Progetto sistemi

1. Microprocessore:
• CPU (CU, ALU)
La Motherboard è
parte essenziale
del calcolatore
elettronico, poiché
ne contiene e
supporta i
componenti
principali.

2. Il microprocessore, ovvero la
cosiddetta CPU (central
processing unit), rappresenta
l’elemento fondamentale
della struttura di un computer
nel modello di Von Neumann.
Curiosità
Questi «piedini» sono fatti in oro

3. Svolge tutte le funzioni fondamentali di processamento dei dati, come la
lettura da memoria e scrittura in memoria. La struttura interna (architettura)
è suddivisa in questo modo :
Control Unit (CU)
Arithmetic-Logic Unit (ALU)
Registri
Cache interna
Bus Interno
C
Microprocessore

4. Coordina e gestisce le operazioni interne dei vari blocchi in base ai segnali ricevuti
dall’esterno e alle istruzioni da eseguire, utilizza principalmente tre fasi:
FETCH (preleva)
DECODE (decodifica)
EXECUTE (esegue)
La CU determina il tipo
di istruzione che deve
essere eseguita.
La CU preleva
un’istruzione dalla
memoria. Il codice
operativo viene copiato
nel registro detto
Instruction Register.
La CU esegue l’istruzione (se
l’istruzione è aritmetica o
logica, è stata eseguita dalla
ALU).
CPU

5. É l'unità digitale preposta all'esecuzione di operazioni
aritmetiche o logiche. L'ALU è un elemento
fondamentale dei moderni microprocessori, ogni
microprocessore contiene almeno un'unità ALU al suo
interno. Le moderne CPU e GPU sono dotate di unità
ALU molto sofisticate, un singolo processore spesso
contiene più ALU. La CU gestisce l'ALU tramite segnali
di controllo che attivano le unità contenute dell'ALU. Le
ALU sono in grado di eseguire operazioni basilari come:
Operazioni aritmetiche su numeri interi;
Operazioni logiche (AND, OR, XOR);
Operazioni di scorrimento binarie tramite registri a
scorrimento.
A B
F D
R
CPU
Classico simbolo di un'ALU:
A e B sono gli operandi in
ingresso, R è il risultato, F
sono i segnali provenienti
dall'unità di controllo e D
sono i segnali di stato
dell'unità

6. Registro di stato
Segnala il verificarsi di
determinati eventi durante
la esecuzione del
programma. Ciascun bit
del registro è associato
ad un evento la cui
occorrenza è segnalata
dal valore assunto dal bit.
I bit del Registro di Stato
sono detti FLAG proprio
per la loro funzione di
segnalazione di eventi.
Altri flag:
Riporto, Overflow, Segno.
Sono utilizzati dalla CU
nelle operazioni di lettura
e scrittura dalla memoria
(che avvengono tramite il
Bus di Sistema)
Il Registro Dati contiene il
dato che deve essere
depositato o che è stato
prelevato dalla memoria.
Il Registro Indirizzi
contiene l’indirizzo della
locazione di memoria da
cui prelevare o su
cui depositare il dato.
Segnala l’eventuale
occorrenza di una condizione
di interruzione. Le
interruzioni sono particolari
eventi per cui il normale
flusso di esecuzione di un
programma viene interrotto.
Quando avviene un
interruzione questo registro
invia un segnale chiamato
Interrupt che avvia la
procedura di salvataggio dei
dati in modo che la CPU
possa riprendere il proprio
lavoro da dove era stato
interrotto.
Registri Dati e Indirizzi Registro delle Interruzioni
(Interrupt Register)
I registri sono piccole aree di memoria molto veloci e sono i seguenti 4:
CPU

7. Area di memoria nella quale sono inserite le istruzioni successive a quella in
corso di esecuzione; in questo modo si velocizzano le operazioni. È organizzata
su più livelli( L1,L2,ecc.) in base alla velocità di accesso e alla frequenza d’uso.
CPU

8. Collega tra loro le varie unità
funzionali (la CPU, la memoria e le
varie interfacce di I/O).
In ogni istante, il bus collega 2 unità
funzionali.
Il bus è sempre sotto il controllo
della CPU . Esistono 3 tipi di Bus :
Bus dati (bidirezionale);
Bus degli indirizzi (unidirezionale);
Bus di controllo (bidirezionale).
Parametri

9. I parametri principali che caratterizzano un microprocessore dall’altro
sono :

10. Numero di impulsi inviati dal generatore di clock a tutti i
dispositivi collegati alla scheda madre. Il clock è un
circuito presente sulla scheda madre che fornisce una
sequenza di impulsi. Tali impulsi servono a
sincronizzare tutti i dispositivi presenti sulla scheda
madre. Ogni volta che il microprocessore riceve un
impulso esegue un’operazione semplice o parte di
un’operazione più complessa e anche i dispositivi
esterni al microprocessore eseguono operazioni in
modo sincronizzato tra loro e con il microprocessore.
Spesso si associa la velocità di clock espressa in
Megahertz(MHz) o Gigahertz(GHz) alla velocità del
microprocessore; la misura corretta è ips ( istruzioni
per secondo o Mips)
Parametri

11. Numero di bit di dati che possono essere letti
o ricevuti in una singola operazione. Per
esempio il primo microprocessore poteva
eseguire operazioni su 4 bit in un solo
passaggio, quindi se, un’operazione
prevedeva dati su 8 bit, il microprocessore
prelevava 4 bit alla volta, eseguiva
l’operazione conservando il risultato,
prelevava gli altri 4 bit eseguiva una nuova
operazione e poi forniva il risultato finale
elaborando insieme i due blocchi da 4 bit.
Attualmente i microprocessori lavorano con
parallelismo fino a 64 bit.
Parametri
Questo è l’Intel 4004
costruito nel novembre del
1971.Aveva velocità 0,74
MHz. Il suo progettista fu un
italiano: Faggin Federico.

12. Numero di core dentro alla CPU. In base
al numero di core cambia anche il nome
e la potenza.
Dual core (2)
Esacore (6)
Optocore(8)
Dodecacore(12)
Questo qui è L’INTEL i7
5960x ed è un optocore
Parametri