reduced Instruction Set Computing).
L’architettura CISC è nata con la necessità di avere un gran numero di istruzioni in codice macchina e di tipo
anche complesso, per semplificare il compito dei programmatori e per disporre di programmi più compatti
che utilizzassero minore memoria.
Nelle CPU create sotto questa architettura è presente una memoria di tipo ROM che contiene una serie di
codici (microcodici), che permettono di eseguire un azione elementare all’interno del processore.
Ogni istruzione in linguaggio macchina viene prima tradotta in una serie di istruzioni in microcodice, in
questo modo istruzioni semplici in linguaggio macchina posson esser convertite in una sola istruzione in
microcodice, mentre quelle più complesse richiedono un numero elevato in microcodice.
Quest’architettura permette di estendere facilmente il set di istruzioni in linguaggio macchina,
implementando in esso la trasformazione delle nuove istruzioni in un set appropriato di quelle in microcodice
già presenti.
L’architettura RISC è nata intorno agli anni 80. Il principio sta nel fatto che la CPU ha un set di istruzioni
molto ridotto per di più di tipo semplice. Quasi tutte le istruzioni di lunghezza fissa vengono eseguite in un
singolo ciclo di clock permettendo di adottare la tecnica del pipelining.
Le fasi temporali
Nell’esecuzione di un programma la CPU carica le istruzioni da eseguire dalla memoria, eseguendo una
fase di fetch (ricerca codice operativo), una fase di decodifica del codice caricato ed infine una fase di
esecuzione dell’istruzione decodificata.
Durante la decodifica il BUS è posto in una fase di inattività denominata idle. Il ciclo poi ricomincia con
l’istruzione seguente e così via.
L’architettura che permette di sovrapporre più istruzioni utilizzando un'unica risorsa di esecuzione viene
detta pipeline (catena per l’elaborazione dei dati). La tecnica del pipelining è quindi la tecnica che permette
il caricamento e l’esecuzione di una nuova istruzione prima che sia stata portata a termina quella precedente
Pagina
12
Un analogia, per comprendere meglio questo concetto, sarebbe pensare a questa tecnica come a una
catena di montaggio, in cui la produzione di un oggetto segue le varie fasi del montaggio passando per vari
reparti (stadi o fasi) in ognuno dei quali subisce opportune trasformazioni da parte del personale. È chiaro
che quando il primo reparto ha terminato con il primo oggetto questo passa al secondo reparto ed il primo
può prender in carico un nuovo oggetto.
Se in una CPU sono presenti piu unità operanti in parallelo si dice che utilizza una tecnologia
superscalare. Con questa tecnica la CPU opera quindi in parallelo su piu istruzioni. Differentemente dalle
pipeline, utilizza piu unità identiche che lavorano in parallelo l’esecuzione di istruzioni diverse.
Per aumentare l’efficienza dei processori le architetture superscalari sono utilizzate in unione con quelle
pipelined. In questo caso ad ogni unità viene associata una pipeline.
Per minimizzare il blocco delle pipeline dovute ai cambiamenti di flusso del programma, sono usate tecniche
di predizione dei salti condizionati e l’esecuzione speculativa. Un salto è detto condizionato quando la sua
esecuzione avviene solamente se si verificano particolari condizioni derivanti dall’esecuzione di precedenti
istruzioni. Questa tecnica di predizione dei salti permette di conoscere in anticipo il flusso del programma
con un’accuratezza molto elevata che può raggiungere il 98%, permette quindi al dispositivo che effettua il
fetch di tenere la coda riempita con istruzioni che hanno un’alta probabilità di esser eseguite per prime.
L’esecuzione speculativa permette di eseguire istruzioni successive che hanno buona probabilità di dover
esser svolte.
Pagina
13