CPU

Come funziona il computer: il processore – Parte 2

Pagina 1: Come funziona il computer: il processore – Parte 2

Introduzione

Dopo "Come funziona il computer: il processore – Parte 1", proseguiamo il nostro viaggio alla scoperta della CPU, in tutte le sue sfaccettature.

Caratteristiche del processore

L'arrivo di nuovi microprocessori, la maggior parte delle volte, porta con sé nuove caratteristiche per migliorare le prestazioni con applicazioni specifiche o la stabilità complessiva del processore. Nelle prossime pagine daremo uno sguardo ad alcune di queste tecnologie.

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System Management Mode (SMM)

Intel e AMD, spinte dalla necessità offrire una più robusta capacità di gestione dell'energia nei computer mobile, nei primi anni '90 iniziarono ad aggiungere la System Management Mode (SMM) ai propri processori. SMM è una modalità di funzionamento per scopi speciali creata per gestire le funzioni di amministrazione energetica a basso livello e di controllo hardware. SMM mette a disposizione un ambiente software isolato che è trasparente al sistema operativo o alle applicazioni, ed è pensato per l'uso da parte del BIOS del sistema o dal drive code a basso livello.

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SMM è stato introdotto nell'ottobre del 1990 come parte del processore mobile Intel 386SL. SMM è poi apparso nel 486SL del novembre 1992 e nell'intera linea 486 a partire dal giugno 1993. SMM era assente, invece, nei primi Pentium che debuttarono nel 1993; SSM, tuttavia, fece di nuovo capolino in tutti i processori Pentium a partire dai 75 MHz presentati nell'ottobre 1994 e nei mesi successivi. AMD ha aggiunse SMM ai propri processori Am486 e K5 all'incirca nello stesso periodo. Tutti gli altri processori x86 di Intel e AMD introdotti da allora offrono SMM.

SMM è "invocato" da uno speciale segnale di "pin interrupt", il quale genera un System Management Interrupt (SMI), l'interruzione non mascherabile a maggiore priorità possibile. Quando SMM si avvia, il contesto o lo stato del processore e dei programmi in esecuzione viene salvato. Poi il processore passa su uno spazio d'indirizzamento dedicato e separato ed esegue codice SMM, che lavora in modo trasparente verso il programma interrotto e con qualsiasi altro software nel sistema. Quando l'operazione SMM è completata, un'istruzione di ripristino ristabilisce il contesto salvato in precedenza o lo stato del processore e dei programmi, permettendo al processore di riprendere esattamente da dove era stato interrotto.

Anche se inizialmente era usato per la gestione energetica, SMM è stato progettato per essere sfruttato da qualunque funzione di sistema a basso livello che ha bisogno di funzionare in modo indipendente dal sistema operativo e dagli altri programmi di sistema. Nei sistemi moderni stiamo parlando di:

  • Funzioni di gestione energetica ACPI e APM
  • Supporto a vecchie periferiche Universal serial bus (USB) come tastiere e mouse
  • Avvio da USB (emulazione disco)
  • Password e funzioni di sicurezza
  • Monitoraggio temperature
  • Monitoraggio velocità della ventola
  • Leggere/scrivere RAM Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS)
  • Aggiornare il BIOS
  • Registrare l'ECC della memoria
  • Registrare gli errori hardware oltre alla memoria
  • Funzioni di risveglio e avviso come Wake on LAN (WOL)

Un esempio di SMM in funzione si ha quando il sistema prova ad accedere a una periferica che in precedenza era entrata in modalità di risparmio energetico. Ad esempio, diciamo che un programma richiede di leggere un file su un hard disk, ma il disco era entrato in risparmio energetico. Dopo l'accesso, l'adapter host genera un SMI per invocare SMM. Il software SMM poi emana comandi per svegliare l'hard disk. Successivamente SMM restituisce il controllo al sistema operativo e il caricamento dei file avviene come se il disco non fosse mai entrato in risparmio energetico.

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