Il cervello elettronico… la CPU!

Eccolo, il centro pulsante di ogni PC… l’elemento che per primo viene in mente ad ogni appassionato di tecnologia, nel momento in cui si parla di componenti hardware PC: la CPU.

Per iniziare… ovviamente CPU è un acronimo, che si riferisce alle parole Central Processing Unit.

È l’unità centrale di elaborazione, il cui scopo è di eseguire le istruzioni di qualsiasi programma, sia che si trovi memorizzato nella memoria ROM (in fase di boot), sia che si trovi memorizzato nella memoria centrale RAM (dopo che è stato caricato da una memoria di massa, come l’hard disk).

Durante l’esecuzione di un programma, la CPU legge e scrive direttamente nella memoria centrale.

Ma da cosa è composta la CPU? Andiamo a vederlo…

  1. Unità di controllo (CU – Control Unit): si occupa di caricare le istruzioni dalla RAM, decodificarle e trasferirle all’unità aritmetica e logica, in modo che vengano eseguite. Inoltre, si occupa di organizzare il lavoro delle altre unità di elaborazione.
  2. Unità aritmetica e logica (ALU – Arithmetic Logic Unit): è la parte che si occupa di eseguire le operazioni logiche e aritmetiche.
  3. Lo shifter: è collegato direttamente alla ALU e si occupa di “spostare” i bit all’interno del risultato del calcolo della ALU (si, perché la CPU ragiona in sistema binario, con serie di 1 e 0, disposti con un certo ordine).
  4. Registri interni: sono delle memorie interne alla CPU, con una velocità di lettura/scrittura e di accesso nettamente superiore rispetto alla RAM. L’insieme delle informazioni contenute all’interno dei registri, corrispondono allo stato della CPU in un certo istante.
  5. BUS interni: sono le “autostrade” interne alla CPU, ovvero sono i collegamenti tra le parti sopra citate, consentendo lo scambio di dati tra loro.

Inoltre, possono essere presenti all’interno della CPU (come componenti integrati), anche le seguenti unità ausiliarie:

  1. La FPU (Floating Point Unit): si occupa di eseguire operazioni in virgola mobile.
  2. La MMU (Memory Management Unit): gestisce le richieste di accesso, da parte della CPU, alla memoria.

Veniamo ora alla caratteristica principale della CPU, che viene valutata ogni qualvolta ci si trovi a sceglierla… la frequenza. Ma cosa si intende per frequenza di una CPU?

Per capirlo, dobbiamo dire che la CPU è un circuito digitale sincrono, ovvero che il suo stato cambia ogni volta che riceve un segnale di sincronismo.

Questo segnale è chiamato Clock e la velocità di un processore si valuta come velocità di clock.

La frequenza, che viene comunemente misurata in Gigahertz (GHz), indica il numero di commutazioni (o “cicli”) del segnale di Clock che il processore è in grado di eseguire nel tempo di 1 secondo.

Questo significa che, una CPU con una velocità di 3,2 GHz, è in grado di eseguire 3,2 miliardi di cicli in un secondo. Ogni ciclo, corrisponde ad una o più istruzioni di calcolo.

ne consegue che, con il termine frequenza, si intende quindi la quantità di istruzioni che un processore è in grado di eseguire in un secondo.

All’interno di ogni CPU, vi è un sistema di distribuzione che si occupa di portare il segnale di clock alle unità interne, sincronizzandole tutte.

Ma dove si trova la CPU in un PC? Fisicamente, la CPU si trova “incastrata” nella scheda madre, solitamente coperta da un dissipatore di calore.

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