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Il processore . Caratteristiche, Schemi e mappe concettuali di Informatica

Sintesi sul processore e caratteristiche

Tipologia: Schemi e mappe concettuali

2022/2023

Caricato il 18/07/2024

vincenzo-marinelli-4
vincenzo-marinelli-4 🇮🇹

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IL PROCESSORE
IL PROCESSO DI ELABORAZIONE
Il processore costituisce l’elemento fondamentale di un elaboratore, poiché elabora
i dati provenienti dalle varie unità in base ai comandi che gli sono dati; la sua
capacità di elaborare grandi quantità di dati deriva dalla velocità con la qual esegue
operazioni relativamente semplici realizzate su silicio, con circuiti molto piccoli e
veloci (il circuito completo di un microprocessore ha dimensioni di un cubo di silicio
di qualche millimetro di lato). Le dimensioni esterne complessive, che diventano di
pochi centimetri di lato, sono dovute alla necessità do collegare il circuito principale
con circa 200 collegamenti esterni. Le operazioni che un microprocessore compie
sono principalmente: Somma (le altre operazioni sono trasformate in somma con
schemi matematici, grazie alle proprietà dei numeri binari) Spostamento dati
Controllo delle memorie e delle periferiche collegate con il bus Per poter
comunicare con gli altri dispositivi il microprocessore ha la necessità che questi
siano sincronizzati, vale a dire eseguano delle operazioni e comunicano con il
microprocessore in istanti predefiniti. Questa sincronizzazione è realizzata
utilizzando un segnale elettronico comune a tutti i dispositivi elettronici: il clock. E’
un segnale costituito da impulsi elettrici di ampiezza e frequenza costanti; se un
dispositivo termina l’esecuzione di un’operazione nell’intervallo di tempo tra un
impulso e l’altro, potrà fornire i risultati agli altri dispositivi solo quando giungerà
l’impulso successivo.
VELOCITA’ DI ELABORAZIONE
La velocità di elaborazione di un microprocessore dipende prevalentemente da:
Numero di bit che è in grado di elaborare contemporaneamente (parallelismo dei
dati) Frequenza del clock Struttura interna del microprocessore Numero di
unità di elaborazione (core integrati) Velocità delle periferiche collegate al
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IL PROCESSORE

IL PROCESSO DI ELABORAZIONE

Il processore costituisce l’elemento fondamentale di un elaboratore, poiché elabora i dati provenienti dalle varie unità in base ai comandi che gli sono dati; la sua capacità di elaborare grandi quantità di dati deriva dalla velocità con la qual esegue operazioni relativamente semplici realizzate su silicio, con circuiti molto piccoli e veloci (il circuito completo di un microprocessore ha dimensioni di un cubo di silicio di qualche millimetro di lato). Le dimensioni esterne complessive, che diventano di pochi centimetri di lato, sono dovute alla necessità do collegare il circuito principale con circa 200 collegamenti esterni. Le operazioni che un microprocessore compie sono principalmente: • Somma (le altre operazioni sono trasformate in somma con schemi matematici, grazie alle proprietà dei numeri binari) • Spostamento dati • Controllo delle memorie e delle periferiche collegate con il bus Per poter comunicare con gli altri dispositivi il microprocessore ha la necessità che questi siano sincronizzati, vale a dire eseguano delle operazioni e comunicano con il microprocessore in istanti predefiniti. Questa sincronizzazione è realizzata utilizzando un segnale elettronico comune a tutti i dispositivi elettronici: il clock. E’ un segnale costituito da impulsi elettrici di ampiezza e frequenza costanti; se un dispositivo termina l’esecuzione di un’operazione nell’intervallo di tempo tra un impulso e l’altro, potrà fornire i risultati agli altri dispositivi solo quando giungerà l’impulso successivo. VELOCITA’ DI ELABORAZIONE La velocità di elaborazione di un microprocessore dipende prevalentemente da: • Numero di bit che è in grado di elaborare contemporaneamente (parallelismo dei dati) • Frequenza del clock • Struttura interna del microprocessore • Numero di unità di elaborazione (core integrati) • Velocità delle periferiche collegate al

microprocessore Parallelismo dei dati La possibilità di eseguire operazioni con molte cifre consente al microprocessore di elaborare dati senza dover suddividere gli elementi da elaborare in più dati Velocità di clock Maggiore è la frequenza di clock, più velocemente saranno eseguite le operazioni; l’aumento della frequenza è limitato dalla disposizione interna ed esterna dei collegamenti e degli elementi che costituiscono il microprocessore. Inoltre l’aumento della frequenza fa aumentare notevolmente il calore emesso dal microprocessore, che quindi deve essere opportunamente raffreddato. Struttura interna Nel corso dell’evoluzione del microprocessore sono stati sviluppati circuiti che riescono ad eseguire più operazioni contemporaneamente, velocizzando il funzionamento complessivo. Inoltre i collegamenti interni del microprocessore sono stati ottimizzati rendendo più veloce il collegamento tra i vari circuiti. Numero di core Dal 2005 la corsa all’aumento della frequenza di clock si è fermata a causa dei notevoli problemi di raffreddamento. Si è preferito integrare su un unico dispositivo più microprocessori che si suddividono il compito di elaborare i dati, ma esternamente si ha un’unica CPU che lavora molto più velocemente. Velocità delle periferiche Uno dei problemi che storicamente ha interessato gli elaboratori è la notevole differenza di velocità tra il microprocessore e le periferiche. In particolare la memoria interna è quella che ha il maggior scambio di dati con il microprocessore; se è relativamente lenta, il microprocessore dovrà attendere che la memoria legga o scriva i dati che scambia con esso rallentandone il funzionamento. Si ha il fenomeno del “collo di bottiglia”, dove la velocità complessiva dell’operazione dipende dal dispositivo più lento coinvolto. Le periferiche esterne hanno dei limiti fisici dovuti al loro funzionamento (elementi meccanici o esigenze circuitali), ma per le memorie si è cercato di risolvere il problema inserendo all’interno del microprocessore una memoria piccola, estremamente veloce (memoria cache interna), ma anche costosa sia economicamente sia in termini di spazio occupato all’interno del granello di silicio che costituisce il microprocessore.