Il funzionamento della cpu e la memoria cache

Appunti nella forma sintetica di slides che si concentrano sul funzionamento della cpu (unità di elaborazione centrale di un calcolatore) e delle memorie cache. Una volta caricata nella memoria centrale un’intera sequenza di istruzioni (il programma), l’unità di controllo presente nella cpu prende in considerazione la prima istruzione, la interpreta e ordina all’unità aritmetico-logica di eseguirla. Il processore registra quindi il risultato della prima istruzione nella memoria centrale e prende in esame l’istruzione successiva. Tale ciclo si ripete fino a quando tutte le istruzioni sono state eseguite. La Cache invece è una piccola e veloce memoria di lavoro spesso integrata nel chip della CPU. Essa : – tiene copia (buffering) degli ultimi dati usati dalla CPU – se la CPU chiede un dato, lo cerca prima nei registri della CPU, poi nella cache, quindi nella memoria centrale.

La CPU
Le Memorie
Struttura dell
’unità centrale
Interazione fra CPU e Memoria
Centrale
• Una volta caricata nella memoria centrale
un’intera sequenza di istruzioni (il programma),
l ’unità di controllo prende in considerazione la
prima istruzione, la interpreta e ordina all ’
unità
aritmetico -logica di eseguirla
• Il processore registra quindi il risultato della
prima istruzione nella memoria centrale e
prende in esame l ’istruzione successiva
• Il ciclo
si ripete fino a quando tutte le istruzioni
sono state eseguite
Ciclo di esecuzione

Un ’istruzione si compone di diverse parti
1. codice operativo (indica il tipo di operazione, e.g., la somma)
2. (la provenienza degli) operandi ( e.g., quali numeri sommare)
3. (la destinazione del) risultato
• Le istruzioni sono rappresentate come sequenze di bit
Le istruzioni
Esempio
Capacità di elaborazione

 L’esecuzione delle operazioni è regolata da un orologio (clock) ad
altissima frequenza:
 ~ 1 GigaHertz  ciclo 0.000000001sec. 
 Una singola istruzione può richiedere più cicli
 Le moderne CPU hanno più core (unità di calcolo)
 Possibile eseguire miliardi (10 9
) di operazioni aritmetiche al
secondo
...

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Tipologia di contenuto: 
Slide
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