Microprocessore

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Introduzione

Microprocessore Piccola unità centrale di elaborazione (CPU, Central Processing Unit), impiegata in computer di dimensioni compatte e, come circuito indipendente, in una vasta gamma di altre applicazioni. Numerosissimi sono i dispositivi elettronici di uso quotidiano che funzionano grazie a un microprocessore; tra questi, il televisore, il telefono cellulare, il videoregistratore. L'avvento del microprocessore è stato reso possibile dalla progressiva miniaturizzazione dei circuiti integrati e dall’evoluzione della tecnologia dei semiconduttori. Il primo esemplare fu creato nel 1971 dalla Intel di Santa Clara, in California, e battezzato Intel 4004; in pochi centimetri riuniva le capacità di un intero, gigantesco ENIAC, il primo computer della storia.

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Struttura e funzioni

Un microprocessore è realizzato su una singola lastrina di silicio, detta wafer o chip, opportunamente protetta da un contenitore di pochi centimetri per lato. Malgrado le piccole dimensioni, riunisce centinaia di migliaia di componenti e può essere programmato per svolgere un gran numero di funzioni.

Un microprocessore integrato contiene tipicamente i registri (celle di memoria ad alta velocità), il coprocessore matematico, deputato a eseguire calcoli a virgola mobile, e la ALU (Unità Logico-Aritmetica). Dispone inoltre di interfacce per collegarsi a memorie esterne e ad altri sistemi. Esso attinge i dati e le istruzioni da eseguire alla memoria centrale, quindi procede con le elaborazioni e restituisce i dati ottenuti alla memoria centrale. La velocità di esecuzione di questo complesso di operazioni dipende dalla frequenza di clock e dall’architettura del sistema; la prima si misura in MHz (megahertz), la seconda, in bit.

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Tipi di microprocessore

Il principale criterio di classificazione dei microprocessori è il numero di bit di informazione che possono essere trasferiti 'in parallelo' (contemporaneamente) e conservati nei registri interni. Questo numero è in continuo aumento, grazie allo sviluppo della tecnologia dei circuiti; attualmente sono comuni microprocessori a 8, 16 e 32 bit, e sono già stati sviluppati integrati a 64 bit.

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Breve storia del microprocessore

Dopo l’Intel 4040, considerato il primo microprocessore della storia, Intel ha prodotto dispositivi sempre più veloci e sofisticati. Uno dei primi disponibili per personal computer fu l'Intel 8080, che influenzò l'architettura dello Z80, assai popolare a suo tempo e, meno direttamente, la successiva linea dei microprocessori 80x86 (80286, 80386, 80486 e 80586 o Pentium). Il primo Pentium comparve nel 1993: integrava 3,1 milioni di transistor e vantava il doppio della velocità del precedente 486; oggi il Pentium 4 vanta prestazioni straordinarie: un’architettura a 32 bit, 42 milioni di transistor su un singolo chip (con componenti di dimensioni dell’ordine del decimo di micron) e non una, ma due unità di elaborazione, ciascuna delle quali è in grado di lavorare a una frequenza di 1,5 GHz (1500 MHz).

La serie 68000, della Motorola, ha trovato invece ampio impiego nella gamma dei computer Macintosh. Negli anni Novanta sono stati sviluppati altri microprocessori per sfruttare il successo delle architetture Reduced Instruction Set Computing (RISC), che hanno incrementato la velocità del processore riducendo la varietà e la complessità dei comandi riconosciuti. L'Advanced RISC Machine (ARM), sviluppata dalla casa britannica Acorn, è stato il primo microprocessore RISC a essere impiegato in un personal computer per uso domestico.