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Elementi di Informatica Architettura degli elaboratori.

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Presentazione sul tema: "Elementi di Informatica Architettura degli elaboratori."— Transcript della presentazione:

1 Elementi di Informatica Architettura degli elaboratori

2 Informatica Progettazione degli strumenti che concretizzano tali funzioni Dal francese Information automatique Processi e tecnologie che consentono il trattamento automatico e razionale delle informazioni

3 Il computer Macchina costituita da dispositivi di diversa natura (meccanici, elettrici, ottici, ….), in grado di elaborare dati in modo automatico, veloce, sicuro ed efficiente CALCOLATORE

4 Il computer Macchina costituita da dispositivi di diversa natura (meccanici, elettrici, ottici, ….), in grado di elaborare dati in modo automatico, veloce, sicuro ed efficiente CALCOLATORE Macchina Privo di intelligenza autonoma Elettronico Ha bisogno di corrente elettrica Elaborare dati Ricevere, manipolare, restituire

5 Il computer CALCOLATORE Automatico Può funzionare senza ausilio delluomo ma dopo una adeguata programmazione e lavvio Digitale Digit = cifra Opera su numeri che rappresentano oggetti dopo una decodifica. Non in analogico

6 Il Bit binary information unit Unita minima di informazione – Corrisponde al 1 o 0 – Corrisponde al vero o falso – Corrisisponde ad acceso o spento

7 Unità di misura per la memorizzazione delle informazioni Simboloin Bitin Bytein potenze di 2 1 b (bit)11/82 1 = 2 stati 1 B (byte)812 8 = 256 caratteri 1 KB ( kilobyte) byte 1 MB (megabyte) byte 1 GB (gigabyte) byte 1 TB (terabyte) byte

8 La frequenza Misura la frequenza Si farà ben in fisica (hertz) è data dal numero degli eventi che vengono ripetuti in una data unità di tempo.

9 MICRO PROGRAMMAZIONE CIRCUITI ELETTRICI SISTEMA OPERATIVO LINGUAGGI SIMBOLICI DI MEDIO E ALTO LIVELLO HARDWARE (Hard=duro, Ware=componente) Parte fisica del computer Componente meccanica SOFTWARE Soft=soffice, Ware= componente Parte logica del sistema Programmi di gestione del sistema FIRMWARE Una via di mezzo Software non modificabile memo- rizzato nellhardware (ROM, Cd)

10 ricevere dati, memorizzare dati e programmi, elaborare, controllare lesattezza delle operazioni eseguite, permettere luscita dei risultati. Le principali funzioni che un calcolatore deve svolgere sono:

11 Tipi d calcolatori PDA Person al Digital Assista nt) Sono dispositivi mobili dalle ridotte dimensioni e capacità di memoria, spesso tascabili1 ma con le stesse caratteristiche dei computer più grandi

12 SMART PHONE Si tratta di un dispositivo mobile rappresentato da un telefono cellulare con abbinate le funzioni di un PDA. La caratteristica più interessante degli smartphone è la possibilità di installarvi ulteriori applicazioni, chiamate App1 che aggiungono nuove funzionalità.

13 TABL ET PC Si tratta di un computer portatile formato dal solo schermo, che consente di interagire con esso grazie allo schermo touch screen.

14 LAPTOP NetBook, – I primi hanno una ·dimensione assai limitata e non sono dotati in genere il lettore CD UltraBook – i secondi sono i più costosi in quanto possiedono le stesse caratteristiche di potenza dei notebook, seppure con dimensioni più limitate di questi ultimi notebook

15 PERSONAL COMPUTE R (PC) È il computer più diffuso al mondo, con la caratteristica principale di avere un prezzo non eccessivo in rapporto alla capacità di elaborazione.

16 MINI COMPU TER Si tratta di un computer altamente costoso con prestazioni intermedie fra i persona! computer e i mainframe. Permette di utilizzare la stessa unità centrale a più utenti I terminali possono essere "stupidi" oppure "intelligenti": la differenza è legata al fatto che il terminale stupido non può essere mai scollegato dall'unità centrale, mentre il terminale intelligente possiede anche una capacità elaborativa autonoma.

17 MAINFRAM E Possiede una notevole potenza di calcolo. Si tratta di grandi calcolatori centrali che, rispetto ai mini computer, possono collegare centinaia di terminali. Il loro utilizzo è fondamentale in tutti quegli ambiti che richiedono capacità di calcolo molto superiori a quelle consentite dai mini computer o dai persona! computer.

18 SUPER COMPUTE R Il supercomputer è progettato per ottenere potenze di calcolo estremamente elevate ed è dedicato ad eseguire calcoli a elevate prestazioni. Presenti presso centri di ricerca universitari o aziende private, vengono in genere usati per effettuare calcoli necessari alla progettazione o allo sviluppo di nuovi prototipi oppure per svolgere analisi meteorologiche, analisi molecolari, simulazioni fisiche e altro ancora. I militari e le agenzie governative di tutte le nazioni ne fanno un uso molto intenso. Anche le aziende industriali ne stanno sperimentando l'utilità per i calcoli di previsione e di gestione di grandi volumi di dati.

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20 Viene eseguita una istruzione alla volta una di seguito allaltra in modo sequenziale Formato Sottosistema memorie Sottosistema calcolo Sottosistema input/output Interagiscono tra loro attraverso i Bus

21 Case Il contenitore della parte centrale del computer La scatola cranica del computer Tipi – Desktop – Tower – Integrati con il monitor

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23 Scheda madre Ruolo di gestire le comunicazione tra tutte le componenti del computer Vengono collegate tutte le parti del PC In appositi connettori vengono collegati i diversi chip Chip blocchi di plastica nera o ceramica che permettono i collegamenti e lo spostamento segnali elettrici È in fibra di vetro, cattivo conduttore

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26 Alimentatore Converte corrente alternata in corrente continua a basso voltaggio (5-12 volt) Connettori alla scheda madre e altri dispositivi Fornito di ventola per il raffreddamento Nei portatili è esterno oppure usano batterie (le ultime sono al litio)

27 Il clock Funzione in modo sincrono (tutto assieme) Clock – Frequenza MHz milioni di impulsi al secondo – GHz miliardi di impulsi al secondo Diversi tipi di clock – Del processore interno alla CPU – Dei bus di sistema per sincronizzare con il mondo esterno – Ogni dispositivo ha il proprio

28 I BUS Collegamenti hardware Deriva da omnibus: per tutti Pensati come grandi autostrade – Tante corsie tante sono i bit di una parola Realmente tanti fili sottilissimi Uniscono unità centrale e periferiche Possono essere da 8,16,32,64 bit

29 BUS BUS Esteni

30 Tipologie Dati Indirizzi controllo

31 Ragioniamo un pò Con 1 bit due indirizzi Con 2 bit si ha 2 2 = 4indirizzi Con 10 bit si ha 2 10 =1024 indirizzi Con 32 bit possiamo aver solo 4GB di indirizzi

32 Unità di memoria. Sono dispositivi aventi la funzione di memorizzare dati e programmi. CAPIENTI VELOCI BASSI COSTI

33 I registri: memoria interna alla CPU estremamente veloce che viene usata per la memorizzazione temporanea di dati e istruzioni. Tipi di memoria La memoria primaria: ROM (read only memory) memoria in cui i dati vengono registrati allatto della costruzione il cui contenuto non può essere né modificato né rimosso. Viene in genere usata per contenere i microprogrammi RAM (random access memory) memoria volatile molto veloce che conserva i dati o i programmi solo finché il calcolatore è acceso.

34 La memoria secondaria: dischi o tamburi magnetici molto capienti ma lenti. Tipi di memoria La memoria di massa: supporti magnetici esterni (Ex: floppy disk, CD) che possono contenere molti dati e permettono anche di trasferire le informazioni da un calcolatore allaltro. La memoria cache: è una memoria piccola e veloce gestita da un apposito microprogramma, addetta a contenere i dati più in uso in quel momento in modo da rendere più veloce laccesso ad essi.

35 max min Gerarchia di memorie CPU Registri Cache Memoria centrale Dischi magnetici / ottici Nastri magnetici Dimensioni Velocità min Costo/bit max min

36 La memoria centrale Ram Dispositivo elettronico in grado di contenere tutte le informazioni necessarie per lelaborazione dei dati (dati, istruzioni, risultati intermedi) Deve permettere di scrivere, di leggere, di conservare (una operazione per volta) Grandezza fino a 8 GB

37 Come va considerata Come un insieme di celle dove – O vi è corrente (1) – o non vi è corrente (0) Ogni dato può essere espresso in binario Ogni dato può essere espresso come sequenza di celle spente o accese

38 Tipi di memoria Ram (random access memory) – Casuale (accesso celle non dipende dal contenuto) – Cella individuata dallindirizzo – Volatile (perde il contenuto una volta manca lalimentazione elettrica) – Più grande più veloce computer

39 Tipi di Ram Statiche (SRAM) – Mantengono il contenuto – Costose Dinamiche (DRAM) – Continui refresh SDRAM (synchronous DRAM) – Usate comunemente – Sincronizzate con il clock della CPU DDR SDRAM, – Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory (in italiano "memoria dinamica ad accesso casuale sincrona a doppia velocità")

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41 Cache Memoria ripostiglio Più veloce RAM e costosa Meno capiente Tra Cpu e Ram Per istruzioni o dati molto richiesti

42 Livelli 1° e 2° livello cablate allinterno microprocessore. 3° livello nella scheda madre Condivisione per più CPU Utilizzo di cache perché non si lavora con i tempi dei BUS Grandezza fino a 6 MB

43 –Sola lettura –Memorizzata dalla società costruttrice –Per memorizzare parti di lavoro particolarmente importanti –Permette lavvio del sistema –4KB ROM

44 Tipi di memoria Prom Programmabili una sola volta Eprom Cancellabile con una radiazione ultra violetta per 15 –venti minuti Tutta la memoria cancellata Riprogrammazione un numero limitato di volte Riprogrammazione off-line Proteggere raggi del sole

45 Tipi di memoria EEROM o E 2 ROM – Cancellazione in pochi secondi – Cancellazione singola cella – Tensioni basse – Permettono laggiornamento del BIOS

46 Il BIOS è un insieme di routine software generalmente scritte su Rom fornisce una serie di funzioni di base per l'accesso allhardware del computer e alle periferiche integrate nella scheda madre da parte del sistema operativo e dei programmi


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