prof. ing. Paolo Bidello
AA 2005/2006
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Caratteristiche e funzionamento del Processore e della Memoria RAM, Appunti di Elementi di Informatica
Le note di lezione di Prof. Paolo Bidello per il corso di Informatica delanno accademico 2005/2006. Esso tratta dei principali argomenti riguardanti il processore e la memoria RAM, incluse le loro caratteristiche essenziali come bit interni, frequenza, performance, BUS, memorie cache, e la memoria RAM stessa come memoria ad accesso casuale, volatile, veloce e costosa. Il documento inoltre include una sezione sui tempi medi di accesso e l'importanza della memoria cache per ottimizzare i tempi di elaborazione.
Tipologia: Appunti
2019/2020
1 / 20
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Promemoria degli argomenti Interventi #3 e #
prof. ing. Paolo Bidello
Argomenti della 3
a
e 4
a
lezione
(^) Il Processore (^) Caratteristiche dei processori (^) Bit (^) Frequenza (^) Performance (^) La memoria RAM (^) Caratteristiche della memoria RAM (^) BUS (^) Memorie Cache
prof. ing. Paolo Bidello
Processori
prof. ing. Paolo Bidello
Caratteristiche essenziali
(^) Bit interni (^) Questa caratteristica determina la “portata” delle informazioni che possono essere gestite dal processore in ogni ciclo (^) Esempio: una parola di 64 bit viene spezzata da un processore a 32 bit interni in due; da un processore a 16 bit in quattro
prof. ing. Paolo Bidello
Unità di misura della frequenza
(^) Il numero di eventi nell’unità di tempo è misurata in Hz (Hertz) (^) Un Hertz corrisponde ad un evento per secondo (^) Multipli dell’Hertz sono: (^) Il kHz=1.000 Hz (^) Il MHz=1.000.000 Hz (^) Il GHz=1.000.000.000 Hz
prof. ing. Paolo Bidello
Performance dei processori
(^) La performance di un processore è dipendente dalla “portata” e dal “ritmo” con il quale processa le informazioni (^) Quanto maggiore è il numero di bit interni e la frequenza, migliore sarà la sua performance
prof. ing. Paolo Bidello
La memoria RAM
prof. ing. Paolo Bidello
La memoria RAM
(^) RAM: Random Access Memory, memoria ad accesso casuale (^) Casuale: il tempo di accesso ad una qualsiasi informazione contenuta nella RAM è mediamente il medesimo cioè non dipende dalla sua posizione (^) L’accesso casuale alle informazioni è intrinsecamente più veloce dell’accesso sequenziale
prof. ing. Paolo Bidello
BUS
(^) Sono i “canali” attraverso i quali si trasmettono le informazioni dalle periferiche (vedi come periferica anche la RAM) al processore (^) Il parallelismo del flusso influenza la “quantità” di informazioni che vengono trasmesse nell’unità di tempo
prof. ing. Paolo Bidello
BUS di sistema
(^) E’ il BUS principale che collega direttamente RAM e Processore (^) Nei primi PC in commercio il BUS era caratterizzato da un parallelismo a 8bit (^) Nei PC più moderni il parallelismo del BUS arriva fino a 64bit
prof. ing. Paolo Bidello
Memoria Cache
(^) Per quanto brevi siano i tempi medi di accesso alle informazioni in RAM e maggiore il parallelismo dei BUS, i processori moderni devono inutilmente spendere cicli di clock in attesa che arrivino le informazioni da processare (^) A partire dagli 80486, i processori sono muniti di piccole zone di memoria interna ( cache ) ad accesso molto veloce nelle quali vengono immagazzinate le informazioni usate più frequentemente in modo da ottimizzare i tempi di elaborazione
prof. ing. Paolo Bidello
Cache di primo livello
(^) Le memorie cache direttamente integrate nei processori si dicono di primo livello ( 1LCache ) (^) Ammontano a pochi byte (fino a 64kB o poco più) (^) Presentano tempi medi di accesso molto bassi (tra 15 e 20ns)
prof. ing. Paolo Bidello
Tempi medi di accesso
Registri interni alla CPU Memoria cache 1L Memoria cache 2L Memoria RAM tempo di accesso disponibilità
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Qualche domanda
(^) Prova a descrivere le principali caratteristiche di un processore (^) Cos’è una memoria RAM? (^) Da cosa dipendono le performance di un PC? (non pensare solo al processore!) (^) A che serve la Memoria Cache?