NOZIONI BASE DEL PROCESSORE (CPU)

NOZIONI BASE DEL PROCESSORE (CPU)
Il processore di un computer è di
solito indicato come il
microprocessore a causa delle
sue dimensioni, che sono circa la
dimensione di un'unghia.
• Un microprocessore elabora le istruzioni impartite al
computer (ad esempio, aggiungere due numeri,
eseguire le istruzioni di un programma, o stampare
dei documenti).
• Il microprocessore è indicato come Central Processing
Unit (CPU).
• Il suo lavoro consiste nell’ eseguire una serie di
istruzioni macchina.
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CPU : COME ESEGUE LE ISTRUZIONI?
• Le istruzioni sono
memorizzate nella memoria
del computer, la RAM
(Random Access Memory),
che vedremo meglio nelle
prossime diapositive.
• La CPU ha due componenti
principali :
• l'unità di controllo, che accede alle istruzioni memorizzate
nella RAM ed interpreta il loro significato.
• l'unità aritmetico / logica (ALU) che esegue operazioni
aritmetiche (cioè addizione, sottrazione, moltiplicazione,
divisione) e di logica (cioè maggiore, minore, uguale a), cioè
le operazioni necessarie per elaborare le istruzioni.
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CPU : CICLO FETCH-EXECUTE
• La CPU esegue, generalmente, un'istruzione in 4 passi (ciclo fetchexecute):
• 1. Fetch (preleva) –L’unità di controllo (CU) riceve l'istruzione
dalla memoria.
• 2. Interpret (interpreta) - L’unità di controllo (CU) decodifica il
significato dell'istruzione e invia i dati necessari dalla memoria
alla ALU.
• 3. Execute (esegue)- L’unità di controllo (CU) ordina alla ALU di
eseguire le eventuali operazioni matematiche e/o logiche.
• 4. Store (memorizza)-Il risultato del calcolo viene salvato.
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CPU : ESEMPIO DI ESECUZIONE DI UNA ISTRUZIONE
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RAM
• RAM (Random Access Memory) è un’area di memoria temporanea
per i dati e le istruzioni.
• Può essere indicata anche come memoria principale.
• Caratteristiche :
• Memorizza dati e le istruzioni necessari per eseguire programmi in
un dato momento. (temporaneità)
• I dati nella RAM vengono persi quando si spegne il computer.
(volatilità)
• La sua velocità di accesso deriva dal fatto che gli accessi ai dati
avvengono in modo diretto (anziché cercarli in sequenza) tramite il
loro indirizzo. (velocità di accesso)
• Capacità : è il numero massimo di bit o byte che possono essere
memorizzati. La capacità della RAM è in ora misurata in gigabyte
(GB). (Attualmente le memorie RAM hanno una capacità dai 4 ai
32 GB )
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ALTRE MEMORIE : ROM E CMOS
ROM
È una memoria di sola lettura (Read Only Memory ) . I dati e le
istruzioni su una ROM sono permanenti.
• A cosa serve?
• In quanto : per avviare il computer sono necessarie alcune
istruzioni, che devono quindi rimanere fisse in memoria (la RAM
non può svolgere tale compito perché perde i dati quando il
computer viene spento)
• Queste istruzioni dicono al computer come accedere al disco rigido,
trovare il sistema operativo e caricarlo nella RAM. In seguito sarà la
RAM a memorizzare tutte le istruzioni successive per essere
eseguite dalla CPU.
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ALTRE MEMORIE : ROM E CMOS
CMOS
Anche le impostazioni di configurazione di un computer, quali
capacità delle memoria di massa, capacità di memoria (RAM), e le
configurazioni di visualizzazione necessitano di essere conservate in
modo permanente.
Queste informazioni sono memorizzate nella CMOS (Complementary
Metal Oxide Semiconductor) memoria.
Note : Il chip CMOS richiede pochissima energia elettrica per contenere i dati. Può essere
alimentato da una piccola batteria sulla scheda madre, o confezionato con il chip. La
batteria mantiene i dati sui CMOS quando il computer è spento.
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CACHE
• Un altro componente del microprocessore è la cache, una speciale
memoria ad alta velocità che memorizza i dati usati più
recentemente per accelerare il processo di esecuzione delle
istruzioni.
• Esistono due livelli per la memoria cache :
• Livello 1 (L1) : memoria cache o memoria cache primaria si
trova nella CPU in modo da fornire il più veloce accesso ai dati.
• Livello 2 (L2): memoria cache secondaria (più lenta della
prima), situata tra la RAM e la CPU (a volte nella CPU).
• Se i dati non si trovano su nessuna delle cache, questi verranno
prelevati dalla RAM.
• Oss : più i dati sono vicini alla CPU e più veloce sarà l’accesso
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LA CPU E LE ALTRE COMPONENTI
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REGISTRI
• Sono particolari
locazioni di memoria
alle quali è possibile
accedere in modo
molto veloce.
• Nella figura a fianco
sono riportati 3
principali registri:
• il registro
istruzioni (IR),
• il Program
Counter (PC),
• e il registro
accumulatore.
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IL REGISTRO PROGRAM COUNTER
• Il Program Counter (PC) contiene l' indirizzo
dell'istruzione corrente .
• Ogni volta che un'istruzione viene completata , il
contatore di programma avanza di una locazione di
memoria .
• In questo modo la CPU sa sempre dove trovare
l'istruzione successiva
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