La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Struttura e funzionamento di un microprocessore. Campi di utilizzo dei P Dai primi calcolatori alle attuali applicazioni.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Struttura e funzionamento di un microprocessore. Campi di utilizzo dei P Dai primi calcolatori alle attuali applicazioni."— Transcript della presentazione:

1 Struttura e funzionamento di un microprocessore

2 Campi di utilizzo dei P Dai primi calcolatori alle attuali applicazioni

3 Contenuti ENIAC: il primo computer elettrico Lo schema di Von Neumann EDVAC Nuovi computer con componenti elettronici a semiconduttore: APPLE IINuovi computer con componenti elettronici a semiconduttore: APPLE II Campi di applicazione dei microprocessori Dal mondo analogico al PC Memorie a semiconduttore: RAM e ROM

4 ENIAC: primo computer elettrico LENIAC (electric numerical integrator analyzer and computer) fu costruito tra il 1943 e il 1945 dallesercito statunitense per calcolare la traiettoria delle prime armi atomiche. Costruito da più di valvole a vuoto, Eniac eseguiva 5000 operazioni al secondo, risolvendo un problema medio in circa 2 secondi, ma richiedendo due giorni per la preparazione. Pesava 30 tonnellate era lungo 30 m alto 2,5 m. Assorbiva 200 Kw di potenza.

5 Una delle innovazioni introdotte fu la RAM (Random Access Memory) cioè la memoria centrale o memoria di lavoro (allora memoria a nuclei magnetici), una memoria elettronica interna allelaboratore destinata a contenere il programma. Lo schema di Von Neumann RAM (Memoria Centrale) Unità di Calcolo INPUT OUTPUT Memorie Ausiliarie RAM Lidea fu quella di memorizzare allinterno del computer, non solo i dati ma anche il programma che li doveva elaborare.

6 RAM (Memoria Centrale) Unità di Calcolo INPUT OUTPUT Memorie Ausiliarie il calcolatore (macchina per calcolare) elaboratore (macch. per il trattamento delle informazioni) diventa Elaboratore

7 EDVAC ideato da VON NEUMANN Primo diagramma di flusso ideato da Von Neumann per lEDVAC EDVAC

8 Nuovi computer con componenti elettronici a semiconduttore Con lavvento dei transistor a semicondutore (Bell labs 1947) LIBM nel 1954 realizzò il primo computer a transistor, e anche il primo messo in commercio. Ne furono vendute 120 unità. Nel 1958 la TEXAS INSTRUMENTS costruì il primo circuito integrato, consentendo la costruzione dei microprocessori, e di computer sempre più piccoli e potenti, ma sempre dai costi non accessibili a tutti limitandone così la vendita, e quindi la produzione. Solamente nel 1975 fu costruito il primo prototipo di PC lALTAIR 8800 della MITS il processore era lINTEL 8080 e aveva 256 byte di RAM. Costava 367 dollari.

9 APPLE II Il trionfo del software Ma intanto lIBM realizza il suo primo PC cercando di accontentare le richieste di mercato: basso prezzo e possibilità di aggiornare i componenti e il software. Non brevettò il PC, consentendo ai concorrenti di copiarne la struttura. Questa fu lidea di mercato vincente, perché la maggior parte dei PC erano così compatibili con i componenti IBM,e i creatori di software si basarono sul loro hardware, tra questi cera la Microsoft. Nasce lera del software, che deciderà il futuro dei PC. Realizzato nel 1976, fu il primo vero PC commerciale, che sancì il successo del calcolo elettronico grazie ai software a lui dedicati. In particolare venne realizzato il primo foglio elettronico (Visicalc)

10 CAMPI DI APPLICAZIONE DEI MICROPROCESSORI

11 Architettura e logica di funzionamento

12 Contenuti Blocchi di un sistema a PBlocchi di un sistema a P Architettura a BUS Suddivisione del BUS Architettura interna del PArchitettura interna del P Prelievo (fetch) ed esecuzione (execute) di istruzioni in memoriaPrelievo (fetch) ed esecuzione (execute) di istruzioni in memoria CPU Disp. di I/O Memoria BUS CPU ALUALU UC Memoria

13 Blocchi componenti un sistema a P Memoria –Conserva Istruzioni e Dati Dispositivi di I/O –Consentono lo scambio informazioni con il mondo esterno CPU ( P) CPU ALU UC – Esegue operazioni (ALU) – Prende decisioni (UC) – Memorizza temp. dati (Registri) REG Memoria sotto forma di parole binarie accessibili mediante un indirizzo h

14 Architettura a BUS CPU Dispositivi di I/O BUS Memoria LETTURA da Mem Il BUS di collegamento consente lo scambio di informazioni: dalla memoria verso il microprocessore (LETTURA da Memoria) dai dispositivi di I/O verso il microprocessore (LETTURA da I/O) dal microprocessore verso la memoria (SCRITTURA su Memoria) dal microprocessore verso i dispositivi di I/O (SCRITTURA su I/O) LETTURA da I/OSCRITTURA su MemSCRITTURA su I/O

15 Suddivisione del BUS CPU Memoria BUS INDIRIZZI BUS DATI BUS CONTROLLI Dispositivi di I/O Dal punto di vista funzionale il BUS di collegamento può essere suddiviso in:

16 Architettura interna del Microprocessore Reg. istruzioniReg. di Stato Accumulatore Reg. temporaneo Buffer DatiBuffer Indirizzi Program Counter Stack Pointer Registri di uso generale ALU Decodificatore di istruzioni Unità di controllo e temporizzazione RESETCLOCK BUS INDIRIZZI BUS DATI BUS INTERNO …… BUS CONTROLLI CPU ALU UC REG

17 … Memoria 0000h h Prelievo istruz. dalla mem. ( fetch ) e loro esecuzione (execute) PROG DATI 0000h ADD A,B h A B 0001h INC A ALU ADD A,B INC A fetch execute 0002h 0001h Unità di controllo e temporizzazione Program Counter Decodificatore di istruzioni Reg. istruzioni CPU

18 Architettura e logica di funzionamento del MICROPROCESSORE 8088 INTEL

19 Contenuti Il circuito integrato I registri Architettura interna La segmentazione degli indirizziLa segmentazione degli indirizzi AD[0:7] A [8:19] WR# RD# IO/M# CPU AX CODE SEGMENT DATA SEGMENT STACK SEGMENT EXTRA SEGMENT

20 Circuito integrato: segnali per il controllo della memoria e delle periferiche AD[0:7] A [8:19] WR RD IO/M AD[0:7]: linee del BUS DATI multiplexate con le prime 8 linee del BUS INDIRIZZI A[8:19]: le rimanenti 12 linee del BUS INDIRIZZI WR#: segnale di scrittura RD#: segnale di lettura IO/M#: segnale di attivazione periferica I/O o memoria CPU

21 Circuito integrato: segnali per la separazione DATI/INDIRIZZI AD[0:7] A [8:19] WR RD IO/M ALE DEN DT/R ALE: indica la presenza degli indirizzi sulle linee AD[0:7] DEN#: indica la presenza di un dato valido sulle linee AD[0:7] DT/R#: indica la direzione dei dati

22 I Registri di uso generale AX registro ACCUMULATORE BXregistro BASE CXregistro CONTATORE DXregistro DATI –Possono essere divisi in due byte (es.:AL e AH), dando luogo a un set possibile di 8 registri a 8 bit L = LOW (BASSO) H = HIGH (ALTO) AHAL AX

23 UTILIZZO dei registri di uso generale Operazioni aritmetiche a 8 o a 16 bit Operazioni logiche Trasferimento dati Funzioni specifiche ( es.: AX è coinvolto nelle operazioni di Input/Output dei dati, BX è usato come puntatore nellindirizzamento della memoria)

24 Status Register (Registro di Stato) xxxxxxx OFOFDFDFIFIFTFTFSFSFZFZFAFAFPFPFCFCF STATUS REGISTER F Flag O Overflow 0: lultima operazione non ha avuto overflow 1:lultima operazione ha avuto overflow Flag Interrupt 0: Interrupt abilitato 1: Interrupt non abilitato FI Flag Sign 0: il risultato dellultima operazione è positivo 1: il risultato dellultima operazione è negativo FS Flag Zero 0: il risultato dellultima operazione non è nullo 1: il risultato dellultima operazione è nullo FZ Flag Carry 0: il risultato dellultima operazione non ha generato riporto 1: il risultato dellultima operazione ha generato riporto FC Memorizza lo stato del processore dopo ogni operazione Ogni singolo bit viene modificato singolarmente

25 DS CS Architettura interna SS ES Logica di Controllo IP CODA (4 byte) SI DI SP BP INTERFACCIA BUS ALU STATUS REGISTER AHAL BHBL CH DH CL DL BUS INTERNO (16 bit) EU Registri di uso generale Registri di segmento Program counter Registri indice Registri Puntatori BIU CK VCC MN/MX# RESET INTR NMI READY GND AD[O:7] A[8:19] DT/R#DEN#ALE INTA# RD# WR#

26 I Segmenti (1) Un segmento è unarea di memoria di 64 Kilobyte (2 16 byte) b ………… b b h 0FFFF h 0000 FFFF

27 1FFFF h h h 3FFFF h h 6FFFF h h 8FFFF h FFFFFh 00000h I Segmenti (2) Contemporaneamente la CPU 8088 può utilizzare al massimo 4 segmenti (256 Kilobyte): –CODE SEGMENT: contiene il codice (programma) –DATA SEGMENT: contiene i dati (iniziali e i risultati) –STACK SEGMENT: contiene lo stack, magazzino temporaneo di dati e indirizzi –EXTRA SEGMENT: è un ampliamento del Data Segment CODE SEGMENT DATA SEGMENT STACK SEGMENT EXTRA SEGMENT 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF 64K

28 Posizione dei segmenti I segmenti possono essere: –Disgiunti –Adiacenti –Coincidenti –Sovrapposti CODE SEGMENT DATA SEGMENT STACK SEGMENT EXTRA SEGMENT

29 Indirizzi fisici e indirizzi segmentati Indirizzo segmentato: usato dal programmatore : Indirizzo fisico: usato dal microprocessore Indirizzo di base del segmento Offset o spiazzamento INDIRIZZO FISICO


Scaricare ppt "Struttura e funzionamento di un microprocessore. Campi di utilizzo dei P Dai primi calcolatori alle attuali applicazioni."

Presentazioni simili


Annunci Google