Larchitettura di Von Neumann CPU RAM Mem second I/O bus.

Presentazione sul tema: "Larchitettura di Von Neumann CPU RAM Mem second I/O bus."— Transcript della presentazione:

1 Larchitettura di Von Neumann CPU RAM Mem second I/O bus

2 RAM = Random Access Memory memoria ad accesso casuale Nella RAM, come ovunque in un computer, le informazioni sono rappresentate con sequenze di 0 e di 1. Numeri binari. La RAM quindi è fatta per contenere tali numeri. un bit può contenere o 0 o 1 un byte è una sequenza di 8 bits una parola consiste di 4 bytes

3 quindi la RAM è una sequenza di bytes byte da cui si leggono ed in cui si scrivono singoli byte o blocchi di 4 bytes consecutivi: le parole. bit parola

4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Indirizzamento di byte e parole byte 012012 parola 00000000 00000001 00000010 00000011 00000100 00000101 00000110 00000111 00001000 00001001 00001010 00001011 in binario

5 unità di misura della RAM 1 Kilo byte: 2 10 = 1024 bytes, 1000 1 Mega byte: 2 20 = 1.048.576 bytes, 1000000 1 Giga byte 2 30 = 1.073.741.824 bytes, 10 9 1 Tera byte 2 40 = 1.099.511.627.776 bytes, 10 12

6 RAM accedere ad ogni byte ha la stessa durata (10 -7 sec): non dipende da quale byte è stato acceduto prima è volatile: se tolgo la spina linformazione è persa (cè anche la ROM) ogni byte ha un indirizzo 0,1,2...... il byte è la minima quantità accessibile (attraverso il suo indirizzo) Caratteristiche della RAM

7 La CPU: unità centrale di calcolo: bus RAM ALU CI1CI1 CI2CI2 CIkCIk P IP RC CPU R0R0 RnRn registri di calcolo esegue programmi che sono nella RAM

8 La CPU esegue continuamente il ciclo ADE=Access/Decode/Execute Access: preleva dalla RAM la prossima istruzione da eseguire (lindirizzo è in P, listruzione viene messa in IP) Decode: decifra il codice dellistruzione I che si trova memorizzata in IP Execute: la esegue attivando il circuito C I

9 Memoria Secondaria: è permanente dischi fissi, floppy, nastri magnetici, CD accesso sequenziale o misto (il tempo varia a seconda dellaccesso precedente) è adatta per leggere/scrivere grandi quantità di dati (in posizioni contigue)

10 I/O = Input/Output Dispositivi di comunicazione utente computer. In un personal computer: Input = tastiera output = video / stampanti velocità diverse e molto minori delle altre parti del computer (decimi di sec)

11 I dati fondamentali sono: INTERI, REALI e CARATTERI Il computer ha memoria finita e quindi linsieme dei numeri interi rappresentabili, quello dei numeri reali rappresentabili e quello dei caratteri rappresentabili sono necessariamente finiti. Rappresentazione dei dati nella RAM

12 Gli interi nel computer e i negativi ? Generalmente gli interi occupano una parola di 32 bit: in tutto 2 32 numeri distinti. Con n bit b n-1 …b 1 b 0 si rappresentano interi positivi da 0 a 2 n -1:

13 Riserviamo il primo bit per il segno: 0 = positivo 1 = negativo. I numeri positivi rappresentabili sono quelli compresi tra 0 e 2 n-1 -1 Vi sono due modi per rappresentare i numeri negativi detti rispettivamente rappresentazione con complemento a 1 e con complemento a 2.

14 Complemento a uno Si complementa a 2 n -1 il valore assoluto del numero. Esempio con n = 6 bit: la rappresentazione di –10 è: 63- 10= --- 53 111111- 001010= ------- 110101 in binario

15 Problemi: 2 rappresentazioni per lo 0: +0 e –0 63- 0= --- 63 111111- 000000= ------- 111111 in binario complicata realizzazione delle operazioni aritmetiche Concludendo: con n = 6 si rappresentano i numeri: 0 1... 31 32... 63 0 1... 31 -31... -0 positivi negativi Rappr. Numero

16 Complemento a due Si complementa il valore assoluto del numero a 2 n invece che a 2 n -1. Esempio con n = 6 bit: la rappresentazione di –10 è: 64- 10= --- 54 1000000- 001010= ------- 0110110 in binario

17 Complementando 0 si ottiene ancora 0 64- 0= --- 64 ha gli ultimi 6 bit uguali a 0 in binario 1000000- 000000= ------- 1000000 Complementando 54 (che rappresenta –10) si ottiene 64- 54= --- 10 ha il bit 5 uguale a 0(positivo) in binario 1000000- 110110= ------- 0001010

18 Complementando 32 (che rappresenta –32) si ottiene 64- 32= --- 32 ha il bit 5 uguale a 1(negativo) in binario 1000000- 100000= ------- 0100000 Concludendo: con n = 6 si rappresentano i numeri: 0 1... 31 32... 63 0 1... 31 -32... -1 positivi negativi Rappr. Numero

19 In generale: con n bits positivi 0.... 2 n-1 -1 negativi -2 n-1.... -1

20 La somma è semplice (n = 6) 10+ 12= --- 22 Somma di numeri positivi: 10+12 in binario 001010+ 001100= ------- 0010110 001000001000 riporto I due ultimi riporti sono uguali

21 Somma di numeri negativi: (-10)+(-12) -10 64-10 = 54 -12 64-12 = 52 106-64=42 bit di overflow 54+ 52= --- 106 complemento 64-42 = 22 verifica -22 64-22= 42 in binario 110110+ 110100= ------- 1101010 110100110100 riporto I due ultimi riporti sono uguali

22 54+ 12= --- 66 Somma con un numero negativo (-10)+12 -10 64-10 = 54 66-64 = 2 in binario 110110+ 001100= ------- 1000010 111100111100 riporto I due ultimi riporti sono uguali

23 27+ 12= --- 39 Risultato troppo grande 27+12 64-39 = 25 -25 64-25= 39 = -25 errore di overflow in binario 011011+ 001100= ------- 0100111 011000011000 riporto I due ultimi riporti sono diversi