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Architettura dellelaboratore Claudia Raibulet

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Presentazione sul tema: "Architettura dellelaboratore Claudia Raibulet"— Transcript della presentazione:

1 Architettura dellelaboratore Claudia Raibulet

2 ACCOUNT Per poter accedere ai computer durante il laboratorio di informatica e richiesto un ACCOUNT In uno dei laboratori che si trovano in U1, U2, U3… chiedere un account per poter accedere ai computer dei laboratori Orario dei laboratori si trova sul sito: I lab si trovano in: U1 – Lab 101 e Lab 111 U2 – Lab 221 U3 – Lab 311 U5 – Lab 521

3 Nuovo orario laboratorio TURNO A Lunedi 22 maggio – (4h) Lunedi 29 maggio – (4h) Lunedi 5 giugno 9.30 – (4h) Venerdi 16 giugno – (4h) Lunedi 19 giugno 9.30 – (4h) Lunedi 26 giugno 9.30 – (4h)

4 Nuovo orario laboratorio TURNO B Martedi 23 maggio (3h) Mercoledi 24 maggio (3h) Lunedi 29 maggio (3h) Lunedi 05 giugno (3h) Venerdi 09 giugno (4h) Venerdi 16 giugno (4h) Venerdi 23 giugno (4h)

5 Struttura funzionale dellelaboratore Moduli principali: Memorizzazione Elaborazione Acquisizione-comunicazione di dati (comunicazione con il mondo esterno) Unità di memoria Unità di elaborazione Unità di input e unità di output canali di comunicazione Scopo: Esecuzione di programmi

6 Architettura dellelaboratore Macchina di Von Neumann Moduli principali: CPU (Central Processing Unit) – il processore, lunita di elaborazione o Unita di Controllo (CU) o Unita Aritmetico Logica (ALU) o Registri o Clock Memoria o Tipi di memoria: RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), cache, di massa (hard disk) Bus di sistema Periferiche - Unita di I/O o Tastiera (input), video (output), stampante (output), lettore ottico (input)

7 Architettura dellelaboratore Unità di Elaborazione (CPU) Memoria Centrale (CM) Interfaccia Periferica P 1 Interfaccia Periferica P 2 Bus di sistema Memoria di massa, stampante, terminale… Esecuzione istruzioni Collegamento Memoria di lavoro

8 Architettura dellelaboratore video stampante tastiera Dispositivi di I/O Memoria centrale Unità di controllo (UC) Unità aritmetico logica (ALU) Registri CPU Bus di comunicazione (collegano le unità funzionali del calcolatore) Celle di memoria indirizzo delle celle Bus esterni Bus interni

9 Architettura dellelaboratore contiene la CPU e i circuiti di controllo Memoria di massa Memoria Memoria cache Tra la CPU e la memoria centrale Periferiche

10 La scheda madre Fa da supporto e connessione a tutte le componenti interne dellelaboratore Contiene dispositivi di controllo delle varie parti Svolgono anche funzioni audio, video e di rete (specialmente nei PC di marca) Sulla scheda madre si inseriscono come componenti separati il microprocessore, la RAM e le varie schede di espansione Si trovano anche i collegamenti per lhard disk e i dischi mobili

11 CPU Contiene dispositivi elettronici in grado di acquisire, interpretare ed eseguire le istruzioni di un programma Funzioni principali della CPU: preleva le istruzioni di un programma dalla memoria del calcolatore e le esegue legge e scrive dati dalla/nella memoria contrale e li elabora sulla base del programma in fase di esecuzione riceve ed invia dati dalle/alle periferiche e li elabora sulla base del programma in fase di esecuzione

12 Struttura della CPU (processore) Lunita piu complessa del calcolatore Costituita da: Unita di controllo o legge le istruzioni dalla memoria o determina il tipo dellistruzione o genera i segnali di controllo che provocano i trasferimenti o le collaborazioni necessarie per lesecuzione dellistruzione corrente Unita aritmetico logica o Esegue le operazioni aritmetiche e logiche Clock o Sincronizza le operazioni rispetto ad una data frequenza Registri o Elementi di memoria ad alta velocita o Memorizzano risultati parziali o informazioni necessarie al controllo o Due tipi di registri: generici e di uso specifico

13 CPU PC – program counter (contatore di programma) IR – instruction register (registro delle istruzioni) MAR – memory address register (registro di indirizzamento della memoria) MDR – memory data register (registro dati di memoria) TEMP – temporary register PSW – program status word

14 Segnali di controllo del processore Schema logico di (parte del) processore, con il flusso di dati e le relative porte di lettura/scrittura, con i segnali di controllo

15 Elementi base dellarchitettura Transistor Rappresenta lelemento base degli attuali elaboratori elettronici digitali E di piccole dimensioni Ha un basso consumo di energia Alta velocita di funzionamento (milioni di operazioni al secondo) Chip Nei chip i transistor sono stampati su fogli di silicio -> in pochi millimetri quadrati risiedono migliaia/milioni di transistor Microprocessore E un circuito (chip) ad altissimo grado di integrazione in cui risiedono tutte le funzioni tipiche dalle CPU

16 Memoria Nella memoria vengono rappresentate e memorizzate le informazioni: dati e istruzioni Come? In che formato? ->problema della rappresentazione dellinformazione Unita di informazione: BIT (binary digit) Perche il bit? -> i dispositivi fisici dellelaboratore lavorano su segnali elettrici con due valori di tensione significativi: alto e basso Situazione fisicaRappresentazione logica Valore di tensione basso 0 Valore di tensione alto1 La memoria e costituita da elementi bistabili (flip-flop): dispositivi che possono assumere e conservare stabilmente due soli stati

17 Memoria Organizzata in celle Le celle hanno uguale dimensione e contengono un numero finito di bit Ogni cella di memoria e caratterizzata da un indirizzo e da un contenuto (valore in essa memorizzato); il contenuto e una sequenza di bit Osservazione: anche lindirizzo delle celle di memoria e rappresentato mediante una sequenza di bit Contenuto di una cella di memoria (parola) (la cella ha in questo caso lunghezza 8 bit)

18 Memoria 1 bit – possibili valori: 0 oppure 1 Insieme di 8 bit = 1 BYTE (binary term) La dimensione della memoria si misura in byte: 1 KiloByte (KB) = 1024 byte = 2 10 byte 1 MegaByte (MB) = 1024 KB = 2 20 byte 1 GigaByte (GB) = 1024 MB = 2 30 byte Lunita minima di memoria che puo essere singolarmente indirizzata e detta parola di memoria Le distinte sequenze di bit di lunghezza n sono 2 n Domanda: perche la dimensione della memoria e data in byte e non in parole di memoria?

19 RAM e ROM RAM – Random Access Memory Si puo leggere e scrivere Volatile -> le informazioni rimangono memorizzate fintanto che la memoria e alimentata -> a causa di un arresto di corrente le informazioni contenute nella RAM vengono perse ROM - Read Only Memory Si puo solo leggere (la scrittura delle informazioni avviene una tantum) Non e volatile Contiene informazioni di base utilizzate allaccesnsione della macchina (in programma con le prime istruzioni che la CPU deve eseguire) EPROM – Programmable ROM (si puo programmare una sola volta) EPROM – Erasable PROM (e cancellabile, si puo riprogrammare) EEPROM – Electrically Erasable PROM (riprogrammabile elettricamente)

20 Memoria cache Sono memorie ad accesso veloce poste tra la RAM e la CPU (di solito si trovano sullo stesso chip della CPU) Sono di accesso molto veloce ma sono costose -> se ne usano poche e di picole dimensioni Il loro uso e combinato a quello della memoria centrale Utilita durante lesecuzione di programmi (per ridurre i tempi di accesso ai dati) Osservazione: le memorie cache risiedono anche su alcune periferiche (per esempio stampanti)

21 Esecuzione delle istruzioni 3 fasi principali: FETCH o Preleva dalla memoria listruzione il cui indirizzo e nel registro PC e la memorizza nel registro IR o Incrementa il registro PC che cosi contiene lindirizzo della prossima istruzione DECODE o Determina il tipo dellistruzione attiva o Se e necessario un dato allora determina il suo indirizzo EXECUTE o Se necessario mette il dato in un registro o Esegue listruzione o Torno al primo punto di fetch per eseguire listruzione successiva

22 Esecuzione di un programma

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