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© 2007 SEI-Società Editrice Internazionale, Apogeo Unità B1 La struttura fisica e logica di un elaboratore.

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1 © 2007 SEI-Società Editrice Internazionale, Apogeo Unità B1 La struttura fisica e logica di un elaboratore

2 © 2007 SEI-Società Editrice Internazionale, Apogeo Obiettivi Comprendere il concetto di macchina universale Conoscere le componenti degli elaboratori Sapere distinguere tra hardware e software Conoscere i compiti del processore Conoscere i compiti della memoria Conoscere i vari tipi di memoria di massa Distinguere tra periferiche di input e di output Comprendere larchitettura di Von Neumann

3 © 2007 SEI-Società Editrice Internazionale, Apogeo Macchina universale Il computer non si limita a eseguire un insieme di azioni, magari ampio ma comunque determinato. A seconda delle istruzioni che gli vengono fornite, lo stesso computer è in grado di svolgere compiti differenti.

4 © 2007 SEI-Società Editrice Internazionale, Apogeo Hardware e Software Hardware = componente meccanica, concreta della macchina Software = parte immateriale, linsieme delle istruzioni e dei dati. Un elaboratore riceve programmi e dati in ingresso (input), li archivia allinterno della memoria, elabora i dati eseguendo la successione di istruzioni definite dal programma e, infine, invia le informazioni risultanti in uscita (output)

5 © 2007 SEI-Società Editrice Internazionale, Apogeo Le risorse di un computer Hardware –unità centrale di elaborazione o processore; –memoria centrale; –periferiche di input/output; –memorie di massa o ausiliarie; Software –dati e programmi.

6 © 2007 SEI-Società Editrice Internazionale, Apogeo Processore – CPU (Central Process Unit) Svolge le operazioni interpretando il software ed eseguendone le istruzioni La CPU è suddivisa in due componenti: –lunità di controllo o CU (Control Unit); –lunità logico-aritmetica o ALU (Arithmetic and Logic Unit).

7 © 2007 SEI-Società Editrice Internazionale, Apogeo Clock Orologio interno per inviare i segnali di controllo rilasciando un segnale a intervalli regolari. La frequenza con cui il clock invia i suoi segnali è misurata in hertz (vibrazioni al secondo). Il primo personal computer operava a 4,77 megahertz (MHz) - 4,77 milioni di cicli al secondo. Attualmente la velocità del clock viene misurata in gigahertz (GHz) - miliardi di cicli al secondo.

8 © 2007 SEI-Società Editrice Internazionale, Apogeo Registri Elementi di memoria interni alla ALU registro di stato contiene le informazioni relative allo stato in cui si trova il processore. registro istruzione (IR, Instruction Register) in cui si trova listruzione che è in corso di esecuzione; registro contatore del programma (PC, Program Counter) contiene lindirizzo della cella di memoria della prossima istruzione da eseguire; registro accumulatore in cui vengono memorizzati i risultati parziali delle varie operazioni; registro dati contiene i dati pronti per il trasferimento in memoria oppure quelli appena trasferiti dalla memoria; registro puntatore alla memoria contiene lindirizzo di memoria da cui prelevare i dati o in cui depositare quelli presenti nel registro dati.

9 © 2007 SEI-Società Editrice Internazionale, Apogeo Processo di elaborazione Fasi elementari : 1. Lunità di controllo preleva dalla memoria listruzione da eseguire. 2. Lunità di controllo verifica il tipo dellistruzione e: 2.1 se si tratta di unistruzione di elaborazione, passa i dati alla ALU, controlla che i calcoli siano effettuati in maniera corretta e quindi riporta il risultato in memoria; 2.2 se si tratta di unistruzione di input controlla il corretto passaggio dei dati dalla periferica coinvolta alla memoria; 2.3 se si tratta di unistruzione di output controlla il corretto passaggio dei dati dalla memoria alla periferica coinvolta. 3. Vengono iterati nuovamente i precedenti due punti fino allultima istruzione.

10 © 2007 SEI-Società Editrice Internazionale, Apogeo Stati della CPU fetching (prelevamento) in cui preleva dalla memoria centrale listruzione da eseguire; decoding (decodifica) in cui lunità di controllo converte listruzione prelevata dalla memoria centrale in segnali di controllo inviati alla ALU; executing (esecuzione) in cui la ALU esegue listruzione decodificata.

11 © 2007 SEI-Società Editrice Internazionale, Apogeo Memoria centrale - RAM La memoria centrale è il contenitore in cui il processore memorizza le istruzioni e i dati su cui lavora. Random Access Memory (memoria ad accesso casuale) è realizzata fisicamente con uno o più chip. Ciascuno di questi chip contiene un numero elevato di microscopici elementi elettronici noti come bistabili che contengono la rappresentazione di un singolo bit. Un bistabile è come una lampadina che può trovarsi in due soli stati: accesa o spenta. E una memoria volatile, tutto il suo contenuto viene cancellato se si spegne il computer.

12 © 2007 SEI-Società Editrice Internazionale, Apogeo Periferiche di input output Tastiera Monitor Telecamera Microfono Scanner Plotter

13 © 2007 SEI-Società Editrice Internazionale, Apogeo Le porte di I/O

14 © 2007 SEI-Società Editrice Internazionale, Apogeo Memorie di massa Memorie non volatili Lespressione memoria di massa deriva dalla possibilità di archiviare su questo tipo di memorie grandi quantità (ovvero masse) di dati. Caratterizzate da –Capacità –Tempo di accesso –Tempo di trasferimento

15 © 2007 SEI-Società Editrice Internazionale, Apogeo Architettura di Von Neumann


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