Parametri e prestazioni

Il microprocessore (μP) è la realizzazione fisica della CPU in un singolo circuito integrato, chiamato die ed è utilizzato oltre che nei PC anche nell’elettronica di consumo. I microprocessori si possono dividere in tre grandi categorie: • general purpose; sono versatili e ad alte prestazioni, utilizzati in molte applicazioni come ad esempio i personal computer; • special purpose; sono progettati per applicazioni specifiche, ad esempio i microprocessori per le schede grafiche (GU o GPU) e i DSP (Digital Signal Processor); • embedded; sono realizzati per una categoria di applicazioni specifiche e integrati in un sistema dedicato di cui gestisce tutti gli aspetti; sono un esempio di questa categoria i microprocessori per le stampanti, per la telefonia cellulare, per gli elettrodomestici.

Gli embedded sono la categoria presente sul mercato in modo preponderante; i general purpose (utilizzati soprattutto nei PC) invece, pur occupando meno dell’1% del mercato, rappresentano la parte più importante del fatturato totale.

Parametri e prestazioni I parametri che consentono di valutare le prestazioni dei microprocessori sono i seguenti: • prezzo; • rapporto prezzo/prestazioni; • consumo energetico; importante soprattutto negli embedded perché utilizzati nell’elettronica di consumo e quindi in apparecchiature portabili; come in tutti gli integrati di questo tipo, si cerca di diminuire la tensione di alimentazione per ridurre fortemente i consumi; • scalabilità, cioè capacità del microprocessore di migliorare le proprie prestazioni; • MTBF (Mean Time Between Failures); importante soprattutto nei server perché consente di determinare le ore di disservizio e quindi di quantificare le perdite di denaro; • throughput; ampiezza di banda che si concretizza nel numero di operazioni in grado di svolgere nell’unità di tempo; • grado di parallelismo; capacità di poter gestire in parallelo più istruzioni; • set di istruzioni; insieme delle istruzioni con cui può essere programmato il microprocessore; • quantità di memoria indirizzabile direttamente, che dipende dalla grandezza dell’address bus; per esempio un microprocessore con un address bus a 16 bit (A0-A15) può indirizzare direttamente 216 = 65 536 (64 K) locazioni di memoria; • formato del dato da elaborare; • larghezza di banda; quantità di dati che è in grado di trasferire nell’unità di tempo; questa dipende dal datapath che si compone di registri, ALU e bus di collegamento; • MIPS; è l’unità di misura della potenza di un microprocessore ed è l’acronimo di milioni di istruzioni per secondo; tuttavia questa unità di misura non è molto affidabile per due motivi:

-le istruzioni assembly non sono tutte uguali; infatti alcune contengono operazioni semplici, altre operazioni più complesse; –non è utilizzabile per confrontare microprocessori diversi.

Le funzioni svolte da un microprocessore sono le seguenti: • prelevare le istruzioni e i dati dalla memoria e trasferirli nei registri interni; • decodificare le istruzioni ed eseguirle; • trasferire i dati verso i dispositivi di I/O oppure dalle periferiche nell’interno del sistema; • soddisfare le richieste dei dispositivi di I/O; • generare i segnali di controllo e di temporizzazione (clock) a tutti gli altri componenti del sistema