I processori si trovano in molti dispositivi elettronici moderni, inclusi PC, smartphone, tablet e altri dispositivi portatili. Il loro scopo è quello di ricevere input sotto forma di istruzioni di programma ed eseguire trilioni di calcoli per fornire l’output con cui l’utente si interfaccerà.
Un processore include un’unità logica aritmetica e di controllo (CU), che misura la capacità in termini di:
- Capacità di elaborare istruzioni in un dato momento.
- Numero massimo di bit/istruzioni.
- Velocità relativa dell’orologio.
Ogni volta che viene eseguita un’operazione su un computer, come quando si modifica un file o si apre un’applicazione, il processore deve interpretare le istruzioni del sistema operativo o del software. A seconda delle sue capacità, le operazioni di elaborazione possono essere più veloci o più lente, e hanno un grande impatto su quella che viene chiamata la “velocità di elaborazione” della CPU.
Ogni processore è costituito da una o più unità di elaborazione individuali chiamate “core”. Ogni core elabora le istruzioni di un singolo compito di calcolo a una certa velocità, definita come “velocità di clock” e misurata in gigahertz (GHz). Poiché aumentare la velocità di clock oltre un certo punto è diventato tecnicamente troppo difficile, i computer moderni ora hanno diversi core di processore (dual-core, quad-core, ecc.). Lavorano insieme per elaborare istruzioni e completare più compiti allo stesso tempo.
I moderni computer desktop e portatili ora hanno un processore separato per gestire il rendering grafico e inviare l’output al dispositivo di visualizzazione del monitor. Poiché questo processore, la GPU, è specificamente progettato per questo compito, i computer possono gestire tutte le applicazioni che sono particolarmente impegnative dal punto di vista grafico come i videogiochi in modo più efficiente.
Un processore è composto da quattro elementi di base: l’unità logica aritmetica (ALU), l’unità a virgola mobile (FPU), i registri e le memorie cache. L’ALU e la FPU eseguono operazioni aritmetiche e logiche di base e avanzate sui numeri, e poi i risultati vengono inviati ai registri, che memorizzano anche le istruzioni. Le cache sono memorie piccole e veloci che immagazzinano copie di dati per un uso frequente, e agiscono in modo simile a una memoria ad accesso casuale (RAM).
La CPU svolge le sue operazioni attraverso i tre passi principali del ciclo delle istruzioni: fetch, decode, ed execute.
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Fetch: la CPU recupera le istruzioni, di solito da una RAM.
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Decodifica: un decodificatore converte l’istruzione in segnali agli altri componenti del computer.
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Esegui: le istruzioni ora decodificate sono inviate ad ogni componente in modo che l’operazione desiderata possa essere eseguita.