Processore

Un processore è un dispositivo hardware in grado di elaborare dati sulla base di istruzioni di programma. La complessità può variare moltissimo, andando da semplici elaboratori di segnale fino all'unità centrale (CPU) di un computer. In alcuni casi, specialmente nei sistemi di elaborazione di processo, il termine può riferirsi all'intero computer. Spesso è utilizzato come sinonimo di microprocessore.^[1]

Un microprocessore Xeon E5140 visto da entrambi i lati. Il lato superiore (destra) presenta una placca metallica di dissipazione marchiata con informazioni sul dispositivo. Il lato inferiore (sinistra) ospita i piedini per il collegamento alla scheda madre.

Descrizione

Provvede all'esecuzione materiale dell'elaborazione dati di un programma tipicamente sotto la supervisione del sistema operativo attraverso il ciclo di fetch-execute. Le altre componenti del computer sono ausiliarie all'unità di elaborazione oppure costituiscono l'interfaccia di input o l'interfaccia di output (periferiche). L'unità di elaborazione, l'interfaccia di input e l'interfaccia di output sono infatti le tre componenti logiche sempre presenti nel computer. Il processore è un elemento base dell'architettura degli elaboratori.

Un computer può essere dotato anche di più processori che collaborano tra loro. In tal caso si parla di "computer multiprocessore" e l'elaborazione dati viene anche chiamata, con termine più specifico, multielaborazione o multiprocessing.^[2] Il processore, in quanto sistema elettronico digitale, tipicamente lavora a una certa frequenza di clock che rappresenta uno dei suoi parametri prestazionali in termini di capacità di processamento.

Tipologia del processore

Processori distinti per funzionalità

CPU

Lo stesso argomento in dettaglio: CPU.

Una CPU (acronimo dell'inglese Central Processing Unit, lett. "Unità di elaborazione centrale" in italiano) è un processore che all'interno di un sistema di elaborazione implementa la maggioranza delle funzionalità fondamentali e che in generale coordina l'esecuzione delle operazioni tra gli eventuali sottosistemi periferici.

Coprocessore

Lo stesso argomento in dettaglio: Coprocessore.

Un coprocessore è un dispositivo progettato per funzionare in collaborazione con altri processori. Spesso implementa un insieme di funzionalità ridotte e orientate a specifici casi d'uso. A livello di sistema lo scopo principale dei coprocessori è quello di alleggerire il carico di lavoro del processore principale, a volte svolgendolo in maniera più efficiente.

DSP

Lo stesso argomento in dettaglio: DSP.

Un DSP (acronimo dell'inglese Digital Signal Processor, lett. "processore di segnale digitale" in italiano) è un processore specializzato nell'elaborazione numerica dei segnali. I DSP vengono usati come processore principale nei dispositivi che fanno dell'elaborazione numerica dei segnali la loro funzione principale, come i lettori CD, oppure come coprocessore in applicazioni dove viene richiesta l'elaborazione di segnali ad alte prestazioni.

Microcontrollore

Lo stesso argomento in dettaglio: Microcontrollore.

Un microcontrollore è un microprocessore specializzato in applicazioni di controllo automatico.

Processori distinti per grado di parallelismo

Processore scalare

Un processore scalare è un processore che prevede istruzioni che ammettono come operandi solo dati scalari, ovvero dati che possono essere ricondotti a un singolo numero reale finito. Nel processore scalare dunque ogni istruzione opera su un solo dato alla volta.

Processore pipelined

Lo stesso argomento in dettaglio: Pipeline (CPU).

Un processore pipelined è un processore progettato in modo da poter elaborare più coppie di istruzioni e dati simultaneamente, pur completandole sempre in sequenza. Questo tipo di processore costituisce un miglioramento dei precedenti processori detti "a ciclo singolo", caratterizzati da una produttività inferiore.

Processore vettoriale

Lo stesso argomento in dettaglio: Processore vettoriale.

Un processore vettoriale è un processore dotato di istruzioni che prevedono come operandi dati vettoriali (cioè dati complessi costituiti da più dati elementari dello stesso tipo). Il processore vettoriale risulta dunque molto più veloce di un processore scalare quando si tratta di applicare la stessa elaborazione a più dati dello stesso tipo in quanto tale elaborazione viene effettuata in parallelo eseguendo una sola istruzione. Un processore scalare deve invece eseguire necessariamente più istruzioni per effettuare lo stesso tipo di elaborazione.

Processore superscalare

Lo stesso argomento in dettaglio: Processore multicore.

Un processore superscalare, detto anche multicore, prevede più unità di esecuzione scalari indipendenti in modo da eseguire in parallelo istruzioni indipendenti su dati eterogenei. L'architettura di questo tipo di processore è spesso piuttosto complessa in quanto prevede varie pipeline di esecuzione e per ottimizzare le prestazioni è necessario risolvere i conflitti derivanti dalla loro indipendenza (non si possono ad esempio eseguire in parallelo due istruzioni se il risultato della seconda è condizionato dal risultato della prima).

Processori distinti per grado di integrazione

Processore multi-chip

Microprocessore

Lo stesso argomento in dettaglio: Microprocessore.

Un microprocessore è un processore interamente contenuto in un singolo circuito integrato. Il primo microprocessore commercializzato della storia è stato l'Intel 4004, commercializzata a partire dal 1971.