Tag: cache

Cos’è e a cosa serve un processore o CPU di un computer? Vediamolo in quest’articolo di oggi.

Introduzione

Con il termine processore viene comunemente indicata la CPU, acronimo di central processing unit, ovvero il cervello di ogni computer. Il suo scopo è quello di processare informazioni ad altissima velocità e quando diciamo altissima velocità intentiamo miliardi di operazioni al secondo.

Se volessimo paragonare un processore ad un organo del nostro corpo quello più corrispondente sarebbe sicuramente il cervello. 

Com’è fatto un processore?

In realtà i moderni processori sono costituiti da tanti piccoli processori che prendono il nome di “Core” che lavorano da soli in modo indipendente. Il motivo per cui le aziende produttrici sono tutte passate a questo sistema risiede nei limiti tecnologici attualmente insuperabili. Tali limiti impediscono di produrre un processore più grande e più performante.

Si è cosi pensato di collegare in parallelo più processori che si dividono il lavoro aumentando di conseguenza la velocità. A questi piccoli processori interni è stato dato il nome di Core. Se potessimo aprire una CPU, che cosa ci troveremmo dunque dentro? Principalmente noteremmo tre cose:

• il Package, ovvero il contenitore
• i Core, ovvero dei piccolo processori che eseguono calcoli a velocità elevatissime
• i PIN, con i quali il processore viene connesso alla scheda madre e grazie ai quali riceve e trasmette informazioni

Un core contiene a sua volta 3 componenti:

• un’unità di controllo anche detta CU (control unit), che legge dalla memoria i dati, impartisce le istruzioni e memorizza i risultati
• un’unità aritmetico-logica anche detta ALU (aritmetic logical unit) che esegue le operazioni logiche e matematiche
• i registri interni che sono delle piccole memorie interne

Come funziona un processore?

I processori dunque, grazie ai loro Core svolgono i calcoli a velocità pazzesche. Ma da dove vengono i dati di partenza e a chi vengono trasmessi?

La CPU si inserisce all’interno di un circuito che prende il nome di “Scheda madre” che permette a tutti i componenti di un computer di collegarsi tra loro. Tra i vari componenti abbiamo alcune memorie e sono proprio loro che contengono i dati da elaborare e che ricevono i risultati dei calcoli.

Come abbiamo già detto, i processori sono davvero molto veloci a elaborare i dati ma le memorie tipo la RAM o le memorie di archiviazione purtroppo e soprattutto gli spostamenti dei dati da e per i processori non lo sono altrettanto. Per questo sono state create delle piccolissime ma velocissime memorie che contengono i dati più frequentemente utilizzati.

Queste memorie prendono il nome di cache (puoi seguire il link per approfondire l’argomento), delle quali qui ci basta sapere che sono molto più veloci della RAM e che contengono informazioni utilizzate frequentemente. Il loro scopo è ovviamente quello di velocizzare le operazioni eliminando quello che sarebbe un collo di bottiglia.

In pratica, quando avviamo un programma le istruzioni dello stesso vengono prese dalla memoria di archiviazione (SSD o Hard Disk) e spostate sulla RAM. Quelle elaborate più di frequente vengono spostate sulle memorie cache e dunque elaborate dal processore.

Caratteristiche di un processore

Quando andiamo ad acquistare un PC o un processore dopo la marca del produttore (Intel o AMD) e il modello (i3, i5, i7, Ryzen) troveremo delle altre informazioni di cui ora dovremmo essere in grado di comprendere il significato.

Prima di tutto troveremo certamente la velocità della clock espressa in GHz (Giga Herz). La velocità di clock misura il numero di cicli eseguiti dalla CPU ogni secondo, misurati in GHz (gigahertz). Una CPU con una velocità di clock di 3,2 GHz esegue 3,2 miliardi di cicli al secondo. In pratica è la velocità che ha il processore nel compiere calcoli.

Troveremo poi il numero di Core. Abbiamo visto che non si riescono, al momento, a produrre processori più veloci. Dunque per rendere i computer più performanti si è pensato di dotarli di più processori o meglio di processori a più core. Più è alto il numero di core, più veloce sarà il processore.

Consigli per l’acquisto di una CPU

Nel caso si voglia cambiare il processore del computer con uno nuovo e nel caso si stia comprando un nuovo PC da assemblare, vediamo insieme come scegliere la CPU da comprare. In questo modo saremo pronti al momento dell’acquisto, e sapremo esattamente di cosa abbiamo bisogno.

1) Miti da sfatare

Ci sono tantissime dicerie e voci sui processori che potremmo scrivere un libro! Solo perché un processore ha una frequenza più alta o più nuclei (i core) non significa che sia meglio di un altro processore. Nello stesso tempo però le differenze tra velocità di clock e numero di core contano se si parla di processori della stessa casa produttrice, senza dimenticare le differenze generazionali tra i processori (ossia quando sono usciti sul mercato), che possono allargare in modo significativo il divario di prestazioni, anche se tecnicamente non cambiasse nulla circa il numero di core o la velocità di clock.

Il primo mito quindi è sfatato. Confrontare i processori solo per velocità di frequenza era significativo fino a 20 anni fa. Tuttavia oggi risulta anacronistico visto che i processori mostrano più o meno sempre le stesse caratteristiche a causa delle limitazioni fisiche. Una volta raggiunta una certa velocità e un certo numero di core, non si poteva più superare il limite senza evitare un consumo di energia e l’emanazione imminente di calore. Questi limiti saranno superati nel tempo con le nuove tecnologie (rimpicciolendo sempre di più i transistor). Per ora i processori dei computer e di più ancora quelli dei cellulari presentano caratteristiche comuni che non possono essere superati.

2) Caratteristiche ed informazioni utili sul processore

Un buon processore per computer moderno deve avere le seguenti caratteristiche:

– Velocità di clock e numero di core contano per misurare le prestazioni di una CPU, ma solo se si parla di processori di una stessa marca, che sono usciti a distanza di un anno o due massimo. E’ importante controllare la data di rilascio di una CPU perché, a parità di core e velocità, il processore più recente è sempre migliore. Come regola assicuriamoci che il processore abbia almeno 4 core fisici e una frequenza minima di 2 GHz.

Intel e AMD

– Se si deve comprare un processore per un PC nuovo basterà scegliere la nuova serie e, come è noto, ci sono due marche di processori per PC: AMD e Intel.

In due parole, quelli AMD costano meno e sono ottimi per PC di fascia bassa o media. Mentre quelli Intel risultano sempre migliori, soprattutto se si tratta di computer di fascia alta. I chip di fascia alta di AMD sono buoni per le applicazioni professionali che sfruttano il multi-threading e ormai sono maturi per competere ad armi pare con i processori Intel (forse solo la serie i9 è superiore per via del suo target, i PC di fascia altissima o per server).

Al momento (fine 2019), l’architettura desktop attuale di AMD è la serie Ryzen (3, 5, 7 e 9) riconoscibile dal numero di serie 2xxx e 3xxx (variabile in base alla versione).

L’architettura Intel attuale si chiama Intel Core Coffe Lake (i3, i5, i7 e i9) ed è riconoscibile dal numero di serie 9xxx (variabile in base alla versione). Anche la serie 8xxx va bene, se si vuol risparmiare.

Overclock, cache e socket della CPU

Una volta decisa la gamma e la linea di processori che si intende acquistare, prima di spendere i soldi è opportuno controllare alcune altre cose.

– Se è overclockable, ossia se si possono aumentare le prestazioni della CPU con un overclock facile in modo da ottenere più potenza (che spesso porta però instabilità e consumo di energia).

Possiamo trovare i modelli facilmente overcloccabili accompagnati dalla lettera K o X (che indica appunto la possibilità di overcloccarli sbloccando il moltiplicatore).

– Il sistema di raffreddamento (la ventola o il diffusore), spesso dimenticato, che bisogna controllare se è integrato o se è necessario comprarlo separatamente; se la CPU è troppo potente, è opportuno comprare una ventola compatibile con quel processore.

– Cache processore: una memoria integrata nella CPU che rende più veloci i calcoli del processore. La cache può essere di livello L1, L2 o L3 (i livelli base) ma ormai possono presentare anche livelli successivi (L4 o L5), disponibili ma mano che i transistor diventano sempre più piccoli.

– Scheda video integrata (APU): su alcune CPU avanza così tanto spazio all’interno che è possibile trovare anche una GPU integrata, che lavorerà in parallelo alle componenti del processore per generare le immagini ad una buona velocità. Questo tipo di processore (chiamato APU) è tipico delle CPU AMD. Mentre solo di recente Intel ha integrato una componente video adeguata all’interno dei suoi processori.

– Il Socket: Le CPU Intel e AMD non sono diverse solo per la loro costruzione, ma anche per l’attacco o socket alla scheda madre del computer. Questo significa che se si ha un PC con un certo tipo di scheda madre, si potrebbe essere costretti ad installare al suo interno un processore di una o dell’altra marca. Da notare, inoltre, che diverse generazioni di processori Intel hanno socket diversi.

3) Aggiornare una CPU già presente

Se si vuol comprare un processore per aggiornare quello già presente sul PC è importante sapere che tipo di processore abbiamo già e il socket supportato (ossia i contatti disponibili per far passare i dati sulla scheda madre). Su Windows digitiamo “Gestione dispositivi” nel menu Start e nella schermata che segue espandiamo la sezione “processori” per trovare il nome della CPU.

Per avere più informazioni ed ottenere anche il socket preciso possiamo programmi come CPU-Z per sapere, con precisione, quale processore abbiamo, quale scheda madre e quale socket utilizziamo. Per scaricarlo cliccare sull’icona.

Inoltre tenere conto che una scheda madre vecchia può non supportare i processori di ultima generazione: in questi casi dovrà quindi comprare una CPU che non sia uscita troppi anni dopo rispetto la scheda madre oppure cambiare scheda madre insieme alla CPU (la scelta più saggia).

4) Modelli di CPU in base al PC da acquistare

Ora che sappiamo tutto sui processori per PC, vediamo come controllare questa componente in base al PC che intendiamo acquistare:

– se si deve comprare un computer già pronto e non si ha intenzione di fare personalizzazioni o upgrade particolari, può essere conveniente prenderne uno con CPU AMD perché costa meno. Tenere conto però che quando AMD rilascerà nuovi processori, può darsi che questi non saranno compatibili con le schede madri attuali.

– se dobbiamo assemblare un PC per uso generico, AMD conviene tantissimo ed offre ormai un numero di core e di frequenza molto elevato, adatto a qualsiasi programma che intendiamo utilizzare. Il risparmio può diventare quindi parametro fondamentale per assemblare questo tipo di PC.

– se si vuole un computer da gaming, puntiamo ad occhi chiusi su un processore Intel; anche se gli AMD di ultima generazione forniscono tutta la potenza necessaria per i giochi, consigliamo sempre di puntare sugli Intel quando assembliamo un PC destinato ai giochi.