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Il Calcolatore Elettronico Prof. Eugenio Chiriaco Lezione 2 I.T.I.S. A. Volta di Lodi AS 2010-2011.

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1 Il Calcolatore Elettronico Prof. Eugenio Chiriaco Lezione 2 I.T.I.S. A. Volta di Lodi AS

2 Contenuti La macchina di Von Neumann La macchina di Von Neumann Il Clock di un calcolatore Il Clock di un calcolatore Il processore (CPU) Il processore (CPU) La memoria di lavoro (RAM) La memoria di lavoro (RAM) La gerarchia delle memorie La gerarchia delle memorie Il BUS Il BUS La scheda madre di un calcolatore La scheda madre di un calcolatore

3 John Von Neumann Matematica concetto di classe Fisica Assiomatizzazione della meccanica quantisticaEconomia Teoria dei giochi Informatica Struttura del calcolatore ( )

4 Macchina di Von Neumann PROCESSORE MEMORIA BUS (cpu) (ram)

5 Interfacciamento con lesterno Mondo Esterno CPURAM

6 Struttura del Calcolatore PROCESSORE MEMORIA BUS I/O Disco S tampante tastiera Video

7 Struttura del Calcolatore PROCESSORE MEMORIA BUS PS/2 Scheda Video USB EIDE Disco S tampante tastiera Video

8 Motherboard Tutta lelettronica del calcolatore è contenuta nella scheda madre (motherboard) RAM CPU BUS EIDE ROM USBCOMLPTPS/2 CHIPSET CACHE clock SATA AGP

9 Il Segnale di Sincronismo Tutte le attività del calcolatore sono eseguite sulla base di un segnale elettrico detto di sincronismo (Clock o temporizzatore) caratterizzato da una frequenza ben precisa (es. 2GHz) t

10 CPU CPU

11 CPU Principali funzioni del processore Principali funzioni del processore Esegue le istruzioni contenute nella memoria centrale (ciclo macchina) sulla base di un segnale di sincronismo (clock) Esegue le istruzioni contenute nella memoria centrale (ciclo macchina) sulla base di un segnale di sincronismo (clock) Consente di fare le operazioni aritmetiche e logiche fra Consente di fare le operazioni aritmetiche e logiche fra gli operandi contenuti nei registri gli operandi contenuti nei registri Consente di dialogare con tutte le periferiche connesse al bus (per leggere o scrivere dati) Consente di dialogare con tutte le periferiche connesse al bus (per leggere o scrivere dati)

12 Unità di Controllo Unità Aritmetico logica Registri Memoria Principale DiscoVideo CPU Periferiche bus CPU

13 RAM Principali caratteristiche di una RAM Principali caratteristiche di una RAM Logicamente è una successione di celle elementari denominate byte Logicamente è una successione di celle elementari denominate byte Il numero complessivo di byte ne determina la capacità Il numero complessivo di byte ne determina la capacità Ogni cella di memoria possiede un indirizzo unico Ogni cella di memoria possiede un indirizzo unico Ogni cella di memoria può essere letta o scritta Ogni cella di memoria può essere letta o scritta La velocità di lettura/scrittura è imposta da un segnale di sincronismo La velocità di lettura/scrittura è imposta da un segnale di sincronismo Contiene il programma che deve essere eseguito dalla cpu Contiene il programma che deve essere eseguito dalla cpu Contiene tutti i dati che devono essere usati dal programma Contiene tutti i dati che devono essere usati dal programma (in arrivo da una periferica di input) (in arrivo da una periferica di input) Contiene tutti i dati ottenuti come risultato del programma Contiene tutti i dati ottenuti come risultato del programma (da inviare ad una periferica di output) (da inviare ad una periferica di output)

14 RAM RAM INDIRIZZI DATI CONTROLLI

15 Registri Cache Memoria principale Dischi magnetici Nastri Dischi ottici + lente + capacita`di memorizzazione Da 32KB a alcuni MB Da 512MB a decine di GB Da alcuni GB a decine di TB Unità rimovibile Unità di Backup La Gerarchia delle Memorie

16 Ram

17 Esercizio Calcolare i bit di indirizzamento necessari per indirizzare le seguenti RAM: KB KB MB MB MB MB 4. 2 GB 4. 2 GB GB GB (NOTA: bit = log (NOTA: bit = log 2 Capacità)

18 BUS BUS-dati (scambio dati cpu ram e cpu dispositivo I/O) BUS-indirizzi (locazione di memoria o dispositivo di ingresso/uscita) BUS-controlli (segnali di controllo). I dispositivi di ingresso/uscita vengono collegati al BUS di sistema attraverso opportuni SLOT (PCI, ISA, EISA, AGP). IL BUS lavora con una frequenza propria

19 BUS ISA (Industry Standard Architecture) ISA (Industry Standard Architecture) Bus (dati) a 8 bit con frequenza di 8.33 MHz Bus (dati) a 8 bit con frequenza di 8.33 MHz EISA (Enhanced ISA) EISA (Enhanced ISA) Bus (dati) a 16 bit con frequenza di 8.33 MHz Bus (dati) a 16 bit con frequenza di 8.33 MHz Le schede ISA sono compatibili con le schede EISA Le schede ISA sono compatibili con le schede EISA

20 BUS EISA

21 Bit Rate Bit Rate La velocità di trasmissione delle informazioni binarie su un canale di comunicazione si esprime mediante la bit rate (tasso di bit). La bit rate di un canale esprime la quantità di bit al secondo che possono essere trasmessi. La bit rate di un canale si esprime in bps o B/sec (dove B denota il Byte = 8 bit) BUS

22 Bit Rate (esempi) Bit Rate (esempi) Calcolare la bit rate di un bus ISA 8(bit) x 8,33(MHz) = 66,6 Mbps 8(bit) x 8,33(MHz) = 66,6 Mbps 1(Byte) x 8,33(MHz) = 8,33 MB/sec 66,6 Mbps = 8,33 MB/sec 66,6 Mbps = 8,33 MB/sec BUS

23 Bit Rate (esempi) Bit Rate (esempi) Calcolare la bit rate di un bus EISA 16(bit) x 8,33(MHz) = 133,2 Mbps 2(Byte) x 8,33(MHz) = 16,6 MB/sec 133,2 Mbps = 16,6 MB/sec 133,2 Mbps = 16,6 MB/sec BUS

24 BUS PCI (Peripheral Component Interconnect) PCI (Peripheral Component Interconnect) Bus (dati) a 32 bit con frequenza di 33 MHz Bus (dati) a 32 bit con frequenza di 33 MHz Bus (dati) a 64 bit con frequenza di 66 MHz Bus (dati) a 64 bit con frequenza di 66 MHz PCI-X 133 (PCI eXtended) PCI-X 133 (PCI eXtended) Bus (dati) a 64 bit con frequenza di 133 MHz (circa 1GB/sec) Bus (dati) a 64 bit con frequenza di 133 MHz (circa 1GB/sec) PCI-X 266 PCI-X 266 Bus (dati) a 64 bit con frequenza di 266 MHz Bus (dati) a 64 bit con frequenza di 266 MHz PCI-X 533 PCI-X 533 Bus (dati) a 64 bit con frequenza di 533 MHz Bus (dati) a 64 bit con frequenza di 533 MHz

25 Esercizio Calcolare la bit rate (Mbps e MB/sec) dei seguenti bus: PCI 32 bit PCI 32 bit PCI-X 133 PCI-X 133 PCI-X 266 PCI-X 266 PCI-X 533 PCI-X 533

26 BUS PCI

27 BUS PCI Express PCI Express 4x, 16x, 1x, 16x sotto uno slot PCI tradizionale a 32 bit

28 BUS AGP Accelerated Graphics Port Canale di comunicazione ad alta velocità per collegare la scheda video. RAM CPU Scheda Video AGP

29 BUS AGP

30 AGP AGP 1x velocità 266 MB/sec AGP 1x velocità 266 MB/sec AGP 2x velocità 533 MB/sec AGP 2x velocità 533 MB/sec AGP 4x velocità 1064 MB/sec AGP 4x velocità 1064 MB/sec AGP 8x velocità 2.1 GB/sec AGP 8x velocità 2.1 GB/sec

31 CHIPSET Insieme di circuiti presenti sulla scheda madre che svolgono due funzioni fondamentali: 1. Memory Controller Hub (MCH) 1. Memory Controller Hub (MCH) controlla la comunicazione fra CPU e RAM e fra CPU e AGP controlla la comunicazione fra CPU e RAM e fra CPU e AGP 2. I/O Controller Hub (ICH) 2. I/O Controller Hub (ICH) controlla la comunicazione fra CPU e le Periferiche connesse al controlla la comunicazione fra CPU e le Periferiche connesse al sistema attraverso PCI, EIDE, USB, COM, LPT, PS/2, SCSI. sistema attraverso PCI, EIDE, USB, COM, LPT, PS/2, SCSI.

32 Motherboard

33 esercitazione Alimentare la motherboard Alimentare la motherboard Inserire i moduli della RAM Inserire i moduli della RAM Inserire la CPU nella relativa socket Inserire la CPU nella relativa socket Collegare il circuito di ventilazione alla CPU Collegare il circuito di ventilazione alla CPU Collegare lo speaker alla motherboard Collegare lo speaker alla motherboard Collegare la scheda video nello slot AGP o PCI Collegare la scheda video nello slot AGP o PCI Collegare monitor e tastiera alla motherboard Collegare monitor e tastiera alla motherboard Alimentare il computer ed entrare nel BIOS Alimentare il computer ed entrare nel BIOS Controllare la memoria riconosciuta e provvedere ad un aggiornamento Controllare la memoria riconosciuta e provvedere ad un aggiornamento Collegare un drive per FLOPPY-DISK (A) Collegare un drive per FLOPPY-DISK (A) Eseguire il boot da dischetto usando il sistema operativo MS-DOS Eseguire il boot da dischetto usando il sistema operativo MS-DOS Collegare un secondo drive per FLOPPY-DISK (B) Collegare un secondo drive per FLOPPY-DISK (B)


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