Introduzione Laboratorio di Calcolo Corso di Laurea in Fisica Università degli Studi di Roma “La Sapienza”

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1 Introduzione Laboratorio di Calcolo Corso di Laurea in Fisica Università degli Studi di Roma “La Sapienza”

2 © 2003 Laboratorio di Calcolo - Prof.L.M.Barone2 Introduzione al Corso (1) Scopo del Corso – programmazione e formalizzazione – strumenti: C, Linux Formato: – 3 Lezioni la settimana (7 settimane) – 1 Laboratorio (3 ore) la settimana Venerdi pomeriggio 14-17 – Ultimi 3 Laboratori valutati con voto – Gruppi di due studenti

3 © 2003 Laboratorio di Calcolo - Prof.L.M.Barone3 Introduzione al Corso (2) Sito Web: avvisi, note, esercizi http://www.phys.uniroma1.it/DOCS/CORSI/LabCal/barone/ in caso di emergenza http://www.roma1.infn.it/people/barone/labcalc/ Logistica del Laboratorio – aula Informatica (N.Ed.Fisica) – PC con Linux Suse – due volte a settimana l’aula e’ disponibile per laboratorio libero

4 © 2003 Laboratorio di Calcolo - Prof.L.M.Barone4 Introduzione al Corso (3) Testi: – Kelley & Pohl: C-Didattica e Programmazione ed.Addison & Wesley (~ 30 Euro) Lavoro a casa: – Compilatore C per Windows – Sistema Linux “virtuale”: installare Cygwin da CD o scaricarlo dalla rete (www.cygwin.com) se avete l’ADSL

5 © 2003 Laboratorio di Calcolo - Prof.L.M.Barone5 Introduzione al Corso (4) Mio indirizzo e-mail: – luciano.barone@roma1.infn.it Ricevimento previa mail Assenze in laboratorio: max 2 Esami: prova pratica + media voti laboratorio pesata Date esami:

6 © 2003 Laboratorio di Calcolo - Prof.L.M.Barone6 Calcolatori Calcolatori Digitali – Informazione codificata utilizzando numeri (digits) – 2 numeri  sistema binario (bits = binary digits) 1/0 Interruttore acceso/spento Tensione V=0/V=-0.8 (NIM) Condensatore Carico/Scarico Compiti – Eseguire operazioni logiche e/o numeriche – Operazioni complesse “spezzate” in operazioni elementari

7 © 2003 Laboratorio di Calcolo - Prof.L.M.Barone7 Architettura HW di base Processore ALU CPU I/O Bus Memory Bus

8 © 2003 Laboratorio di Calcolo - Prof.L.M.Barone8 Software Insieme di istruzioni e dati trattati dal computer Le istruzioni possono essere a diversi livelli – Istruzioni macchina: insieme limitato di funzioni specifiche della CPU Leggi un byte da una locazione di memoria Somma tra loro il contenuto di due registri Esegui le istruzioni a partire dalla locazione m – Istruzioni di alto livello: funzioni che vengono tradotte in sequenze di istruzioni in linguaggio macchina prima di essere eseguite

9 © 2003 Laboratorio di Calcolo - Prof.L.M.Barone9 Il sistema operativo Il sistema operativo è l’insieme di programmi che gestisce il computer: – permette l’interazione con il mondo esterno (Input/Output) – permette di eseguire programmi dell’utente – bilancia le risorse del sistema Sullo stesso PC possono convivere o alternarsi diversi sistemi (es.Linux e Windows o MacOS)

10 © 2003 Laboratorio di Calcolo - Prof.L.M.Barone10 Linguaggi di alto livello Linguaggi sintatticamente complessi facili da usare dagli umani: la traduzione in linguaggio macchina viene fatta “dietro le scene” Si possono classificare in procedurali (C, FORTRAN, PASCAL) e Object Oriented (C++,JAVA)

11 © 2003 Laboratorio di Calcolo - Prof.L.M.Barone11 Compilatori Traduttore da linguaggio di alto livello a linguaggio macchina Linguaggi evoluti – Versatilità, Semplicità, Flessibilità – Indipendenti dalla macchina file.c File sorgente file.o File oggetto Compilatore

12 © 2003 Laboratorio di Calcolo - Prof.L.M.Barone12 Linker Uno o più files oggetto devono essere collegati alle librerie Librerie: insieme di files oggetto preparati dal produttore del compilatore con le istruzioni per l’esecuzione di compiti comuni – Librerie matematiche – Librerie grafiche – Servizi di I/O L’operazione di link può essere esplicita o implicita

13 © 2003 Laboratorio di Calcolo - Prof.L.M.Barone13 Linguaggio Macchina Ad ogni istruzione è associato un codice di N bit La CPU inizia caricando il byte presente nella locazione 0 e lo interpreta come istruzione A seconda dell’istruzione si interpretano i bytes successivi

14 © 2003 Laboratorio di Calcolo - Prof.L.M.Barone14 Esempio Supponiamo che i seguenti codici binari corrispondano alle seguenti istruzioni 001ldA, XCarica il contenuto della memoria X nel registro A 010ldB, XCarica il contenuto della memoria X nel registro B 011sumABSomma i contenuti dei registri A e B e metti il risultato in A 100setA, XScrivi nella memoria X il contenuto del registro A

15 © 2003 Laboratorio di Calcolo - Prof.L.M.Barone15 Esempio Ed ora supponiamo che la memoria del nostro computer sia così riempita: AddressContent 001 010101 011010 100011 101011 110100 111000

16 © 2003 Laboratorio di Calcolo - Prof.L.M.Barone16 Esempio Ed ora supponiamo che la memoria del nostro computer sia così riempita: AddressContent 001 010101 011010 100011 101011 110100 111000 001 viene interpretato come una istruzione e quindi come ldA,X. Di conseguenza il byte successivo contiene il valore di X.

17 © 2003 Laboratorio di Calcolo - Prof.L.M.Barone17 Esempio Ed ora supponiamo che la memoria del nostro computer sia così riempita: AddressContent 001 010101 011010 100011 101011 110100 111000 101 (5) viene dunque caricato nel registro A – e’ un DATO

18 © 2003 Laboratorio di Calcolo - Prof.L.M.Barone18 Esempio Ed ora supponiamo che la memoria del nostro computer sia così riempita: AddressContent 001 010101 011010 100011 101011 110100 111000 010 viene nuovamente interpretato come una istruzione e dunque come ldB, X. Nel registro B viene caricato il numero 011 (3)

19 © 2003 Laboratorio di Calcolo - Prof.L.M.Barone19 Esempio Ed ora supponiamo che la memoria del nostro computer sia così riempita: AddressContent 001 010101 011010 100011 101011 110100 111000 011 rappresenta l’istruzione di somma del contenuto dei registri A e B. In A finisce il valore 8 (5+3)

20 © 2003 Laboratorio di Calcolo - Prof.L.M.Barone20 Esempio Ed ora supponiamo che la memoria del nostro computer sia così riempita: AddressContent 001 010101 011010 100011 101011 110100 111000 l’istruzione di somma non ha parametri perciò il byte successivo è ancora un’istruzione: setA, X dove X=0

21 © 2003 Laboratorio di Calcolo - Prof.L.M.Barone21 Caratteristiche del C (strong) typing  tutte le variabili vanno dichiarate ogni istruzione è terminata dal “;” parole riservate: char, double, float, int,long, short, unsigned, while, for, do, if, then, else, void Tokens: parole chiave, identificatori, costanti, operatori, simboli di interpunzione Es: int main (void) { } Gli identificatori devono cominciare con “_” o con una lettera, NON con un numero