Il microprocessore è un circuito integrato
installato su un minuscolo pezzo di silicio. E’ installato su uno speciale zoccolo saldato sulla scheda madre detto socket. Contiene milioni di transistor, che sono collegati tra loro mediante tracce estremamente fini di alluminio. Risulta composto da un’unità di controllo (CU=Control Unit) e da un’unità aritmetico-logica (ALU= Arithmetic Logical Unit).
L’unità di controllo sovrintende al funzionamento della CPU stessa e gestisce una a una, in un corretto ordine, le istruzioni che essa deve svolgere (stabilisce quali operazioni devono
essere eseguite). Essa serve da coordinamento e controllo sull’esecuzione dei programmi e sulle periferiche, impartendo i comandi che servono ad ottenere ciò che viene richiesto tramite il software. L’ALU invece esegue le operazioni logiche ed aritmetiche contenute nelle istruzioni che compongono i programmi ottenendo il risultato che viene poi memorizzato in una determinata cella di memoria.
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Gli elementi di memoria della CPU si chiamano registri, cioè sequenze di celle di memoria nelle quali si può leggere e scrivere. Per indicare la velocità di elaborazione di un processore viene utilizzata la frequenza di clock. In pratica l’unità di governo o di controllo fornisce all’unità di elaborazione i segnali elettrici che attivano i diversi dispositivi di memoria e di operazione.
Questi segnali vengono forniti in sincrono con un orologio interno della macchina chiamato appunto clock. Ad ogni scatto del clock viene inviato un segnale. In pratica il ritmo di lavoro del microprocessore viene cadenzato da un segnale elettrico (clock) costituito da rapidissimi impulsi che si ripetono centinaia di milioni di volte per secondo. Ad ogni ciclo del clock corrisponde l’esecuzione di una istruzione elementare. La velocità del clock, e quindi del processore, si misura in Megahertz, cioè milioni di impulsi per secondo o Giga hertz, miliardi di impulsi per secondo.
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Quanto maggiore è la frequenza con cui questi segnali vengono generati, tanto maggiore è la velocità di elaborazione del processore. Uno dei primi processori realizzati da Intel, l’8086, lavorava ad una frequenza di clock pari a 4,77 Mhz (cioè 4,77 milioni di cicli per secondo), mentre i computer più recenti raggiungono frequenze pari a 4000 Mhz. Il clock interno è il ritmo con cui vengono eseguite le istruzioni e determina la velocità complessiva della CPU, mentre la frequenza esterna o di sistema o clock esterno determina a quale velocità la CPU accede alla cache e alla memoria RAM (Front Side Bus). A volte il processore è integrato con la scheda madre, ma di solito è separato per consentire di sceglierne la potenza. E’ quasi sempre nascosto sotto un dissipatore di calore o una piccola ventola.
La CPU è composta da un insieme di elementi, collegati tra di loro da uno o più bus interni, ovvero bus di comunicazione ricavati dallo stesso elemento di silicio della CPU:
- l’unità aritmetico logica (ALU);
- l’unità di controllo (CU);
- l’unità floating point (FPU).