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1° LEZIONE Architettura degli Elaboratori Elettronici Hardware - Software Dott. Giuseppe Morana.

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Presentazione sul tema: "1° LEZIONE Architettura degli Elaboratori Elettronici Hardware - Software Dott. Giuseppe Morana."— Transcript della presentazione:

1 1° LEZIONE Architettura degli Elaboratori Elettronici Hardware - Software Dott. Giuseppe Morana

2 1° LEZIONE ARGOMENTI DELLA 1° LEZIONE Cenni storici del Calcolatore Elettronico Architettura del Calcolatore Elettronico Lunità centrale Memorie di massa Dispositivi di Input/Output Hardware e Software

3 Il primo strumento di calcolo 2000 anni a.c. LABACO UNITA CENTINAIA DECINE MIGLIAIA CENTINAIA DI MIGLIAIA DECINE DI MIGLIAIA MILIONI

4 Elaboratori meccanici di calcolo 1642 Blaise Pascal Macchina addizionatrice Qualche anno dopo Gott-Fried Leibniz Sistema meccanico di calcolo Esegue operazioni matematiche come: +,-,*,/, Primi anni dell800 Joseph Jacquard Telaio da tessitura controllato in modo automatico da schede perforate 1835 Charles Babbge Calcolatore digitale meccanico Uso di schede perforate. Possibilità di effettuare cicli e salti condizionati

5 Macchine Digitali elettromeccaniche e elettroniche 1944 Haward Aiken MARK I calcolatrice digitale elettromeccanica Uso di relè (Harvard University) 1946 J.Presper Eckert John Mauchey ENIAC calcolatrice digitale elettronica Uso di valvole 500 volte più veloce di MARK I (University of Pennsylvania)

6 Macchine Digitali elettroniche 1951 Uso di valvole Programma in memoria centrale Parallelismo dei dati Team di ENIAC e John Von Neumann UNIVAC I Elaboratore digitale elettronico 100 metri quadri; 30 tonnellate; valvole; 20 accumulatori; 104 registratori 20 bit; ENIAC

7 VALVOLA TRANSISTOR CIRCUITO INTEGRATO

8 Componenti principali di un elaboratore elettronico DATI IN USCITA OUTPUT SISTEMA DI ELABORAZIONE UNITA CENTRALE DATI IN ENTRATA INPUT

9 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 ACCESO SPENTO 1 0 Sistema DECIMALESistema BINARIO Z z z z z.. bit1 oppere 0 byte8 bit kilobyte1.024 byte megabyte byte gigabyte byte

10 Il sistema numerico BINARIO BIT : acronimo di Binary digIT, indica lunità elementare di informazione nel sistema numerico binario e può assumere il valore 0 oppure N = 8 N = 4 N = 2 n = 1 n = 2 n = 3 N elementi di un insieme possono essere rappresentati con n Bit; dove n= Log 2 N, quindi: N = 2 n BYTE : Il più piccolo elemento significativo utilizzato dagli elaboratori elettronici, detta word. Formato da 8 BIT

11 UNITA DI INPUT UNITA DI OUTPUT MEMORIE DI MASSA MEMORIA INTERNA BUS CPU (Central Processing Unit) ARCHITETTURA DEL CALCOLATORE ELETTRONICO UNITA CENTRALE PERIFERICHE

12 Processore o CPU (Central Processing Unit) Dirige tutte le operazioni di un elaboratore elettronico e può essere perciò definito il cervello dellelaboratore la velocità di un calcolatore dipende dalla velocità del processore. La prestazione di un microprocessore è data dalla velocità del clock che si misura in (MHz) e un megahertz è pari a 1 milione di vibrazioni elettriche in un secondo

13 MEMORIA INTERNA RAM Random Access Memory: memorie che contengono dati e programmi che posso essere letti e scritti. Laccesso ai dati è è possibile in modo casuale. ROM Read Only Memory: memoria da cui si possono leggere i dati registrati dal costruttore ma nella quale non è possibile scrivere. Esistono diversi tipi di ROM: PROM (Programmable ROM); EPROM (Erasable Programmable ROM); EEPROM (Electrically EPROM).

14 Memorie RAM DRAM Dynamic RAM: costituisce la maggior parte della RAM installata sugli elaboratori. SRAM Static Ram: caratterizzata da tempi di accesso brevi e bassi consumi (Usata come cache). La CACHE è una memoria che contiene i dati e programmi più frequentemente usati. RAM di tipo DIMM (Dual Inline Memory Module) 168 pin (contatti) 2 scanalature Tempi di accesso da 6 a 12 ns Quantità di memoria 256 o 512 Mb Le memorie di tipo RAM sono caratterizzate dalla quantità di dati che possono contenere (espressi in MegaByte) e il tempo di acceso (espressi in NanoSecondi)

15 BUS I BUS realizzano le interconnessioni fisiche tra i diversi dispositivi che costituiscono lelaboratore. Trasportano segnali elettrici in modo parallelo, cioè più segnali possono viaggiare, tra un dispositivo ad un'altro, contemporanea- mente allinterno del bus. Esistono diversi tipi di bus, classificati in funzione del tipo di dati che trasportano: bus dati, bus di indirizzi, bus di controllo.

16 MEMORIE DI MASSA Sono delle periferiche che permettono la memorizzazione digitale permanente di dati e programmi. Magnetici Nastri Floppy Disk Hard Disk Ottici CD-ROM Compact-Disk DVD Digital Video Disk Le memorie di massa di tipo magnetico possono essere ad accesso sequenziale (nastri) oppure ad accesso diretto come i comuni floppy disk.

17 Nastri Tipo di lettura: magnetica Tipo di accesso: sequenziale Capacità: 150 Gb e oltre Pro: capacità - economicità Contro: deteriorabilità Evoluzioni future: Capienza maggiore l è un nastro di plastica con un sottile strato di ferrite in superficie avvolto in due bobine che ne permettono lo scorrimento l sono contenuti in un involucro di plastica e alluminio l utilizzati per larchiviazione di grandi quantità di dati l lentezza nella lettura dei dati

18 Floppy Disk Tipo di lettura: magnetica Tipo di accesso: diretto Capacità: 720 Kb e 1.44 Mb Pro: economicità - diffusione Contro: bassa capacità - deteriorabilità Evoluzioni future: Iomega ZIP - Syquest è un disco di plastica con un sottile strato di ferrite in superficie sono contenuti in un involucro di plastica hanno diametro di 3,5 pollici sono organizzati in TRACCE e SETTORI ruota solo quando si effettuano richieste di lettura/scrittura dati

19 Hard Disk Tipo di lettura: magnetica Tipo di accesso: diretto Capacità: fino a 80 Gb Pro: velocità - capienza Contro: trasportabilità è un disco generalmente di alluminio con le superfici levigate sulle quali è depositato uno strato di ferrite molto sottile; il disco è sempre in rotazione e ruota a velocità costante (da a RPM).

20 CD Rom - DVD Tipo di lettura: ottica Tipo di accesso: sequenziale Capacità: 650Mb CD – 470Gb DVD Pro: diffusione - economicità E un disco di plastica inciso da un laser; ha una sola traccia a forma di spirale, la lettura dei dati avviene in modo sequenziale; i lettori di CD-ROM imprimono velocità di rotazione diverse dipendentemente della tecnologia costruttiva (2X, 4X, …… 52X); esistono anche supporti scrivibili (CD-R) mediante appositi apparecchi detti masterizzatori o CD-Writer; esistono anche CD riscrivibili più volte (CD-W).

21 Tastiera Joystick Mouse Periferiche di INPUT

22 Telecamera Digitale Tavoletta grafica Penna Ottica Scanner Altre Periferiche di INPUT

23 Periferiche di OUTPUT MONITOR Pollici: unità di misura della dimensione dello schermo Pixel: il più piccolo elemento che viene visualizzato sullo schermo Risoluzione: numero di pixel che possono essere visualizzati contemporaneamente Dot pitch: distanza fra due pixel Refresh: (si misura in Hz) indica il numero di volte che limmagine sullo schermo viene rinfrescata in un secondo CARATTERISTICHE Hercules 768 x 348 Pixel - 2 colori CGA (Color Graphic Adapter) 320 x 200 Pixel - 16 colori EGA (Enhanced Graphic Adapter) 640 x 350 Pixel - 16 colori VGA (Video Graphic Adapter) 1024 x 768 Pixel colori SVGA (Super VGA) 1280 x 1024 Pixel 16 milioni di colori Standard grafici CRT (Catodic Ray Tube) LCD (Liquid Cristal Display) Plasma TIPI

24 Periferiche di OUTPUT STAMPANTI Aghi: i caratteri vengono stampati utilizzando piccolissimi aghi, da 9 a 24. Possono stampare grafici. Sono a colori e bianco/nero. Sono veloci ma rumorose. Getto dinchiostro: attraverso degli ugelli linchiostro viene spruzzato formando caratteri e grafici. Sono a colori e bianco/nero Laser: un raggio laser illumina un rullo nel quale vengono formati caratteri e grafici. Il rullo attira, nella parte illuminata, una polverina detta Toner, mentre un altro rullo preme la polverina su un foglio di carta. Sono a colori e bianco/nero Plotter: possono essere a pennino, a getto di inchiostro, a trasferimento termico o elettrostatici; la caratteristica principale è lalta precisione e la possibilità di stampare grandi formati. Principalmente usati nei settori di progettazione grafica TIPI

25 HARDWARE Hardware è tutto ciò che si può materialmente toccare:

26 Hardware e Software Hardware Software Di base Applicativo Hardware : Linsieme delle componenti fisiche che costituiscono lelaboratore elettronico Software: Linsieme dei programmi che definiscono una sequenza di operazioni mediante le quali è possibile risolvere i problemi di una certa classe

27 SOFTWARE applicativo: insieme di programmi destinati a svolgere uno specifico lavoro per lutente finale. WORD, POWERPOINT,... NETSCAPE, EUDORA,…. di base: insieme di programmi forniti in genere con lelaboratore medesimo dalla stessa casa costruttrice per la gestione delle risorse del sistema. MS-DOS, WINDOWS, UNIX, VMS, AS-400,…… Software è tutto ciò che non si può materialmente toccare:


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