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Capitolo 1

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Capitolo 1 - Il processore - Il Debugger

  Il Processore e il Debugger

I BUS DEI PROCESSORI 2/6 [7 di 60] 

    

    Il Bus DATI
     
bulletIl Bus Dati è la struttura di scambio principale di un computer; è così importante che è diventato uno strumento per distinguerli tra di loro.
bullet Il numero di linee (bit) del bus dati viene utilizzato per qualificare il processore a cui appartiene, per cui è frequente parlare di processore a 32 bit o di CPU a 64 bit, intendendo implicitamente la dimensione del suo bus dati.
bulletLa cosa non stupisce se si pensa che più grande è il numero di linee del bus dati maggiore è la quantità d'informazione che è possibile scambiare in un colpo solo.. e quindi la CPU e il computer che la ospita sono più veloci.
bulletBasta pensare al tempo necessario a prelevare 8 bytes (64 bit) tutti insieme, piuttosto che uno alla volta.
bulletIl disegno seguente mostra un tipico bus dati:

      

      

bulletPossiamo notare che in tutti e 4 i rami del Bus sono presenti delle frecce e un numero:
bulletdalla Cpu le frecce entrano ed escono: la cosa non sorprende perchè, nell'ambito di un computer, chi decide letture e scritture è proprio la Cpu.
bulletil senso delle frecce precisa che la memoria è un dispositivo in grado di essere letto e scritto, mentre alcuni dispositivi di I/O potranno essere solo scritti (quelli di output, come il monitor) o solo letti (quelli di Input, come la tastiera).
bulletin realtà esistono dispositivi di I/O che possono essere sia letti che scritti (come gli HD) per i quali vale il disegno della pagina precedente.
bulletIl numero indicato dentro la traccia rettangolare (che d'ora in poi chiameremo bus...) è quello dei fili che rappresenta, nel nostro esempio 16, tipico del bus dati di un 8086.

      

bulletIn conclusione, il Bus dati è una struttura bidirezionale gestita esclusivamente dal processore; il fatto che il flusso possa entrare o uscire a piacere della CPU anticipa un concetto fondamentale della vita di un computer: non sembra possibile che l'informazione possa entrare ed uscire contemporaneamente: questo ci suggerisce la necessità della presenza di sincronismi.
bulletUn processore (e quindi il computer) non può vivere e lasciar vivere senza la presenza di un cadenzatore d'eventi, che stimoli e orienti le sue risorse in operazioni organizzate e successive, una all'altra...
bulletQuesto dispositivo è il generatore di clock (spesso detto orologio di sistema, nell'estremo sforzo di italianizzare proprio tutto..) che, insieme alla dimensione del bus dati, diventa un altro importante metro per misurare la potenza globale di un computer.

      

bulletNella ventina d'anni di vita dei personal computer i progettisti sono stati molto occupati, nella certezza di renderli ogni volta più utili e potenti... Certo, dai primi processori (8 bit), a quelli del primo PC (1980, 16 bit), ad oggi (2002, 64 bit) se n'è fatta di strada e ...l'avvenire merita di essere vissuto.
bulletLa tabella seguente ricorda queste tappe, con riferimento alla famiglia 80x86:

      

Processore Register Size Data Bus Size
8088 8  bit 8  bit
80188 8  bit 8  bit
8086 16  bit 16  bit
80186 16  bit 16  bit
80286 16  bit 16  bit
80386SX 32  bit 16  bit
80386DX 32  bit 32  bit
80486 32  bit 32  bit
Pentium 32  bit 64  bit
Pentium II 32  bit 64  bit
Pentium III 32  bit 64  bit
Pentium IV 32  bit 64  bit

      

bullet Naturalmente la misura del bus indica la dimensione massima dei dati che possono essere scambiati tra i vari componenti in un sistema di elaborazione, ma il progettista del programma può coinvolgere la CPU in operazioni in grado di elaborare anche dati di dimensione inferiore.
bulletPer certi versi è anche quello che faremo noi, nelle varie parti del tutorial: quasi certamente possiamo disporre di computer di ultima generazione ma, per mantenere lo studio in termini semplici e tradizionali, faremo finta di avere a che fare con un 8086, il padre riconosciuto di tutti i successivi modelli.
bulletLa cosa non deve stupire, supportata com'è dalle seguenti considerazioni:
bulletle moderne CPU mantengono la portabilità verso il basso, cioè devono garantire ai vecchi software di poter girare senza problemi (sebbene, spesso, il fatto di girare non sia sufficiente per assicurare la loro godibilità, in genere a causa dell'elevata velocità a cui sono costretti).
bulletle caratteristiche funzionali dell'8086 sono un sottoinsieme di quelle degli attuali processori, per cui progettare con riferimento alle prime significa solo rinunciare (un po' masochisticamente..) ai vantaggi garantiti dalle seconde.
bulletriferirsi al set d'istruzioni e ai registri dell'8086 è solo una scelta di comodo, didatticamente molto diffusa e, forse, più immediata; certamente l'appassionato neofita, una volta svezzato, saprà percorrere da solo i nuovi sentieri, forse più impervi ma pieni di fascino e di rinnovati stimoli.

    

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