PROCESSORE
Il processore, o CPU (Central Processing Unit, unità centrale di calcolo), è il cervello del computer e
la sua funzione è quella di eseguire i programmi contenuti nella memoria principale prelevando le
loro istruzioni, esaminandole ed eseguendole una dopo l’altra. I componenti sono connessi tra di
loro mediante un bus, cioè un insieme di cavi paralleli sui quali vengono trasmessi indirizzi, dati e
segnali di controllo. I bus possono essere esterni alla CPU per connetterla alla memoria e ai
dispositivi di I/O, oppure interni. La CPU si compone di tre parti distinte: l’unità di controllo, l’unità
aritmetico-logica e i registri. L’unità di controllo si occupa di prelevare le istruzioni dalla memoria
principale e di determinarne il tipo; invece, l’unità aritmetico-logica (ALU) si occupa di eseguire le
operazioni necessarie per portare a termine l’esecuzione delle istruzioni. Infine, i registri
rappresentano una piccola memoria ad alta velocità, utilizzata per memorizzare i risultati
temporanei e alcune informazioni di controllo. Ciascun registro, quindi, ha una funzione e una
dimensione predefinite. Il registro più importante è il PC (Program Counter, contatore di
istruzioni), che punta alla successiva istruzione che dovrà essere prelevata per l’esecuzione. Un
altro registro molto importante è il IR (Instruction Register, registro istruzione corrente), che
contiene l’istruzione attualmente in esecuzione.
I registri (generalmente da 1 a 32) e la ALU, connessi tra di loro dai bus, formano il percorso dati
(data path). I registri alimentano due registri di input della ALU che mantengono i dati di ingresso
della ALU mentre questa è occupata nell’esecuzione di alcune computazioni. La ALU, in seguito,
esegue alcune semplici operazioni sui suoi input, ad esempio addizioni e sottrazioni, e genera un
risultato che viene memorizzato in un apposito registro di output. Questo valore, poi, può essere
successivamente immagazzinato in uno dei registri della CPU che, volendo, può essere copiato in
memoria in un secondo momento. Esistono due diversi tipi di istruzioni: le istruzioni registro-
memoria e le istruzioni registro-registro. Le istruzioni registro-memoria permettono di prelevare
parole di memoria, cioè unità di dati, per portarle all’interno dei registri, dove sono utilizzabili, ad
esempio, come input della ALU per effettuare istruzioni successive. Altre istruzioni registro-
memoria permettono, invece, di copiare i valori dei registri nella memoria. Le istruzioni registro-
registro, invece, sono le istruzioni che prelevano, ad esempio, due operandi dai registri, li porta
all’interno dei registri di input della ALU, esegue su di loro una qualche operazione e ne memorizza
il risultato in uno dei registri. Questo processo si chiama ciclo del percorso dati e rappresenta il
cuore della maggior parte delle CPU.
La CPU esegue ciascuna istruzione compiendo una sequenza di piccoli passi che prende il nome di
ciclo esecutivo delle istruzioni, o ciclo di prelievo-decodifica-esecuzione. Nello specifico, questo
processo consiste nel prelevare la successiva istruzione dalla memoria per portarla nell’IR,
modificare il PC per farlo puntare all’istruzione seguente, determinare il tipo dell’istruzione
appena prelevata, se l’istruzione usa una parola in memoria determinare dove si trova, se
necessario prelevare la parola per portarla in un registro della CPU, eseguire l’istruzione e tornare
al primo punto per iniziare l’esecuzione dell’istruzione successiva.
