La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

ARCHITETTURA DEL CALCOLATORE n n Larchitettura del calcolatore, cioè le unità funzionali o i sottosistemi che lo compongono, è rimasta sostanzialmente.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "ARCHITETTURA DEL CALCOLATORE n n Larchitettura del calcolatore, cioè le unità funzionali o i sottosistemi che lo compongono, è rimasta sostanzialmente."— Transcript della presentazione:

1 ARCHITETTURA DEL CALCOLATORE n n Larchitettura del calcolatore, cioè le unità funzionali o i sottosistemi che lo compongono, è rimasta sostanzialmente invariata a partire dagli anni 40. n n Larchitettura dei calcolatori attuali si basa su un unico modello teorico chiamato architettura di von Neumann, dal nome del matematico John von Neumann che per primo la propose nel 1946

2 Architettura del calcolatore A blocchi funzionali: BUS DATI/PROGRAMMI MEMORIA PROCESSORE (CPU) UNITA INPUT Memoria di massa UNITA OUTPUT RISULTATI

3 ARCHITETTURA VON NEUMANN n n L architettura di von Neumann è un modello per la progettazione e la realizzazione di calcolatori basato su 3 caratteristiche: 1) 1) Un calcolatore realizzato a partire da 4 sottosistemi principali chiamati: CPU, memoria CENTRALE, ingresso/uscita, memorie di massa. Ogni sistema (blocco) ha una sua funzione4 sottosistemi 2) 2) Computer a programma memorizzato : in grado di eseguire un programma precedentemente caricato in memoria centrale (un insieme di istruzioni precaricate in memoria) 3) 3) Lesecuzione sequenziale delle istruzioni. Una sola istruzione per volta viene presa dalla memoria per passare alla CPU dove viene decodificata ed eseguita.

4 MEMORIE DI MASSA MEMORIE DI MASSA UNITA DI OUTPUT UNITA DI ELABORAZIONE (C.P.U.) MEMORIA CENTR. UNITA DI INPUT Allarchitettura FUNZIONALE corrisponde una architettura FISICA

5 1. IL CERVELLO- PROCESSORE = C.P.U (Central Processing Unit) UNITA CENTRALE DI ELABORAZIONE UNITA CENTRALE DI ELABORAZIONE in senso stretto: il motore che preleva dalla memoria, interpreta (decodifica) ed esegue le istruzioni del programma e governa il funzionamento delle diverse parti che compongono il computer in senso stretto: il motore che preleva dalla memoria, interpreta (decodifica) ed esegue le istruzioni del programma e governa il funzionamento delle diverse parti che compongono il computer Fisicamente un circuito integrato ad altissima integrazione (100 milioni di transistor da nm) : MICROPROCESSORE

6 PROCESSORE n E lunico dispositivo in grado di distinguere tra istruzioni (i comandi) e dati (il materiale sul quale eseguire i comandi) n Deve saper riconoscere le istruzioni e i comandi a basso livello forniti dal programma n Coordina le operazioni degli altri componenti del sistema

7 2. IL BANCO DI LAVORO - la MEMORIA CENTRALE n RAM Random Access Memory n Lunita che funge da DEPOSITO dei DATI e delle ISTRUZIONI necessari per la esecuzione di un programma. La CPU vi ha accesso diretto. n E UN PASSAGGIO OBBLIGATO prima di poter essere elaborata linformazione deve essere acquisita dalla memoria centrale (per motivi tecnologici) n Memoria di lettura/scrittura n : veloce (ns), costosa, volatile, non estremamente capace (media 1 GB ), non trasportabile n Caratteristiche: veloce (ns), costosa, volatile, non estremamente capace (media 1 GB ), non trasportabile

8 3. MEMORIE DI MASSA n Caratteristiche: permanente, economica, con grande capacità di memorizzazione (fino a 500 GB), lenta (millisecondi), trasportabile n Hard e floppy disk, CD, DVD, floptical, penne, ecc.. n Dispositivi, fissi o removibili, esterni o interni, che memorizzano grosse quantita di dati o di istruzioni in modo PERMANENTE, organizzati in FILE

9 4.INGRESSO/USCITA n UNITA di INPUT - OUTPUT (periferiche): tastiera, video, stampanti, scanner, modem, microfoni, casse audio, ecc...) n DISPOSITIVI CHE CONSENTONO LIMMISSIONE dei DATI e dei PROGRAMMI E LUSCITA DEI RISULTATI

10 UN TIPO di COMPUTER (il Personal Computer) visto dallESTERNO 2 parti: n CHASSIS (Cabinet - case) = UNITA CENTRALE DI ELABORAZIONE in senso LATO contiene la maggior parte degli elementi che compongono il PC contiene la maggior parte degli elementi che compongono il PC PERIFERICHE o dispositivi I/O

11 : PARTE NON VISIBILE PC allinterno: PARTE NON VISIBILE CPU CPU RAM/ ROM RAM/ ROM HARD DISK HARD DISK BUS BUS

12 HW: CLASSI di COMPUTER n n Fasce di crescente complessita,prezzo e prestazioni (1 classe ogni decennio) n n CLASSIFICAZIONE ORIENTATIVA mantenuta nel linguaggio comune n n In modo sfumato: utilizzando i parametri MIPS, N.ro teminali collegati, Prezzo, Sistema operativo (standard o aperto, speciale o proprietario) n n STANDARD: APPLICAZIONE DI UN METODO O DI UN FORMATO ACCETTATO E RICONOSCIUTO, SE NON DA TUTTI, AMPIAMENTE (es: formato postale, codice a barre, lattine birre)

13 Classi di computer MIPS N.ro utenti Costo() Sistema operativo Mainframe (anni 60) >100CentinaiaMilioniSpeciale Mini- computer (anni 70) Decine Decine di migliaia Speciale e standard Micro- computer (PC) (anni 80) 1 – 10 UnoMigliaiaStandard

14

15 I tipi di P.C. (microcomputer): DESKTOP (entry level) MINITOWER TOWER (server)

16 Formato digitale (binario) dellinformazione Nel calcolatore tutta linformazione e codificata in binario (sequenza di 0,1) Perche il calcolatore e formato da componenti BISTABILI: - elettronici (alta/bassa tensione elettr.) - magnetici (differente stato di polarizzazione magnetica) - ottici (alternanza luce/buio) 2 STATI FISICI (possibili, nitidi e sicuri) che vengono RAPPRESENTATI (denotati) con 0 e 1 che sono anche le cifre del sistema binario 2 STATI FISICI (possibili, nitidi e sicuri) che vengono RAPPRESENTATI (denotati) con 0 e 1 che sono anche le cifre del sistema binario (BIT – BINARY DIGIT)

17 UNITA DI MISURA n BIT (BINARY DIGIT: 0 1 ): lunita minima che puo essere rappresentata. 2 motivazioni: 1) Il calcolatore e formato da componenti bistabili che fisicamente possono assumere solo 2 stati, logicamente rappresentabili solo con 2 simboli. 2) La semplicità dei calcoli in binario n BYTE = sequenza di 8 BIT ( ) e lunita minima con cui opera = 1 carattere n le possibili combinazioni sono 2^8 =256 n 256 simboli rappresentabili: lettere alfabeto, cifre numeriche, punteggiatura, caratteri di controllo

18 UNITA DI MISURA: i multipli del byte *fattore moltiplicativo * misura la capacità delle memorie e le dimensioni file n KBYTE (kilobyte - Kbyte - KB) = 2^10 byte = byte = mille caratteri n MegaBYTE (detto anche Mega, Mbyte, MB, Mb, M) = 2^ 20 byte = 1024 Kbyte = byte = un milione di caratteri Esempio: 1 pagina di testo caratteri (10 MB???): – pagg. (10 libri da 500 pag.)

19 UNITA DI MISURA: multipli del byte n GIGABYTE (detto anche Giga, Gbyte, GB, Gb, G) = 2^30 byte = 1024 Megabyte = byte = un miliardo di caratteri n TERABYTE (detto anche Tera, Tbyte, TB, Tb, T) = 2^40 byte = 1024 Gigabyte = byte = mille miliardi di caratteri

20 UNITA DI MISURA: velocità e prestazioni n MIPS - Milioni di Istruzioni Per Secondo: una misura della velocita della CPU (unita di elaborazione) di un computer n ms- Millesecondi misura una frazione del secondo corrispondente a 10 elevato a -3 s - Microsecondi s - Microsecondi misura una frazione del secondo corrispondente a 10 elevato a -6 n ns- Nanosecondi misura una frazione del secondo corrispondente a 10 elevato a -9

21 UNITA DI MISURA n Hertz e una unita di misura che corrisponde ad una oscillazione o ciclo per secondo. Un hertz e dato ad esempio da un pendolo che in un secondo oscilla da destra a sinistra e da sinistra a destra n Nel computer si usano i Mhz e i GHz, milioni o miliardi di Hertz al secondo, che indicano la velocita del clock del processore e del bus n In GHz (1,6 1,8 2,0 3,0 …) e misurata la velocita con cui lorologio interno scandisce la frequenza delle operazioni elementari svolte dallunita dedicata alle elaborazioni. La frequenza del clock costituisce uno dei parametri in base ai quali valutare la potenza di un computer.

22 IL SOFTWARE n = I programmi n Diversi tipi di software: ] SOFTWARE DI SISTEMA : linsieme dei programmi dedicati al funzionamento e alla gestione dellelaboratore ] SOFTWARE APPLICATIVO: linsieme dei programmi dedicati al supporto di specifiche esigenze dellutente

23 CLASSIFICAZIONE SOFTWARE CLASSIFICAZIONE SOFTWARE ¶ SOFTWARE di BASE (o di SISTEMA): H SISTEMA OPERATIVO H AMBIENTE DI PROGRAMMAZIONE (tool di sviluppo) · SOFTWARE APPLICATIVO: \ STRUMENTI PRODUTTIVITA INDIV. \ SISTEMI GRAFICI E CAD \ APPLICAZIONI GESTIONALI, NUMERICHE, CONTROLLO PROCESSO,ECC

24 SOFTWARE DI BASE n SISTEMA OPERATIVO: linsieme dei programmi che consentono al computer e alle sue applicazioni di funzionare. Programmi dedicati a rendere più semplice lutilizzo del computer per lutente, a sgravare il programmatore dalla gestione delle componenti fisiche ed ad ottimizzare le risorse hardware n AMBIENTE DI PROGRAMMAZIONE: EDITOR, COMPILATORI, INTERPRETI, LINKER, DEBUGGER- strumenti di supporto nella messa a punto ed esecuzione dei programmi (tools di sviluppo)

25 SW APPLICATIVO S.OPERATIVO (macchina VIRTUALE) Relazione fra utente/S.O/macchina (macchina FISICA)

26 Perché il sistema operativo ? n LHARDWARE, DA SOLO, troppo DIFFICILE DA USARE: NON è POSSIBILE INTERAGIRE IN MODO SEMPLICE CON LA MACCHINA CON ORDINI AD ALTO LIVELLO, DEL TIPO ESEGUI IL PROGRAMMA ALFA oppure STAMPA il file x (linguaggio macchina) n I PROGRAMMI SAREBBERO STRETTAMENTE LEGATI ALLA CONFIGURAZIONE FISICA DELLA MACCHINA n CHI PROGRAMMA DOVREBBE CONOSCERE MOLTO BENE IL FUNZIONAMENTO DI TUTTI I DISPOSITIVI PERIFERICI n OGNI CAMBIAMENTO DELLHARDWARE (IN TERMINI DI MEMORIA, HARD DISK, DISPOSITIVO DI I/O,...) COMPORTEREBBE UNA REVISIONE DEI PROGRAMMI n Portabilità dei programmi: I PROGRAMMI POTREBBERO ESSERE PORTATI SU UNA ALTRA MACCHINA A CONDIZIONE CHE FOSSE IDENTICA n MACCHINE COSTOSISSIME POTREBBERO ESSERE USATE DA UN SOLO UTENTE ALLA VOLTA

27 SISTEMA OPERATIVO n A partire dagli anni 60 n Insieme di programmi (strato software a supporto sia dellutente che del programmatore) abilitati a: gestione RISORSE HARDWARE, tramite il governo e il controllo delle risorse principali del sistema informatico, il controllo e la supervisione di tutte le periferiche, la ottimizzazione delle stesse risorse: CPU,RAM, DISCO, I/O gestione RISORSE HARDWARE, tramite il governo e il controllo delle risorse principali del sistema informatico, il controllo e la supervisione di tutte le periferiche, la ottimizzazione delle stesse risorse: CPU,RAM, DISCO, I/O gestione RISORSE SOFTWARE, tramite il controllo ed il governo degli altri programmi applicativi (modulo INTERPRETE) gestione RISORSE SOFTWARE, tramite il controllo ed il governo degli altri programmi applicativi (modulo INTERPRETE) interfaccia uomo/macchina (tramite tra utente e macchina, direttamente o indirettamente) interfaccia uomo/macchina (tramite tra utente e macchina, direttamente o indirettamente)

28 5STRATI del S.O (struttura a cipolla) INTERPRETE FILE SYSTEM GESTIONE DELLE PERIFERICHE GESTIONE DELLA MEMORIA NUCLEO

29 INTERPRETE n INTERPRETE: rappresenta lo strato superiore del S.O.(quello che vede lutente) n il modulo che consente di interagire con il sistema: è responsabile di ricevere e interpretare i comandi dellutente n E il modulo che consente di richiamare le funzioni del S.O. e quello che manda in esecuzione i programmi applicativi n Per eseguire un programma linterprete accede al programma su disco tramite il file system, alloca e carica in memoria chiamando il gestore della memoria, attiva un processo tramite il nucleo n Si occupa anche dellinizializzazione del sistema

30 INTERPRETE o INTERFACCIA del S.O. n Diverse modalita di presentazione o di INTERAZIONE: a carattere, menù drive, grafica n A CARATTERE (testuale - command line): DOS, UNIX – input con TASTIERA n GRAFICA (Windows il più diffuso) MAC OS – Macintosh – macchine Apple) MAC OS – Macintosh – macchine Apple) n INTERPRETE GRAFICO (GUI) n DESKTOP+ICONE+FINESTRE+MOUSE =INTERFACCIA GRAFICA


Scaricare ppt "ARCHITETTURA DEL CALCOLATORE n n Larchitettura del calcolatore, cioè le unità funzionali o i sottosistemi che lo compongono, è rimasta sostanzialmente."

Presentazioni simili


Annunci Google