Architettura di un computer e struttura della CPU (Central Processing Unit)

Architettura di un computer in informatica

Un calcolatore digitale è costituito da un sistema interconnesso dei seguenti dispositivi:

• processori;
• memorie;
• dispositivi di I/O.

La figura seguente riporta una schematizzazione assolutamente generale di un calcolatore automatico:

L’insieme dell’unità aritmetica e logica (ALU) e dell’unità di controllo (CU) è quello che oggi si definisce processore.

Pertanto, l’organizzazione o più nel dettaglio l’architettura di un semplice calcolatore informatico dotato di BUS per il collegamento tra i dispositivi è mostrata nella seguente figura:

• il cuore del sistema è costituito dalla CPU (Unità centrale di elaborazione), la quale consta a sua volta delle seguenti componenti:
  • unità di controllo
  • unità aritmetica e logica (ALU)
  • registri interni;
• in posizione fisicamente adiacente alla CPU c’è la memoria centrale (di tipo RAM, Random Access Memory, cioè ad accesso casuale uniforme);
• seguono i vari  dispositivi di Input (disco, tastiera, mouse, scanner, …) e di Output (video, stampante, …).

Struttura della CPU (Central Processing Unit)

Occupiamoci, adesso, in particolare della CPU (Central Processing Unit) e delle sue componenti:

• l’ unità di controllo ha il compito di prelevare le istruzioni dalla memoria principale e di determinarne il tipo, oltre che di sovrintendere al funzionamento generale del calcolatore;
• l’ unità aritmetico-logica esegue le operazioni elementari (OR, AND, XOR, somma, moltiplicazione,…) richieste dalle istruzioni;
• i registri interni sono una specie di piccola memoria ad  altissima velocità,  usata dalla CPU per memorizzare i risultati temporanei delle proprie operazioni   e certe informazioni di controllo; ognuno di questi registri ha una particolare funzione; ad esempio:
  • il  registro più importante è il Program Counter (PC), il  quale punta alla prossima istruzione da eseguire (si noti che il nome “contatore di programma” è decisamente fuorviante, in quanto non ha niente a che fare con il conteggio di qualcosa);
  • il registro delle istruzioni Instruction Register (IR) contiene di volta in volta l’istruzione da  eseguire.