La cpu (central processing unit).
La cpu è l’unità centrale di elaborazione dati di un pc in un certo senso aiutato dalla memoria, ed il suo compito è leggere le istruzioni dalla memoria per poi eseguirle.
Architettura:
La cpu può essere di due diverse architetture:
-Architettura Von Neumann, la più classica usata più comunemente su quasi tutti i processori che legge i dati direttamente su una sola memoria in cui risiedono.
-Architettura Von Harvard, meno usata ma più performante perché i dati risiedono in due memorie (non necessariamente uguali….)separate quindi puo eseguire due operazioni contemporaneamente.
Ogni CPU è composta da:
-un unità aritmetico logica(ALU) che si occupa di eseguire le operazioni aritmetiche.
-un unità di controllo che si occupa di leggere le istruzioni dalla memoria e di eseguirle scrivendo l’istruzione eseguita nel suo registro o nella memoria.
-dei registri, piccole locazioni di memoria nella stessa cpu che puo accederci molto più rapidamente che alla memoria.
Una qualsiasi cpu deve gestire le operazioni collegandole con il resto del sistema: perciò è dotata di bus(canali) interni che si occupano di collegare i vari registri(il quale numero corrisponde allo stato della cpu stessa), unità di controllo, ALU e memoria.
Sequenza operativa CPU:
-Acquisizione dell’istruzione: il processore prende l’istruzione da elaborare dalla memoria(se non risiede nella sua cache che approfondirò in seguito….).
-Decodofica:viene determinata quale operazione deve essere eseguita.
-Esecuzione: viene eseguita l’operazione desiderata.
Cosa è importante in una CPU???
In una Cpu ha molta importanza la sua velocità di clock, la capacità di di un’unità di calcolo di eseguire una o più operazioni nell’unità di tempo, ed è espressa in hertz e i suoi multipli(khz,mhz,ghz ecc…).Questa velocità di clock di una cpu è data da fsb(Front Side Bus) x moltiplicatore.Questi parametri possono essere modificati quindi o underclockati(abbassamento prestazioni) o overclockati(innalzamento prestazioni), questo passaggio ha i suoi vantaggi e i suoi svantaggi.
Ma in una cpu ha molta importanza anche la cache, un gruppo di dati temporanei memorizzati nella stessa cache a cui la cpu puo accederci molto velocemente per verificarne se il dato che gli serve ci sia, se non c’è la cpu fa accesso alla memoria principale.
Attualmente le cache sono multi livello, questo significa che le cpu moderne utilizzano livelli multipli di cache piccole e veloci, invece di quelle molto grandi ma lente, infatti una cache molto grande ma lenta può essere meno vantaggiosa di una cache piccola ma veloce, per superare questo problema quindi si è adottato il metodo della cache multi livello.
Quindi la scelta di una buona cpu va fatta attentamente, infatti bisogna vedere anche l’utilizzo che ci si vuol fare. Se uno vuole fare over clock deve vedere attentamente tutte le cpu in mercato e decidere la più adatta all’oc e alle sue esigenze….
Infatti cpu con front side bus molto alto sono svantaggiate in oc di cpu con fsb più basso, anche a default una cpu con fsb più alto ha prestazioni migliori……
CPU INTEL
Processo produttivo
Intel attualmente è il maggiore produttore di microprocessori, infatti gran parte dei pc odierni utilizzano i loro prodotti insieme al suo rivale amd.
L’evoluzione dei processori non è il solo obiettivo di queste grandi aziende produttrici di microprocessori, ma anche il processo produttivo. Negli ultimi anni le dimensioni dei transistor diminuiscono drasticamente e questa cosa consente un utilizzo maggiore di essi negli stessi processori quindi di poter impiegare clock sempre più alti. Infatti anni fa c’erano processori che avevano una frequenza di clock molto bassa avendo pochi transistor, e un processo produttivo altissimo quindi i processori consumavano moltissimo. Adesso i processori odierni(core 2 duo,core 2 extreme,quad core) utilizzano un processo produttivo a 65 nm e frequenze molto alte. A fine 2007 il processo produttivo verrà diminuito ancora arrivando a 45nm con i core 2 extreme yorkfield.
Sviluppo nuova architettura
Il processo di evoluzione dei processori in termini di prestazioni deve andare di pari passo con il processo evolutivo dell’architettura dello stesso processore.
Per adesso Intel ne introduce una nuova ogni 2 anni.
CPU Multi core
Negli ultimi anni sono entrati in commercio i processori multi core, più o meno nel 2006. Un enorme vantaggio è che in un dual core ci sono quindi 2 core che lavorano contemporaneamente e questo è un enorme vantaggio, molto più vantaggioso di una sola cpu che ha una frequenza altissima, cioè fino a qualche tempo fa i programmi non sfruttavano il secondo core che rimaneva li inutilizzato, invece adesso i programmi si stanno adeguando, e quindi i dual core hanno prestazioni molto maggiori dei single core, sia nel multitasking, sia nelle applicazioni.
Queste cpu multi core uniscono 2 o più processori indipendenti, cache, e cache controller in un singolo package(alloggiamento processore). Questa strategia consente di aumentare la potenza di calcolo senza aumentare le frequenze di lavoro, a tutto vantaggio del calore dissipato.
Le due principali aziende produttive di processori, AMD Intel, nel 2005, sono state costrette ad utilizzare questo approccio di processori multi core viste le temperature raggiunte dai processori single core in quell’anno, considerando poi che aumentare il clock di quei processori diventava sempre più difficile.
Al momento esistono 3 tipi di realizzazione:
-Die Singolo: combinazione di due core su un singolo Die.
-Die Doppio: combinazione di due Die nel singolo package collegati da collegamenti esterni.
-Die Monolitico: è quello usato attualmente e quello che garantisce migliori prestazioni in una cpu multicore.
Il Die è il blocco di silicio al centro del processore che contiene il core.
Questi approcci comportano comunque vantaggi e svantaggi, uno di questi è la gestione della cache che se gestita bene diventa un vantaggio.
Nei processori multi core a Die singolo(i primi), ogni core manteneva la propria indipendenza e quindi la cache L2 era sdoppiata e ogni core ne possedeva una propria parte quindi se un core voleva accedere ai dati memorizzati nella cache dell’altro bisognava trasferire i dati attraverso un bus con il rischio di saturarlo.
Nei processori a Die doppio dove la cache era separata e questo qui era un bel inconveniente sia economico sia prestazionale.
Infine nei processori a Die monolitico tutte le lacune presenti nei due precedenti approcci sono state superate, quindi la cache in questo approccio è condivisa quindi ogni core puo accedere alla totalità della cache lasciando libero il bus di sistema che può limitarsi a far transitare i dati da, e per, la memoria ram.
Per i quad più o meno è lo stesso discorso dei dual tranne che per il fatto che un quad non è un vero e proprio processore a 4 core in un Die monolitico ma è un processori costituito da due dual costruito a Die monolitico e messi insieme a Die doppio. La cache nei quad è separata ciascuna delle quali è condivisa da una coppia di core anche se in futuro si dovrebbe sistemare tutto in un Die monolitico e questo porterebbo ad un aumento prestazionale enorme.
Edited by DjSamu93 - 13/4/2009, 10:45
