Il microprocessore ( CPU ) è un dispositivo sincrono, questo vuol dire che tutte le operazioni effettuate dei vari stadi che lo compongono sono per l’appunto sincronizzate, ossia eseguite secondo tempistiche ben precise, fissate attraverso un segnale elettrico detto segnale di clock.
La velocità di clock di una CPU è la frequenza del segnale di temporizzazione e corrisponde al numero di operazioni elementari per secondo che la CPU è in grado di eseguire.
Nel paragrafo sopra si è parlato di operazioni elementari, non semplicemente di operazioni, vediamo di spiegare il perché:
Quando si invia una istruzione alla CPU non è detto che questa sia in grado di eseguirla “in un solo passaggio” (tipicamente non lo è), una singola istruzione può richiedere varie scritture nei registri interni alla CPU o avere bisogno di essere scomposta in più sotto operazioni successive.
Consideriamo ad esempio una CPU a 32 bit, come quelle usualmente in commercio ( vedi Pentium ), immaginiamo di volere eseguire una somma tra due numeri interi A+B=C [1].
Perché la somma sia eseguibile in una sola operazione, il valore di A , B e quello di C non devono superare il valore 232 ossia circa 4 miliardi, se così non fosse l’operazione di somma verrebbe eseguita in due passi successivi scomponendo la somma in due operazioni elementari. (nell’esempio non si tiene conto per semplicità delle operazioni di scritture nei registri etc )
Si è visto come la velocità di clock sia uno dei fattori che contribuisce alle prestazioni della CPU, ma non l’unico, infatti a parità di architettura, una CPU con frequenza di clock maggiore ha prestazioni migliori, nel senso che riesce ad eseguire un numero di operazioni maggiore rispetto ad un processore con frequenza più bassa.
Questo tipo di confronto non è fattibile tra architetture diverse, si è visto ad esempio che nel caso della somma, una CPU da 64 bit con frequenza di lavoro pari alla metà è in grado, nel caso si sommino numeri grandi, di eseguire il calcolo nello stesso intervallo di tempo.
[1] dire che una CPU è a 32 bit significa che è in grado di maneggiare parole da 32 bit