Cosa Influenza le Prestazioni della CPU? Ecco Tutto Quello che Devi Sapere

È vero che se spendi migliaia di dollari per acquistare la CPU più costosa disponibile sul mercato in un dato momento, essa avrà prestazioni superiori rispetto alle alternative. Tuttavia, potrebbe performare solo dal 5 al 10 percento meglio rispetto alla CPU di fascia successiva, che costa diverse centinaia di dollari in meno. Pertanto, è importante conoscere i fattori che influenzano le prestazioni della CPU in modo da poter prendere una decisione di acquisto migliore.

Che cos’è la CPU

La CPU (Central Processing Unit), a volte conosciuta come “processore,” è uno dei componenti più importanti in un sistema informatico. Essendo il cervello del sistema informatico, il suo compito è gestire tutti i calcoli dei dati e assicurarsi che siano elaborati nel minor tempo possibile.

La CPU non è qualcosa che puoi vedere dall’esterno del computer. Infatti, non sarai in grado di vedere la CPU su un PC completamente assemblato. Per vederla, devi rimuovere il case del computer, scollegare il cavo e rimuovere il dissipatore di calore (e la ventola), e solo allora potrai vedere la superficie della CPU. La forma della CPU è un piccolo chip quadrato con molti pin di connessione sotto.

Le immagini qui sotto mostrano il retro e la parte superiore di una CPU.

Come Funziona la CPU

Per semplificare, il modo in cui una CPU funziona può essere illustrato con i seguenti tre passaggi:

1. Quando fai clic per eseguire un’applicazione, l’istruzione grezza viene prima recuperata dal disco rigido (a volte dalla memoria) e inviata alla CPU per l’elaborazione.
2. Quando la CPU riceve l’istruzione, eseguirà la logica e calcolerà il risultato.
3. Una volta che la CPU ha finito di elaborare, invierà il risultato al dispositivo rispettivo per l’output all’utente.

Anche se può sembrare semplice, tutti e tre i passaggi devono essere completati in pochi secondi. Un ritardo in uno di questi passaggi si tradurrà in un lag nel computer.

Velocità di Clock

Ogni CPU è dotata di un orologio interno che le fornisce un “ritmo” di funzionamento. La “Velocità di Clock,” nota anche come “Frequenza di Clock,” si riferisce al numero di operazioni che la CPU può eseguire in un solo secondo.

Questo è il numero in Hz (Hertz e, per estensione, megaHertz e gigaHertz visti come MHz e GHz) che di solito vedi accanto al nome di una CPU.

Il problema è che, per andare più veloce, devi far passare più elettricità attraverso una CPU, e ciò produce calore. Dopo il limite massimo di 4 GHz, è difficile mantenere una CPU adeguatamente raffreddata.

Le prestazioni di una CPU in Hz influenzano principalmente le applicazioni monofilo. La maggior parte dei software moderni, come i popolari browser Chrome e Firefox, è progettata per sfruttare più core (ne parleremo nella sezione successiva) e thread, piuttosto che dipendere esclusivamente dalla velocità di clock. Tipicamente, il computer funzionerebbe meglio con una CPU a più core ma con velocità di clock più lente piuttosto che con una più veloce ma a core singolo.

Numero di Core

Poiché aumentare la velocità effettiva è diventato sempre più difficile, i produttori di CPU hanno deciso di aggiungere capacità di multitasking introducendo più core nella CPU.

È ingiusto descrivere le CPU multicore come l’equivalente di “attaccare insieme due o più CPU nello stesso pacchetto.” Possono apparire così all’utente medio, ma i loro design effettivi sono molto più intelligenti che semplicemente incollare due CPU l’una accanto all’altra.

Coesistendo sulla stessa matrice, i core individuali di una CPU multicore condividono alcune risorse, sia per ridurre i costi di produzione sia per migliorare le prestazioni. Ad esempio, potrebbero condividere un pezzo di memoria cache, le connessioni ad altri elementi su una scheda madre, ecc.

Le CPU multicore possono essere omogenee o eterogenee. Le CPU omogenee contengono due o più core identici. Le CPU eterogenee contengono core di tipi diversi. Ad esempio, le CPU nei moderni smartphone solitamente includono un core centrale che è migliore nelle operazioni generali e più core più piccoli che assistono nella fotografia, A.I., ecc.

Con i produttori di CPU che rivolgono la loro attenzione all’aggiunta di più core invece di spingere ulteriormente il limite dei GHz, anche il software e i sistemi operativi moderni hanno seguito questa tendenza. La maggior parte dei software moderni sta già sfruttando più core, ma potresti ancora trovare molti strumenti, applicazioni e perfino giochi, che funzionano meglio con una maggiore velocità su un singolo core piuttosto che con più core. Questo accade perché alcuni carichi di lavoro semplicemente non possono essere parallelizzati, suddivisi in parti più piccole e distribuiti su più core.

Cache e Architettura

Ai tempi degli 8 bit, la RAM di un computer era abbastanza veloce da fornire alla CPU tutto ciò di cui aveva bisogno. Man mano che le CPU continuavano ad accelerare, la RAM iniziò a rincorrere. È allora che la cache è stata introdotta nel mix.

Una cache, che è effettivamente una piccola e velocissima memoria, viene aggiunta alla CPU per memorizzare istruzioni immediate dalla RAM. Poiché la cache funziona alla stessa velocità della CPU, può fornire rapidamente informazioni alla CPU nel minor tempo possibile senza alcun ritardo.

Ci sono diversi livelli di cache. La cache di livello 1 (L1) è la forma più basilare di cache ed è presente su ogni CPU. La cache di livello 2 (L2) ha una dimensione di memoria più grande ed è utilizzata per memorizzare più istruzioni immediate. In generale, la cache L1 memorizza la cache L2, che a sua volta memorizza la RAM, che a sua volta memorizza i dati del disco rigido. Con la nuova tecnologia multicore, esiste anche una cache L3 o L4 che è più grande e condivisa tra i vari core.

Vale la pena notare che questi potrebbero diventare meno importanti in futuro se qualcuno riuscisse a trovare un modo per accelerare significativamente la connessione tra la CPU e la RAM. Lo menzioniamo perché AMD potrebbe aver in qualche modo raggiunto questo obiettivo ed è uno dei motivi per cui la loro prossima generazione di processori con architettura Zen è così entusiasmante.

I fattori sopra elencati sono quelli che influenzano le prestazioni della CPU. Potresti anche voler sapere le differenze tra una CPU Intel e una AMD e come scegliere una CPU AMD.