Pìndulas: su processori

Su processori est su coru de s'architetura de calisisiat elaboradori e is caraterìsticas suas finint po influentzai is sceberus de is atrus cumponentis e fintzas de is programmas chi dd'ant a impreai.
Su traballu de su processori est de pigai is istrutzionis de unu programa e de ddas esecutai, fadendi is càrculus arrechetus.

Is primus amantiosus de informàtica si fadiant is processoris (e su restu de s'elaboradori) pighendi is transistor e atrus cumponentis eletrònicus e ponendi-ddus impari cun passièntzia. Mancai custu siat ancora oi possìbili, nd'iat bessiri un'elaboradori cun capacidadi de càrculu limitada meda, cumparau cun is processoris de oi, chi funt formaus de millionis de circùitus lògicus e funt allogaus in unu circùitu integrau sceti de mannesa de pagus centìmetrus: su micro-processori.
Bos'apa a chistionai de is caraterìsticas principalis de is processoris chi càmbiant de un'architetura a s'atra.

Registrus

Is registrus funt memòrias internas a su processori, chi assimbillant a sa memòria a acessu casuali, cun sa diferèntzia chi funt meda prus lestas e nci-nd'at pagus cellas a disponimentu, cun indiritzus fàcilis de arregordai, comenti $0, $1, $2 etc o A, B, C, etc. Ddoi at tipus diferentis de registrus, chi podint cambiai in sa mannesa e s'impreu. Is tipus prus comunus funt:

• Registrus de datus
  Funt impreaus po ammentai is datus po operatzionis aritmèticas o lògicas. Po esempru, duus registrus podint essi impreaus po is fatoris de una summa e un'atru po s'arresurtau. Sendi chi is registrus a disponimentu funt de sòlitu pagus, su càpiu insoru iat a depi essi copiau in sa memòria primària candu no serbit prus.
• Registrus de indiritzu
  Su processori pigat is istrutzionis e is datus po ddas esecutai de sa memòria primària e nci torrat a ponni is resurtaus. Cumenti eus biu, dònnia cella de memòria tenit un'indiritzu. Po podi scriri e ligi sa memòria, su processori depit teni is indiritzus in calincunu logu. Is registrus de indiritzu serbint a custu. Una manera comuna de organizai sa memòria est a dda partziri in àreas o segmentus. In unu registru ddoi podit essi s'indiritzu de sa prima cella de s'àrea de is istrutzionis de su programa, in un'atru ddoi podit essi s'indiritzu de sa prima cella de s'àrea de is datus e in atrus ddoi podint essi unu nùmeru de cella aintru de una de custas àreas. Custa organizatzioni dipendit, che totu su restu, de s'architetura.
• Registrus de stadu e de controllu
  Funt registrus impreaus po su controllu de s'esecutzioni de is istrutzionis e po sinnalai su stadu de is operatzionis. Unu tìpicu registru de stadu est su Registru de istrutzioni (o Instruction Register, IR) innui ddoi at s'ùrtima istrutzioni pigada de sa memòria. Tìpicus registrus de stadu serbint a controllai si un'operatzioni at torrau su valori 0, si una cumparatzioni intra duus valoris at torrau "majori", "minori" o "uguali", etc.

Unidadi Aritmètica-Lògica e Unidadi de controllu

S'unidadi Aritmètica-Lògica (Arithmetic logic unit, ALU) est formada de is circùitus chi faint is operatzionis asuba a is datus carrigaus me is registrus. Custas operatzionis funt coordinadas de un'atra unidadi, s'unidadi de controllu.

Istrutzionis

Is istrutzionis funt is cumandus chi su processori podit acetai. Ddoi at duas filosofias chi podint essi cunsideradas candu si progetat custu aspetu de su processori: CISC e RISC. Is processoris CISC (Complex instruction set computer, elaboradoris cun impari de istrutzionis cumplicau) funt ricus meda de istrutzionis. In custa manera, unu programa at a essi prus fàcili de scriri poita ca ddoi at a essi giai s'istrutzioni po su chi su programadori bolit fai. Is processoris RISC (Reduced instruction set computer, elaboradoris cun impari de istrutzionis mìnimu) tenint prus pagus istrutzionis, duncas su progetu est prus lèbiu, cada istrutzioni podit essi esecutada in prus pagu tempus e is secuèntzias de istrutzionis podint essi perfetzionadas po un'esecutzioni parallela, fadendi is programas prus lestrus. Esemprus de processoris RISC funt is ARM, chi funt impreaus de una parte manna de is telefoneddus de oi. Is processoris prus impreaus po is elaboradoris, Intel e AMD x86/x64 funt CISC, ma tenint puru caraterìsticas de is processoris RISC, ca is istrutzionis funt partzidas a intro de is tzircùitus in micro-istrutzionis prus simpris.
Is istrutzionis càmbiant po dònnia architetura, ma podint essi agrupadas in:

• Istrutzionis de tramudòngiu
  Funt impreadas po movi is datus intra registrus o intra sa memòria e is registrus o intra is registrus e dispositivus de intrada/essida, etc
• Istrutzionis aritmèticas
  Summa, sutratzione, etc
• Istrutzionis lògicas
  Eus biu is istrutzionis lògicas in sa letzioni asuba a s'àlgebra booleana. Funt duncas AND, OR, NOT, etc
• Istrutzionis de controllu
  Podint inclùdiri istrutzionis po brincai a atras partis de su còdixi, po verificai cunditzionis, po tzerriai funtzionis de su sistema operativu (interrutzioni) e atras.

Sa lestesa

Candu intendeus chistionai de processoris, ddoi at sèmpiri calincunu chi chistionat de megahertz o gigahertz. Ita bolit nai?
Totus is cumponentis de s'elaboradori funt sincronizaus de unu relògiu de sistema (clock). Custu est unu sinnali binàriu chi càmbiat de 0 a 1 e de 1 a 0 cun una frecuèntzia (o fitiania) de millionis de bortas cada segundu. Su relògiu donat su "ritmu" a is cumponentis eletrònicus cumenti unu tamburu donat su ritmu a una sonada. Frecuèntzias tìpicas po is processoris de oi andant de 1.8 GHz a 4 GHz (4000000000 de bortas a su segundu). Craru, prus arta est sa frecuèntzia, prus lestu est su processori, mancai custu no siat s'ùnica medida de s'atòliu suu.

Is prus curiosus podint sighiri a ligi po biri un'esempreddu de impreu de istrutzionis e registrus de is processoris x86.

S'esempru: còdixi assembly

In sa letzione dedicada a sa memòria eus biu un'esempru de còdixi in linguàgiu C. Imoi bideus un linguàgiu diferenti, de livellu prus bàsciu. Acraraus ita cherit nai. Is istrutzionis chi su processori podit esecutai funt scritas in una forma difìcili meda de cumprendi: su còdixi binàriu. A custu linguàgiu ddi narant còdixi màchina. Prus unu linguàgiu si ndi stèsiat de su còdixi màchina, prus est de livellu artu. Su còdixi assembly est sceti a unu livellu asuba a su còdixi màchina. In pràtica, est una rapresentatzioni scrita in alfabetu latinu de su còdixi màchina, duncas un'istrutzioni assembly fait esecutai a su processori sceti un'istrutzioni màchina, mentris linguàgius che su C ndi-ddi faint esecutai de prus.
Sighit s'esempru, po sistemas DOS.

; Scrit su càpiu de su registru AX in memòria (sa parti chi ddi narant stack, pila)
; Su segmentu de sa memòria innui su datu est copiau est in su registru SS (stack segment)
; e sa positzioni aintru de su segmentu est in SP (stack pointer)
; S'operatzioni PUSH càmbiat su valori de SP po ddu preparai a un'atra  tzerriada
PUSH AX

; Ponit su valori 65 (H bolit nai chi est unu nùmeru scritu in sistema esadecimali)
; in sa parti "bàscia" de su registru DX  
MOV DL, 41H

; Ponit su valori 02 in sa parti "arta" de su registru AX  
MOV AH, 02H

; INT serbit a imbiai unu sinnali de interrutzioni a su processori
; po fai una tzerriada de sistema
; 21H esecutat sa funtzioni chi eus postu in AH.
; 02 est sa funtzioni chi imprentat unu caràtiri asuba a su schermu
; Su caràtiri est su chi eus postu in DL: 65 est sa lìtera A
; Duncas "A" at a apàrriri in su schermu 
INT 21H

; Ponit s'ùrtimu valori presenti in sa pila (su chi nci iaus postu cun PUSH) in su registru AX
; SP at a essi postu a su valori initziali
POP AX