CPU
L'unità
centrale di elaborazione può essere realizzata con un solo circuito integrato o
con più integrati collegati. Oltre a svolgere operazioni aritmetiche e logiche,
temporizza e controlla le operazioni di tutti gli altri elementi del sistema.
Le tecniche di miniaturizzazione e integrazione hanno reso possibile lo
sviluppo della CPU su un chip singolo, o in altre parole del microprocessore,
che contiene anche circuiti ausiliari e memoria. L'introduzione del
microprocessore, presente ormai nella maggior parte dei personal computer, ha
permesso una riduzione della circuiteria di supporto e delle dimensioni
complessive del computer.
In
generale una CPU (o un microprocessore) è composta da quattro sezioni: 1)
un'unità aritmetico/logica (ALU, Arithmetic/Logic Unit); 2) alcuni registri; 3)
una sezione di controllo; 4) un bus interno. L'ALU, sede delle capacità di
calcolo, svolge operazioni aritmetiche e logiche. I registri sono spazi di
memoria temporanei che conservano i dati e gli indirizzi delle istruzioni, i
risultati delle operazioni e le locazioni in cui queste informazioni vanno
archiviate. La sezione di controllo svolge tre funzioni principali: temporizza
e regola le operazioni dell'intero sistema; per mezzo di un decodificatore di
istruzioni legge le relative combinazioni in un apposito registro, le riconosce
e produce le azioni necessarie per la loro esecuzione; infine, mediante l'unità
di interrupt (interruzione) stabilisce l'ordine in cui i diversi dispositivi
del sistema possono utilizzare le risorse della CPU e regola gli intervalli di
tempo di lavoro che la CPU stessa deve destinare a ciascuna operazione.
L'ultimo elemento strutturale di una CPU o di un microprocessore è il bus
interno, una rete di linee di comunicazione che collegano le diverse parti del
processore tra loro e ai terminali esterni. Una CPU ha tre diversi tipi di bus:
1) un bus di controllo, costituito da linee che ricevono segnali dall'esterno e
da altre che trasportano all'esterno i segnali di controllo prodotti dalla CPU;
2) il bus degli indirizzi, unidirezionale, che trasporta i segnali per la
selezione delle locazioni di memoria; 3) il bus dei dati, bidirezionale, che
porta alla CPU i dati letti in memoria e alla memoria i nuovi dati.