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Anche i computer hanno un cuore

Ben ritrovati! La nostra rubrica è pronta per parlarvi di un’altra componente del pc: la CPU. Di cosa si tratta? Del cuore di un computer. La CPU è cioè il suo processore, luogo di elaborazione dei dati di ogni dispositivo. Si comincia a parlare di CPU (Central Processing Unit) nel 1958 quando si progetta di unire nello stesso cabinet (case-contenitore di tutte le parti del dispositivo) due processori distinti tra loro: ALU (unità aritmetica logica) e l’unità di controllo. L’insieme di questi due processori è la CPU. Nel 1958 quest’ultima aveva la grandezza di un armadio di medie dimensioni ed era slegata dal resto del dispositivo. La prima CPU prendeva il nome IBM709. Nel 1968 l’italiano Federico Faggin sperimenta la tecnologia LSI che permette di inserire la CPU in un chip di piccole dimensioni.

Dal punto di vista della sua architettura fisica la CPU si presenta come la componente tecnologicamente più avanzata, al cui interno vi sono meccanismi molto complessi, paragonabili agli ingranaggi di un orologio. Esistono due architetture logiche interne di CPU: quella di Von Neumann e quella di Harvard.
Per spiegare la differenza tra le due è indispensabile sapere che la CPU quando lavora presenta istruzioni e memoria. Nel caso dell’architettura di Von Neumann istruzioni e memoria viaggiano sullo stesso canale (chiamato BUS). Ciò significa che quando una CPU carica un’istruzione non può contemporaneamente caricare anche un dato. Tradotto? Operazioni lente. Nel caso dell’architettura di Harvard vi sono, invece, due Bus paralleli; istruzioni e memoria sono distinte e viaggiano contemporaneamente su canali diversi. Ciò significa operazioni molto più veloci.

Oggi, quale architettura logica troviamo in una CPU?
Al suo interno è costituita da un circuito Harvard poiché più veloce, mentre esternamente presenta un’architettura Neumann poiché dialoga con memorie molto più lente e un’architettura dalla potenza più elevata sarebbe inutile.

Per quanto riguarda i componenti logici, la CPU ha una logica che comprende tre operazioni di base: leggere (fetch), decodificare (decode) ed eseguire (execute). Queste tre azioni costituiscono il ciclo macchina, ossia quante volte, in un secondo, la CPU legge, decodifica ed esegue. Il numero di cicli macchina al secondo sono gli HERTZ (HZ).
I cicli macchina che una CPU riesce a svolgere sono proporzionali alle sue architetture. Per spiegare tutto ciò è utile paragonare la CPU a un’automobile che percorre un tratto di strada con una curva. Quest’ultima, per non andare fuori strada, non può superare una certa velocità, e se questa viene superata le gomme si riscaldano e sbanda.
La CPU, in questo senso, si presenta proprio come un’automobile in corsa. Anche la CPU, infatti, nell’eseguire il ciclo macchina deve sottostare a limiti di frequenza, atti al mantenimento della sicurezza. Se questi limiti risultano superati, come la macchina sbanda, la CPU diviene instabile e si riscalda. Si parla di OVERCLOCKING: azione volontaria destinata ad un aumento (consigliato solo per utenti esperti) della frequenza di elaborazione dati. Con l’aumento della frequenza la CPU si surriscalda, come le gomme dell’automobile di prima. Entrano qui in gioco i dissipatori dei processori, la cui funzione è di tutela termica; ma dei dissipatori parleremo, nello specifico, tra un paio di articoli.
Un’altra domanda:che cosa sono i processori MULTICORE (DUALCORE, CORE2DUO, QUADCORE, SIXCORE…)? Si tratta dell’unione di più processori, i quali lavorano insieme allo stesso livello. Il primo MULTICORE della storia è stato inventato nel 2005, denominato CELL, utilizzato solo nelle sale server (server farm). Grazie all’evoluzione della tecnologia e alla miniaturizzazione dell’architettura interna della CPU si è riusciti a inserire più cuori (core) all’interno della stessa CPU. E’ proprio il caso di dire: “anche i computer hanno un cuore”, anzi… più cuori!
Per qualsiasi comunicazione, domanda, richiesta o proposta scrivi all’indirizzo mail Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Stefano e Alice – HkStyle.it

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