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Sistema di Elaborazione Dati. RAM CPU INTERNET.

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Sistema di Elaborazione Dati. Il Modello di Von Neumann Memoria centrale (Ram) C.P.U.(Processore) Unità di elaborazione Unità di output Unità di input.

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Presentazione sul tema: "Sistema di Elaborazione Dati. RAM CPU INTERNET."— Transcript della presentazione:

1 Sistema di Elaborazione Dati

2 RAM CPU INTERNET

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4 Il Modello di Von Neumann Memoria centrale (Ram) C.P.U.(Processore) Unità di elaborazione Unità di output Unità di input Memorie di massa

5 Hardware Definizione: linsieme dei dispositivi (elettronici, elettrici meccanici, ecc.) che costituiscono fisicamente il sistema di elaborazione. Software Definizione: linsieme dei programmi e dei dati che permettono lo svolgimento delle funzioni di elaborazione

6 Il transistore È lelemento base degli attuali elaboratori elettronici digitali: –piccole dimensioni ( m ) –basso consumo di energia ( W ) –alta velocità di funzionamento (milioni di operazioni al secondo)

7 Circuiti integrati (Chip) Chip: circuito integrato, microcircuito, componente elettronico contenente al suo interno moltissimi transistor

8 Il chip sta al calcolatore come il mattone sta alla casa Calcolatore

9 Le generazioni informatiche ,1 a gen.= valvole ,2 a gen.= transistori ,3 a gen.= circuiti integrati 1980-oggi,4 a gen.= circuiti VLSI (futuro)5 a gen. = ?

10 ENIAC (1943): Electronic Numerical Integrator And Calculator Primo eleboratore general-purpose Valvole, 1500 relay Uso per calcoli balistici Lunghezza 25m, altezza 3m, superficie 180m 2, peso 30ton, potenza assorbita 140KW Programmazione con interruttori manuali Aritmetica decimale, 5000 operazioni/sec

11 Microprocessori INTEL 80x /8086 MIPS: 0.33 (5 MHz) Transistors: MIPS: 3 (12 MHz) Transistors: MIPS: 11 (33 MHz) Transistors: MIPS: 41 (50 MHz) Transistors: Pentium MIPS: 100+ (66 MHz) Transistors:

12 Pentium 32 bit - (166 MHz) Transistors: Pentium II 64 bit MHz Transistors: Pentium PRO 64 bit MHz Transistors: Microprocessori INTEL 80x86 Pentium III 64 bit – 1.13 GHz Transistors:

13 Processore Processore AMD Athlon Processore Intel Il processore o CPU è uno dei componenti principali del computer. Esso consente lesecuzione di numerose istruzioni come: operazioni di elaborazione dei dati o comandi per controllare tutti gli altri elementi del sistema. operazioni di elaborazione dei dati o comandi per controllare tutti gli altri elementi del sistema.

14 Processore Dalla frequenza di lavoro del processore, espressa in MHZ cioè in milioni di cicli di istruzioni a secondo, dipende la velocità di calcolo dellintero sistema. Le operazioni che il processore è in grado di eseguire sono elementari (somma, lettura di un dato, etc.), ma vengono svolte ad una velocità notevole, consentendo di fornire funzionalità complesse come somma di un numero elevato di operazioni semplici ( MHz) ( MHz) ( MHz) ( MHz) Pentium ( MHz) Pentium II (180 - ? MHz) Pentium III ( MHz) Pentium 4 (1.2 – 2.4 GHz)

15 Il clock –T = periodo di clock –f = frequenza di clock ( unità di misura Hertz ) t T Ogni elaboratore contiene un elemento di temporizzazione (detto clock ) che genera un riferimento temporale comune per tutti gli elementi costituenti il sistema di elaborazione.

16 Memoria Il modulo della memoria è fondamentale perché consente di memorizzare i programmi da eseguire, i dati da elaborare, i risultati intermedi e finali forniti dal computer. La memoria si divide in memoria interna, quella posta fisicamente sulla scheda elettronica che ospita anche il processore, e quella esterna che si trova su dispositivi posti fuori della scheda e ad essa collegati. Memoria interna o principale – ROM (read only memory) – RAM (random access memory) – Cache Memoria esterna, di massa o secondaria – Floppy disk – Hard Disk – Nastro magnetico – CD/DVD ROM

17 Memoria Interna ROM (Read Only Memory) – Memoria non cancellabile che contiene le informazioni necessarie per inizializzare lelaboratore (64 kB kB) RAM (Random Access Memory) – Memoria cancellabile e riscrivibile che contiene il/i programma/i attualmente in esecuzione (128 MB - 1 GB) CACHE Memoria di transito fra componenti diversi (fra CPU e RAM, tra RAM e memoria esterna)

18 Memoria interna Banchi di memoria DRAM su supporti SIMM Memoria Esterna o Memoria di massa

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20 Periferiche di ingresso Le periferiche dingresso sono quei dispositivi che consentono allelaboratore di acquisire informazioni dal mondo esterno ed in particolare dallutente che interagisce con la macchina. Periferiche di uscita Le periferiche duscita sono tutti quei dispositivi che consentono di ottenere i risultati delle elaborazioni effettuate dal calcolatore.

21 Periferiche di ingresso Tastiera (inserimento alfanumerico) Mouse (inserimento posizioni) Tavoletta grafica (inserimento posizioni) Scanner (inserimento immagini) Modem (ricezione dati)

22 Periferiche di uscita Monitor (visualizzazione) Stampanti (trasferimento su carta) Plotter (disegni e grafici) Modem (trasmissione dati) Macchine a controllo numerico

23 Periferiche di uscita - Monitor I parametri fondamentali di un monitor sono la sua dimensione (da 12 a 21 pollici), la sua risoluzione intesa come punti distinti che possono essere attivati sulla superficie (da 200x320 a 1280x1024) e la sua precisione misurata con un indice che varia da 0.25 (migliore) a 0.38 (peggiore). Esistono anche particolari monitor detti touch screen che consentono, tramite il tocco di aree particolari della loro superficie, di acquisire informazioni (periferica di input).

24 Periferiche di uscita - Stampanti Stampanti (trasferimento su carta) Consentono di trasferire su carta i risultati delle elaborazione per poi poterli utilizzare come strumenti di verifica o di memorizzazione. Ad impatto ( metodo di stampa vecchio ma economico). A getto dinchiostro: La definizione è migliore delle stampanti ad impatto ed anche il rumore è ridotto a quello causato dal movimento della carta. Laser: La qualità di stampa è ottima, ma il costo del dispositivo e della sua manutenzione è elevato. Plotter (disegni e grafici) A questo dispositivo trasferisce su carta immagini e grafici di dimensioni elevate, normalmente per disegno tecnico o meccanico.

25 Periferiche di uscita Macchine a controllo numerico Un elaboratore può avere come periferica duscita a diretto contatto anche una macchina operatrice a controllo numerico; in tale caso i dati in uscita dal computer sono i manufatti realizzati dalla macchina stessa.

26 Generazioni di calcolatori elettronici La prima generazione è basata sulla tecnologia dei tubi a vuoto (valvole). Nel 1951 si costruisce l'Univac1, dotato di memoria a mercurio e nastri magnetici che consentivano di elaborare informazioni al minuto. La seconda generazione, comparsa nel 1959, è basata sui transistor che sostituiscono le ingombranti e dispendiose valvole. Le memorie di questi calcolatori sono costituite da nuclei di ferrite, le cui dimensioni si riducono fino al diametro di pochi decimillimetri. La velocità di calcolo raggiunge le addizioni al secondo.

27 La terza generazione è costituita da circuiti integrati (chip) che sostituiscono il transistor, ed appare a partire dal Le memorie a nuclei sono affiancate da quelle a bolle magnetiche (minore ingombro, maggiore velocità e sicurezza di funzionamento. La quarta generazione di calcolatori è nata con la realizzazione del microprocessore, cioè dell'Unità Centrale (CPU) ottenuta su un unico circuito integrato. È iniziata nel 1971 con l'invenzione del microprocessore a 4 bit (4004) ad opera di Enrico Faggin della Intel e prosegue tuttora.

28 Le diverse tipologie di computer apparse dal 1971 ad oggi sono il risultato di un'evoluzione nelle tecniche di realizzazione dei circuiti integrati e di aumento della densità circuitale, il cui massimo valore si indica con il termine di livello di integrazione. Nell'evoluzione dei livelli di integrazione si è passati dalla SSI (Small Scale Integration) alla MSI (Medium Scale Integration), LSI (Large Scale Integration) ed infine alla VLSI (Very Large Scale Integration). La tecnologia VLSI ha consentito di realizzare microprocessori a basso costo e memorie di grande capacità su un unico chip.

29 La quinta generazione di computer si basa su architetture parallele (es. dual core) e sulla costruzione di cluster di computer.

30 Fin dall'antichità gli uomini hanno sempre cercato di rendere meno laboriosi i calcoli. Il desiderio di rendere più veloce e più possibile automatico il calcolo è probabilmente antico come l'uomo. Anche se il calcolatore non si può considerare semplicemente una macchina di calcolo, senz'altro è il prodotto più recente e più clamoroso delle ricerche nate da questo desiderio. Cenni Storici

31 Nell'VIII secolo a.C. fu inventato in Cina il primo pallottoliere. Presso i Romani era diffuso l'abaco. Strumento di calcolo formato da un telaietto su cui scorrono alcune file di palline che denotano le unità, le decine, le centinaia, le migliaia. Abaco

32 Per giungere a qualcosa di nuovo bisogna aspettare fino al 1600, quando il matematico scozzese John Napier inventa il regolo calcolatore. Strumento costituito da stecche di avorio su cui erano incise opportune serie di numeri. Facendo scorrere le stecche una sull'altra era possibile eseguire moltiplicazioni e divisioni. Regolo calcolatore

33 La prima vera calcolatrice (che prese il nome di "pascalina") fu inventata da Blaise Pascal nel La pascalina, poteva eseguire solamente l'addizione e la sottrazione. La pascalina

34 Guglielmo Leibniz (nel 1971) ideò una macchina che eseguiva anche la moltiplicazione e la divisione. La macchina di Leibniz

35 Le prime macchine calcolatrici prodotte in serie comparvero agli inizi del 1800 dopo la rivoluzione industriale. Ma è solo nel 1801 che si assistette ad una svolta decisiva, grazie al francese Joseph Jacquard che realizzò un telaio da tessitura controllato da schede perforate, sulle quali era memorizzato il programma di funzionamento della macchina stessa. Il telaio Jacquard

36 Sfruttando questa idea, l'inglese Charles Babbage ideò una macchina analitica (macchina di Babbage) che si può considerare il primo esempio di calcolatore. Esso adottava schede perforate per introdurre dati ed istruzioni ed era fornito di una memoria in grado di immagazzinare fino a 1000 cifre. La macchina analitica di C. Babbage

37 Verso la fine del 1800, negli Stati Uniti si presentò un problema molto concreto e urgente: l'elaborazione dei dati del censimento americano del Uno studioso di statistica, Herman Hollerith adattò la scheda perforata a questo scopo, registrando su ogni scheda i dati di un cittadino e realizzando una macchina in grado di contarli. La società fondata da questo brillante individuo si chiamò, e si chiama tuttora, IBM (International Business Machine). Macchina di Hollerith

38 Il primo vero calcolatore elettro-meccanico fu il MARK 1, messo a punto nel 1944 da un gruppo di ricercatori dell'università americana di Harvard. Con l'avvento delle valvole elettroniche si costruì l'ENIAC (Elettronic Numerical Integrator and Calculator) e nel 1951 si realizzò l'UNIVAC 1 (UNIVersal Automatic Computer).

39 L'UNIVAC fu il primo calcolatore elettronico in grado di conservare il programma all'interno della memoria (grazie ad un'importante innovazione dovuta al matematico John Von Neumann). UNIVAC

40 Sistemi Operativi

41 Che cosa è un sistema operativo? Un software che agisce da intermediario fra lutente e la struttura fisica del calcolatore: gestisce gli elementi fisici di un calcolatore e fornisce allutente uninterfaccia per poter utilizzare le risorse del sistema di calcolo in modo semplice, efficiente e sicuro Scopi del sistema operativo: Eseguire i programmi utenti e facilitare la soluzione dei problemi degli utenti. Rende il sistema di calcolo un ambiente in cui si può lavorare in modo conveniente e corretto. Utilizzo del calcolatore in maniera efficiente.

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43 Quali sono le parti di un SO ? Gestore del processore Gestore della memoria File system Gestore delle periferiche Interprete di comandi (shell) Applicazioni Hw Interfaccia grafica (desktop)

44 Il nucleo (Kernel) del SO Le funzioni del SO che riguardano: –la gestione dei processi, –la loro cooperazione (sincronizzazione e comunicazione) –la gestione del processore sono dette Nucleo (Kernel) del SO. Hardware e Firmware Nucleo: System call Send, Receive, Scheduling Processo utente Processo sistema Processo sistema Processo utente

45 Schema del sistema MS-DOS PROGRAMMI DI APPLICAZIONE PROGRAMMI DI SISTEMA DRIVER DISPOSITIVI MS-DOS DRIVER DISPOSITIVI ROM BIOS Non ha lidentificazione dellutente con login e password; Non ha protezione del file system (administrator, gruppi). Non supporta meccanismi di protezione della memoria. Non esiste la modalità supervisore distinta da quella utente. Non è multiprogrammato: la shell lancia un programma e attende che sia completato. i comandi utente di I/O agiscono direttamente sui dispositivi non passano attraverso il S.O.

46 Lo schema di Unix Utenti Programmi di utilità (Shell, compilatori, editors) Libreria Standard (Open close, read, write, fork) Libreria Standard (Open close, read, write, fork) Unix kernel: Gestione Processi, Memoria, File System, I/O Unix kernel: Gestione Processi, Memoria, File System, I/O user mode kernel mode interfaccia utente interfaccia delle librerie di sistema interfaccia system call

47 Windows NT-2000 un modello ibrido non è microkernel Macchine virtuali Client Server

48 Fine


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