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IL MODELLO DI CPU

COMPONENTI DELLA CPU

Il termine CPU è l’acronimo di control processor unit e l’abbiamo definito in generale come l’organo

preposto al controllo delle operazioni, che vengono svolte dal calcolatore. Volendo entrare più nello specifico, la CPU è

l’insieme dell’unità di controllo e dell’unità logico aritmetica, unito ai registri e le connessioni necessarie per il

funzionamento dell’intero dispositivo. Tuttavia, il termine è utilizzato anche come sinonimo di processore.

Solitamente le accezioni che si danno sono:

• in generale per indicare un qualsiasi apparato, che esegue un processo;

• riferito all’hardware è sinonimo di CPU;

• in senso stretto è l’unità di controllo.

Una specifica esauriente è data non solo dalle componenti, ma anche dal tipo di linguaggio macchina che

viene utilizzato e dalle definizioni di alcune componenti hardware. Principalmente il processore si articola in:

• unità di controllo;

• registri macchina;

• collegamento con la memoria centrale;

• collegamento con la memoria di massa;

• collegamento con l’I/O;

• unità logico-aritmetica. MA MB

PC O1 O2

RI registri

macchina U

RU D

• Il memory address (MA) comunica alla memoria l’indirizzo del dato o dell’istruzione da elaborare;

• il memory buffer (MB) è il registro in cui sono memorizzati i dati da e per la memoria;

• il registro input (RI) provvede al transito dei dati dalla periferia al processore o alla memoria;

• il registro output (RO) è invece preposto al transito dei dati verso l’uscita;

• il program counter (PC) memorizza l’indirizzo di memoria dell’istruzione da eseguire;

• i registri dell’ALU (O1, O2, U) sono atti alla registrazione dei dati l’ingresso e d’uscita dell’ALU;

• il registro D, che ha il compito di memorizzare l’istruzione in esecuzione da parte del processore.

Il processore tratta diversi tipi di informazioni. Essi possono essere istruzioni, indirizzi di memoria da cui

prelevare o in cui mettere dati oppure istruzioni, o, infine, dati da elaborare quali tipi logici, aritmetici, caratteri. I

registri del processore e quelli delle sezioni di interfaccia verso la memoria, l’ALU e l’input/output sono caratterizzati da

una propria lunghezza, espressi in byte e dimensionata appositamente sul tipo di dato che il registro deve contenere.

PARALLELISMO DEI TRASFERIMENTI

Il processore trasferisce i dati al suo interno con un parallelismo che è solitamente coincidente con la

lunghezza dei registri corrispondenti. Proprio per questa ragione uno dei parametri, di cui possiamo far uso per

classificare un processore è il numero k di bit di cui sono composti i registri dati, coincidente con il parallelismo dei

trasferimenti interni. Un altro tipo di classificazione, tuttavia, è possibile effettuarla sulla struttura e sulla codifica di

dati ed istruzioni: infatti vi sono processori a voci e processori a caratteri.

Nei processori a voce, tutte le parole sono della medesima lunghezza solitamente di 32-36 bit. Infatti in tale

lunghezza è possibile rappresentare un’istruzione, un dato in virgola fissa o mobile o un array di bit, il che non

presenta alcun problema per il trattamento dei dati numerici, ma costituisce un ostacolo per il trattamento di dati che

per loro natura sono di lunghezza variabile. Il processore a voci è stato progettato in modo che tutte abbiano la stessa

struttura o strutture strettamente simili.

In un processore a caratteri, viceversa, si assume la lunghezza delle parole-macchina variabile e comunque

multipla di un byte. Le parole possono essere di 8, 16, 32, 64 bit e l’hardware deve, caso per caso, individuarne la

lunghezza. Tale struttura introduce inutili appesantimenti per il trattamento di dati numerici, in quanto questi

assumono in ogni caso lunghezza costante, ma si presta in special modo per il trattamento di stringhe di caratteri. Il

sistema a caratteri ottimizza lo spazio in bit complessivamente adoperato.

’ -

L UNITÀ LOGICO ARITMETICA E I TIPI DI DATO

L’ALU o unità logico-aritmetica svolge operazioni di tipo logico ed aritmetico. Questo dispositivo può essere

innestato direttamente nel processore o, in modelli evoluti, è possibile ritrovarlo in un apparato del tutto

indipendente e collegato al processore.

Quest’unità è schematizzata mediante due registri di ingresso O1 ed O2, che contengono due operandi di

un’operazione binaria e il registro di uscita U, che invece memorizza il risultato dell’operazione.

O1 O2

U


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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in ingegneria informatica
SSD:
A.A.: 2013-2014

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher cecilialll di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Calcolatori elettronici I e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Napoli Federico II - Unina o del prof Mazzocca Nicola.

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