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UN processore (Unità centrale di elaborazione) è un chip responsabile dell’elaborazione dei dati in un computer, telefono cellulare e altri dispositivi elettronici, funzionando come il « cervello » di questi dispositivi. Successivamente, comprendi la differenza tra la CPU e altri tipi di processore, come funziona e le sue applicazioni.
Cos’è la CPU? (immagine: Vitor Pádua/)
Qual è la differenza tra CPU, processore e case?
La CPU è un chip di silicio che esegue processi, cioè sequenze di istruzioni e dati che corrispondono al software. Ecco perché la CPU è comunemente chiamata anche processore.
Tuttavia, un computer o un dispositivo mobile dispone di altri tipi di processore, come l’Image Signal Processor (ISP), che trasforma i dati ottenuti dal sensore di una fotocamera digitale in una foto, e la GPU di una scheda video, che elabora la grafica dati.
C’è chi usa il termine CPU per designare il case del computer, ma entrambi sono componenti differenti. La CPU è costituita esclusivamente da un chip installato sulla scheda madre. Il cabinet è la « scatola » che ospita tutti i componenti del computer, e può essere chiamato anche desktop o tower.
Il case ospita i componenti interni di un PC, da non confondere con la CPU, che è un chip (immagine: Emerson Alecrim/)
Quali sono i componenti di una CPU?
L’unità di elaborazione centrale (CPU) è divisa in tre unità essenziali. Sono loro: Centralina (UC), Unità Logica e Aritmetica (ULA) E registri. Di seguito, scopri di più sulla funzione di ciascuno di essi.
Che cos’è l’unità di controllo della CPU (CU)?
L’unità di controllo è un circuito che genera segnali elettrici per organizzare come e quando le istruzioni devono essere eseguite. Questi segnali dirigono la comunicazione tra la CPU e componenti come la memoria RAM e i dispositivi di input e output dei dati.
La modalità operativa dell’unità di controllo dipende dall’architettura e dalla sofisticazione del processore. Ma, in tutti i casi, il componente segue la routine di prelevare istruzioni dalla memoria, interpretarle e indirizzarle al momento giusto per le operazioni da eseguire.
A cosa serve l’Arithmetic Logic Unit (ALU) nella CPU?
L’unità logica e aritmetica (ALU) è un circuito responsabile dell’esecuzione di operazioni logiche, calcoli come addizione e moltiplicazione, nonché operazioni booleane complesse (basate sul sistema binario).
Tutte queste operazioni sono indispensabili alla CPU per eseguire calcoli e confronti che portano all’elaborazione dei dati secondo le istruzioni impartite dall’Unità di Controllo. Pertanto, l’ALU è considerato un elemento cruciale in tutti i tipi di CPU.
Cosa sono i registri della CPU?
I registri sono un tipo di memoria veloce e volatile (perdono i dati quando si esauriscono) utilizzati in piccole quantità per l’archiviazione dei dati. La sua funzione è quella di consentire alla CPU di avere accesso immediato ai dati e alle istruzioni necessarie per l’esecuzione di operazioni logiche o aritmetiche.
In genere, i registri sono il tipo di memoria che offre alla CPU l’accesso più rapido ai dati. Senza di essi, le operazioni potrebbero richiedere più tempo per essere eseguite, rendendo la capacità di elaborazione della CPU sottoutilizzata.
Unità essenziali di una CPU (immagine: Vitor Pádua/)
A cosa serve la memoria cache della CPU?
La cache è un tipo di memoria temporanea che consente alla CPU di accedere ai dati da elaborare più velocemente che se si accedesse solo dalla memoria RAM. La cache del processore è suddivisa in livelli. Più basso è il livello, più veloce è la memoria, anche se più costosa.
Cosa sono i cicli di istruzione della CPU?
Un ciclo di istruzioni è la quantità di tempo impiegata dalla CPU per recuperare le istruzioni dalla memoria ed eseguirle, motivo per cui questa procedura è anche nota come « ciclo di recupero ed esecuzione ». Le istruzioni possono essere eseguite in sovrapposizione, una tecnica chiamata pipeline.
Quali sono i cicli di istruzioni di una CPU?
I cicli di istruzione variano da un’architettura di processore all’altra o tra CPU con specifiche diverse. Ma ci sono fasi fondamentali per tutti i casi:
- Ricerca: l’istruzione viene prelevata in base all’indicazione dell’indirizzo di memoria in cui si trova e memorizzata in un registro;
- decodifica: viene interpretata l’istruzione ottenuta nella fase di ricerca, nella quale passo viene suddivisa in operatori aritmetici o logici e operandi (entità come una costante o il valore di una variabile);
- Ricerca di operandi (operand fetch): vengono calcolati gli indirizzi di memoria degli operandi e poi recuperati;
- Esecuzione: i dati vengono decodificati dall’Unità di Controllo e indirizzati a componenti quali l’Unità Logica e Aritmetica per l’operazione da eseguire definitivamente;
- Magazzinaggio: il risultato dell’operazione eseguita viene memorizzato nella memoria principale. Quindi, inizia un nuovo ciclo.
Cosa sono i core della CPU?
Il nucleo di un processore è un’unità di esecuzione completa. Ogni nucleo contiene un’unità di controllo, un’unità logica e aritmetica e registri. Potrebbero esserci anche cache dedicate, sebbene un livello o un altro di cache possa essere condiviso, a seconda dell’architettura del chip.
Una CPU può avere un solo core (quindi, il core è la CPU stessa) o essere multi-core, cioè avere due o più core. In generale, maggiore è il numero di core, maggiore è la capacità di elaborazione del chip. Modelli sofisticati, destinati a server e applicazioni professionali, possono avere più di 100 core.
Come faccio a sapere quanti core ha la mia CPU?
Un modo per scoprire il numero di core della CPU è cercare il nome completo del chip su Google o Bing. Generalmente, i primi risultati portano alla pagina ufficiale del prodotto, che informa sul numero di core e altre specifiche.
Un’altra opzione è utilizzare app come CPU-Z, disponibile per Windows e Android. Il software non solo informa il numero di core della CPU, ma rivela anche dettagli come la quantità di memoria cache e la frequenza (clock).
CPU-Z informa che il chip Snapdragon 8 Gen 1 ha otto core (immagine: Emerson Alecrim/)
Il processore octa-core è migliore del quad-core?
Un telefono cellulare octa-core (con otto core) sarà migliore di un modello quad-core (con quattro core) in termini di elaborazione solo se il suo set totale di funzionalità lo rende migliore del secondo dispositivo.
Di per sé, il numero di core su una CPU non è un buon parametro prestazionale. Ci sono altri fattori che devono essere presi in considerazione, come la frequenza (clock) di ciascun core (core), la quantità di memoria cache e la tecnologia di produzione del chip.
Cosa definisce la velocità della CPU?
Oltre al numero di core e risorse come la cache, il clock del processore (frequenza) è decisivo per le prestazioni. Questo parametro indica il numero di cicli operativi al secondo che esegue la CPU.
Il clock è riportato in hertz (Hz), che corrisponde a un ciclo di funzionamento al secondo. Le moderne CPU hanno un clock nella gamma dei gigahertz (GHz). 1 GHz corrisponde a 1.000.000.000 Hz, quindi un chip da 1,8 GHz esegue fino a 1,8 miliardi di cicli al secondo.
Cos’è l’overclocking della CPU?
L’overclocking è una procedura per aumentare la frequenza della CPU oltre il limite stabilito dal produttore. Se il clock aumenta, aumentano anche le prestazioni, poiché vengono eseguiti più cicli al secondo. Tuttavia, se l’overclocking non viene eseguito con attenzione, la CPU può essere danneggiata o non funzionare correttamente.
I chip Core di 13a generazione hanno fino a 24 core e lo sblocco dell’overclocking (immagine: Disclosure/Intel)
Qual è la temperatura ideale della CPU?
La temperatura operativa ideale della CPU dipende dall’uso previsto, ma, in termini generali, dovrebbe essere inferiore a 50°C quando è inattiva. Quando il processore funziona alla massima capacità, l’ideale è che la sua temperatura non superi gli 80ºC.
È importante controllare regolarmente la temperatura del PC per evitare crash o rallentamenti causati dal thermal throttling, un meccanismo che limita il funzionamento del chip per evitare il surriscaldamento.
Conoscere il Thermal Design Power (TDP) di un processore consente di trovare un meccanismo di raffreddamento in grado di mantenere la CPU in funzione entro il livello consigliato.
Perché l’utilizzo della CPU rimane al 100%?
Se il computer visualizza una notifica di utilizzo della CPU al 100% o queste informazioni vengono visualizzate nel software di monitoraggio come Task Manager di Windows, significa che il processore sta funzionando alla sua capacità massima. Questo di solito rallenta il sistema.
L’utilizzo della CPU al 100% può essere causato dall’esecuzione di software che richiede più risorse hardware di quelle fornite dal computer. Altri motivi includono malware in azione o software che, a causa di un malfunzionamento, richiede tutti i core di elaborazione.
La fine dei processi problematici e il riavvio del computer sono tra i modi per ridurre l’utilizzo della CPU.
Cosa fa la CPU nei giochi?
Durante l’esecuzione dei giochi, la CPU gestisce attività non direttamente correlate alla grafica, come calcoli matematici di elementi di gioco, meccanica e livelli di difficoltà.
Allo stesso tempo, la GPU gestisce l’elaborazione grafica, l’esecuzione di elementi texture, oggetti 3D, ombre e altre risorse visive.
È importante che sia la CPU che la GPU abbiano funzionalità avanzate. La combinazione di una potente scheda grafica con una CPU di fascia bassa (e viceversa) tende a degradare le prestazioni del gioco.
Come viene utilizzata la CPU nel calcolo parallelo?
L’elaborazione parallela consente al computer di eseguire più di un’operazione contemporaneamente. Il concetto può essere utilizzato per eseguire calcoli complessi, in modo che i problemi vengano suddivisi in compiti più piccoli, eseguiti simultaneamente.
Per questo, il calcolo parallelo può basarsi sull’utilizzo di più processori contemporaneamente o, se applicato a un singolo computer, attivare tutti i core della CPU.
CPUGPUCacheWindowsAndroidTask Manager