NOZIONI BASE DEL PROCESSORE (CPU)

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1 NOZIONI BASE DEL PROCESSORE (CPU) Il processore di un computer è di solito indicato come il microprocessorea 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 CentralProcessing Unit(CPU). Il suo lavoro consiste nell eseguireuna serie di istruzioni macchina. 1

2 CPU : COME ESEGUE LE ISTRUZIONI? Le istruzioni sono memorizzate nella memoria del computer, la RAM (RandomAccess Memory), che vedremo meglio nelle prossime diapositive. La CPUha 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. 2

3 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) decodificail significato dell'istruzione e invia i dati necessari dalla memoria alla ALU. 3. Execute(esegue)-L unità di controllo (CU) ordina alla ALUdi eseguire le eventuali operazioni matematiche e/o logiche. 4. Store(memorizza)-Il risultato del calcolo viene salvato. 3

4 CPU : ESEMPIO DI ESECUZIONE DI UNA ISTRUZIONE 4

5 RAM RAM(RandomAccess 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 necessariper eseguire programmi in un dato momento. (temporaneità) I dati nella RAM vengonopersi 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 massimodi 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 ) 5

6 ALTRE MEMORIE : ROM E CMOS ROM È una memoria di sola lettura (ReadOnlyMemory). 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 fissein 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. 6

7 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. 7

8 CACHE Un altro componente del microprocessore è la cache,una speciale memoria ad alta velocità che memorizza i dati usati più recentementeper accelerare il processo di esecuzione delle istruzioni. Esistono due livelli per la memoria cache : Livello 1 (L1): memoria cacheo memoria cache primariasi 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 8

9 LA CPU E LE ALTRE COMPONENTI 9

10 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. 10

11 IL REGISTRO PROGRAM COUNTER Il ProgramCounter(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 11