Approfondimento del 12 marzo 1997

Microprocessori

Il cuore del computer è costituito da un minuscolo chip, il microprocessore. Ma cos'è davvero un microprocessore, come funziona, cosa significano le strane sigle che ne identificano i diversi modelli?

E così, dovete comprare un computer. Ma, come accade a molti, siete disorientati davanti alla miriade di sigle, numeri, caratteristiche tecniche diverse che, in un linguaggio un po' da iniziati, vi propone il negoziante, o che trovate negli annunci delle riviste specializzate.

Cosa significano quelle sigle? Come fare a scegliere un computer con le caratteristiche adatte per gli scopi per i quali voi volete usarlo?

Un po' per volta, a partire da oggi, vogliamo esaminare insieme il significato di alcune di quelle sigle e di quei numeri. Vogliamo insomma cercare di capire "cosa c'è dentro la scatola".

Beh, dentro la scatola c'è in realtà un'altra scatola. Già, perché il corpo del computer vero e proprio, quello che in inglese si chiama case, non è altro che una scatola metallica, come questa. Proviamo ad aprirla.

Bene, la cosa più importante che c'è dentro la "scatola" metallica del nostro computer è la piastra madre, questa complicata raccolta di componenti elettroniche di tutti i tipi.

La piastra madre ospita, ed integra fra loro, alcune componenti essenziali per il funzionamento del computer: innanzitutto il microprocessore centrale, questo qui, e poi la memoria, poi le "porte" attraverso cui fare entrare e fare uscire i dati, poi gli alloggiamenti per schede di espansione... Insomma, la piastra madre è un po' l'equivalente di un grosso complesso industriale, con le sue fabbriche, i suoi depositi, i terminali ferroviari per far arrivare le materie prime e far uscire i prodotti lavorati.

CPU - Central Processing Unit

Se la piastra madre corrisponde a un complesso industriale, la fabbrica vera e propria, è la CPU - ovvero Central Processing Unit, unità di processore centrale.

Una grossa fabbrica, la CPU, in cui la materia prima e il prodotto finito sono sempre numeri, per l'esattezza zero e uno. E la fabbrica lavora a tempo pieno e a ciclo continuo per trasformare gli uno in zero, gli zero in uno, modificando incessantemente i dati, "processandoli", come si dice in gergo.

Per effettuare questo lavoro, il processore centrale dispone di piccoli "depositi locali" di dati, e della capacità di eseguire su di essi una serie di operazioni di base, aritmetiche e logiche. Sa ad esempio sommare dei dati, sa confrontare due dati e dire se sono uguali, sa spostare i dati da un deposito all'altro, e così via. I dati, ricordiamolo sempre, sono le nostre catene di zero e uno, informazione digitalizzata.

La CPU è il cuore del computer, è la vera città dell'informazione, in cui tutto è al servizio dell'informazione che circola e che viene elaborata.

La velocità della CPU dipende da diversi fattori: fra gli altri, dalla cosiddetta "frequenza di clock". Di cosa si tratta? Sostanzialmente, della velocità con cui cammina l'orologio interno della fabbrica. Se in uno dei nostri secondi la fabbrica svolge un turno lavorativo, produrrà una certa quantità di lavoro. Se ne svolge dieci, ne produrrà molto di più.

I numerini che accompagnano spesso il nome del processore - e che indicano appunto la sua "frequenza di clock" - ci informano quindi sulla sua velocità. Il processore al momento più diffuso è il Pentium della Intel. Ebbene, un Pentium 100 sarà un po' più lento di un Pentium 133, abbastanza più lento di un Pentium 166, parecchio più lento di un Pentium 200.

Nel corso del tempo, la frequenza di clock dei processori è andata continuamente aumentando: pensate che i processori dei primi Personal Computer IBM avevano una frequenza di clock di poco superiore a 4, mentre un 'normalè computer dei nostri giorni può essere tranquillamente "clockato" a 200 Megaherz.

Naturalmente, il fatto che la CPU lavori così velocemente porta anche dei problemi - ad esempio, le CPU di oggi sviluppano molto calore. In alcuni casi, la temperatura della CPU supera i 100 gradi: ci si potrebbe cuocere sopra un uovo al tegamino. Ed ecco che diventa essenziale "raffreddare" le CPU, ad esempio con delle piccole ventole.

Altrimenti? Altrimenti ci possono essere più facilmente dei guasti o dei malfunzionamenti del computer.

Bug

In inglese, per indicare i malfunzionamenti del computer si usa spesso il termine "bug". In realtà, un "bug" è in genere un errore di progettazione, che può essere sia in una componente fisica, come un processore, sia in un programma (e in questo caso corrisponderà a un errore di programmazione). Voi sapete che in inglese "bug" significa insetto, piccola cimice... noi ne abbiamo scoperta una al lavoro.

Beh, la nostra CPU in questo caso ha fatto una brutta fine - e l'ha fatta fare all'intero pianeta. Naturalmente i bug non sono davvero dei piccoli animaletti dentro il computer. Sono, come abbiamo già detto, errori di progettazione o di programmazione.

Ma torniamo al nostro processore centrale. Cerchiamo di riflettere un momento sul significato che ha avuto il fatto di concentrare in un oggetto così piccolo - e relativamente economico - delle capacità di calcolo e di elaborazione dei dati così notevoli. In passato, l'elaborazione dei dati era un lavoro estremamente complesso, che coinvolgeva moltissime persone e aveva tempi assai lunghi.

Oggi, la potenza di calcolo delle CPU permette di costruire Computer a basso costo capaci di svolgere assai rapidamente elaborazioni di dati estremamente complesse.

RISC - Reduced Instruction Set Chip

Abbiamo parlato della "frequenza di clock" come uno degli indici della velocità di un processore. Naturalmente la potenza effettiva di un processore non dipende solo dalla sua frequenza di clock. Dipende anche dal numero, e dal tipo, di istruzioni che il processore è in grado di eseguire.

Ci sono, a questo proposito, due "scuole" diverse: i processori che sanno eseguire molte poche istruzioni, ma molto velocemente, e i processori che sanno invece eseguire (un po' più lentamente) molte istruzioni diverse. Nella prima categoria rientrano i processori di RISC, che funzionano con un "Reduced Instruction Set", un insieme di istruzioni ridotto. Saranno poi i programmatori a dover costruire, mettendo insieme come mattoni le poche istruzioni di base, programmi capaci di effettuare operazioni complesse.

Intel MMX

La seconda categoria è quella dei processori capaci di eseguire direttamente, senza bisogno di programmazione esterna, molte istruzioni diverse. A questa categoria appartengono i processori MMX, recentemente introdotti dalla Intel.

MMX è un'altra delle sigle delle quali tutti parlano. Ma cosa vuol dire? E che differenza c'è, ad esempio, fra un Pentium 200 normale e un Pentium 200 MMX?

La sigla MMX può essere pensata come l'abbreviazione di "MultiMedia eXtensions". Un processore Pentium MMX è dunque capace di eseguire tutte le istruzioni di un Pentium normale, e in più alcune istruzioni nuove. E le istruzioni nuove riguardano soprattutto il campo della multimedialità: la gestione grafica di oggetti tridimensionali, di video, di suoni.

Naturalmente, perché il processore MMX mostri vantaggi reali su un processore tradizionale occorre che i programmi usati siano di tipo multimediale, e che utilizzino le nuove istruzioni; che, insomma, siano stati scritti "apposta" per il processore MMX, o, come si dice in gergo, che siano stati ottimizzati per questo processore.