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Istruzioni Memoria centrale dati Unità centrale di processo comandi Dati indirizzi Registro dati Registro indirizzi Program counter Bus datiBus dati Bus.

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Presentazione sul tema: "Istruzioni Memoria centrale dati Unità centrale di processo comandi Dati indirizzi Registro dati Registro indirizzi Program counter Bus datiBus dati Bus."— Transcript della presentazione:

1 istruzioni Memoria centrale dati Unità centrale di processo comandi Dati indirizzi Registro dati Registro indirizzi Program counter Bus datiBus dati Bus indirizziBus indirizzi Registro di stato Registro istruzioni u. di controllo rete di decodifica ALU accumulatore clock

2 Modello di Von Newmann Viene eseguita una istruzione una di seguito allaltra in modo sequenziale Formato –Sottosistema memorie –Sottosistema calcolo –Sottosistema input/output –Interagiscono tra loro attraverso i Bus

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4 Il clock Funzione in modo sincrono (tutto assieme) Clock –Frequenza MHz milioni di impulsi al secondo –GHz miliardi di impulsi al secondo Diversi tipi di clock –Del processore interno alla CPU –Dei bus di sistema per sincronizzare con il mondo esterno –Ogni dispositivo ha il proprio

5 La memoria Esistono diversi tipi di memoria –Registri (CPU) –Cache –Ram –Memorie di massa (dispositivi di i/o) –Rom

6 La memoria centrale Ram Dispositivo elettronico in grado di contenere tutte le informazioni necessarie per lelaborazione dei dati Dati, informazioni, risultati intermedi È più veloce della memoria di massa

7 Deve permettere –Di Scrivere –Di Leggere –Di Conservare –Non tutte le cose contemporaneamente Soddisfare le seguenti esigenze –Alta velocità –Elevata capacità –Bassi costi

8 Tipi di memoria Ram (random access memory) –Casuale (accesso celle non dipende dal contenuto) –Cella individuata dallindirizzo –Volatile (perde il contenuto una volta manca lalimentazione elettrica) –Più grande più veloce computer –Statica e dinamica

9 istruzioni Memoria centrale dati indirizzo1 Indirizzo n indirizzo2 Indirizzo n+1 Indirizzo n+m s e l e tt o r e Registro dati Registro indirizzi temporizzazione Scrittura/Lettura Unità di governo

10 I Registri Componenti circuitati (fatti in elettronica) Accesso casuale o a scorrimento Consentono accesso molto rapido Possono memorizzare solo un numero limitato di byte Memoria di tipo volatile

11 Bit 1 bit 2 bit 3 bit 4 bit n I Registri Registi in parallelo Tutti i bit che formano il dato vengono memorizzati contemporaneamente Prima fase vengono azzerati tutti i bit di registro Seconda fase vengono commutati tutti i bit che formano il dato che devono assumere il valore 1 dato clock

12 Bit 1 bit 2 bit 3 bit 4 bit n I Registri Registi a scorrimento Tutti i bit che formano il dato vengono memorizzati in modo sequenziale (ad ogni impulso di clock) Il contenuto delli-esimo bit stabile viene trasferito in quello di posto i+1 Nel bit stabile di posto 1 viene registrato il valore del nuovo bit da memorizzare dato clock

13 I registri Registri di uso generale in cui vengono depositati operandi e risultati intermedi dellelaborazione (dimensione in bit indica lampiezza della parola) Es. registro accumulatore, esso (in una addizione) contiene uno degli operandi e il risultato della operazione Unità aritmetica logica Accumulatore Primo operando secondo operando

14 I registri Registro istruzioni contiene listruzione di un programma dopo che è stata letta dalla memoria per il tempo necessario alla sua esecuzione una parte contiene il codice operativo istruzione collegata al decodificatore e direttamente unità di controllo Indirizzo(indirizzi) dell operando (degli operandi) Codice operativo Codice operandi Bus interno dati Bus interno degli indirizzi decodificatore Unità di controllo

15 I registri Registro contatore di programma vengono generati gli indirizzi delle istruzioni da eseguire (serve per sapere dove risiede in memoria listruzione da prelevare) Registro dati, registro indirizzi collegano la Cpu con i bus esterni. Pila di sistema è un registro dove viene conservato lo stato del processore e dei registri in alcuni casi come ad esempio la chiamata ad un sottoprogramma. Stack pointer registro che tiene conto della posizione del primo elemento della pila. Ind X Stack Pointer Pila di sistema

16 I registri Registri di stato sono dei registri dove ogni bit rappresenta logicamente un indicatore (flag) che consente particolari informazioni relative alla condizioni verificatesi nel corso dellultima operazione Flag di carry viene posto ad 1 quando un operazione aritmetica produce un riporto (positivo o negativo) mentre assume il valore 0 negli altri casi Flag di overflow, che viene posto ad 1 se il risultato di un operazione aritmetica tra due numeri relativi oltrepassa la capacità di elaborazione della ALU (quando il bit più significativo trabocca sul bit di segno ) Flag di zero 1 se il risultato dellultima operazione fatta è zero 0 negli ltri casi Flag di negatività che riproduce il bit di segno del risultato

17 I bus Bus dati Linee bidirezionali Bus indirizzi Line unidirezionali Tramite i quali il processore seleziona lunità con la quale deve essere stabilite le comunicazioni Bus di controllo bidirezionali Segnali di controllo

18 La ALU Unità aritmetico logica Rete combinatoria che realizza la principali funzione logiche Esegue operazioni aritmetiche Esegue operazioni di confronto scorrimento a sinistra e a destra delloperando coinvolto

19 La ALU Unità Aritmetico logica Bus interno dati Registro dati Bus esterno dei dati accumulatoreRegistro Dati

20 Unità di controllo Controlla il funzionamento di tutti gli altri elementi che compongono il sistema di elaborazione Codificare Interpretare Elaborare istruzioni Generando segnali di attivazione di tutti gli organi esecutivi del computer Al ritmo degli impulsi forniti dal temporizzatore (clock)

21 Codice operativoIndirizzo opernadi Bus indirizzi Rete di decodifica Unità di controllo comandi

22 Tipo di microprocessore Logica cablata Lunità di controllo e conglobata con la ALU È un insieme di circuiti logici sequenziali Definiti una volta per tutte dal costruttore La scomposizione in istruzioni elementari non può essere modificata dallutente Non si può essere esteso il repertorio delle istruzioni proposte

23 Tipi di microprocessore Logica microprogramma Logiche di controllo basate sulla microprogrammazione Le istruzioni macchina (microistruizioni) vengono eseguite come un insieme di azioni elementari di complessità inferiore lUnità di controllo deve assumere la struttura di un calcolatore a cui viene demandata lesecuzione di un microprogramma associato allistruzione da eseguire

24 Unità di controllo Memoria di controllo (prom rom, contiene tutti micro programmi) Decodificatore istruzioni Emette lindirizzo del microprogramma associato al codice operativo Contatore di Microprogramma (program counter) Indirizzi delle microistruzioni Registro micro istruzioni corrente Decodificatore microistruzioni Circuiti di temporizzazione

25 Unità di controllo 1.Il codice operativo contenuto nel registro istruzioni viene inviato al decodificatore che genera un indirizzo di microprogramma 2.Questo indirizzo viene caricato nel contatore di microprogramma e punta,nella memoria di controllo, alla prima microistruzione del microprogramma associato allistruzione da eseguire 3.Le microistruzioni di questo microprogramma vengono eseguite in sequenza a, ogni passo, i segnali corrispondenti vanno ad abilitare le rispettive unità funzionali, mentre lindirizzo della microistruzione successiva viene portata nel contatore di microprogramma.

26 istruzioni Memoria centrale dati Unità centrale di processo comandi Dati indirizzi Registro dati Registro indirizzi Program counter Bus datiBus dati Bus indirizziBus indirizzi Registro di stato Registro istruzioni u. di controllo rete di decodifica ALU accumulatore clock


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