Corso di Informatica per Giurisprudenza Matteo Cristani Dipartimento di Informatica Facoltà di Scienze MM. FF. NN. Università degli Studi di Verona http://www.sci.univr.it/~cristani

Agenda Struttura hardware di un calcolatore Architettura di Von Neumann; CPU e sue caratteristiche; Dispositivi di interfacciamento (input e output); Dispositivi di memoria (RAM, ROM, cache, Hard disk); Influenza della struttura sulle prestazioni

Architettura dei sistemi di elaborazione Nozione di sistema à la Von Neumann Architettura di Von Neumann Architettura della CPU Circuito digitale Elementi di calcolo delle proposizioni Tabelle di verità e calcolo digitale Dispositivi di interfacciamento Dispositivi di memoria

Sistema informatico Schema concettuale generale di sistema Lettura dati Elaborazione Emissione risultati

L’architettura di Von Neumann Lettura: INPUT Scrittura: OUTPUT Elaborazione CPU Memoria BUS

Architettura della CPU Elaborazione dati mediante processore Schema a Clock Registri come memoria Supporto ALU CU Lettura memorie

Schema CPU

Nozione di circuito Un circuito è una maglia di fili elettrici e dispositivi che ne modificano i flussi Un circuito digitale è capace di modificare il proprio comportamento sulla base dell’interpretazione che fornisce al valore degli ingressi ed al significato che attribuisce ai dispositivi

Porte logiche Si chiama porta logica un dispositivo che modifica la corrente portata in un numero di fili di maglia in ingresso nelle correnti di fili di maglia in uscita in modo che sia possibile togliere o immettere corrente in fili di maglia sopra o sotto una soglia definita

Calcolo delle proposizioni Si dice proposizione un enunciato il cui significato logico sia determinato ESEMPI: Le matricole di informatica sono 300 La Facoltà di Giurisprudenza ha sede di fronte al Parcheggio Arena Le aule di Giurisprudenza sono 110 Ogni uomo è mortale Se mangio caviale, allora sono ricco

Calcolo delle proposizioni Non sono proposizioni quegli enunciati che non sono logicamente determinati Perché vaghi Perché variabili ESEMPI: Giovanni è alto Lo studente di nome Marco è di Vicenza

Connettivi logici Tra due enunciati possono essere definite le operazioni: PRODOTTO LOGICO ⋀; AND; * SOMMA LOGICA ⋁; OR; + Per un singolo enunciato è definita l’operazione COMPLEMENTO LOGICO -

Tabelle di verità Il significato logico di un connettivo è determinato dalla sua tabella di verità Costruiremo le tabelle di verità in modo “Naif”, cioè basandoci sul significato logico attribuito ai connettivi nel linguaggio naturale

Tabella di AND A B A AND B T F

Tabella di OR A B A OR B T F

Tabella di NOT A - A T F

Dispositivi di interfacciamento Definizione tipologica dei dispositivi Secondo la funzione Secondo il tipo di canale di comunicazione Secondo la modalità d’accesso

Classificazione funzionale (1) Dispositivi di lettura dati esterni Tastiera Tastiera cordless Radio Bluetooth Ottica Mouse Mouse cordless Ottico Scanner Microfono WebCam Dispositivi di output Video Stampante Dispositivi di connessione Modem LAN Adapter

Classificazione funzionale (2) Dispositivi di memoria esterna Dischi Dischi magnetici Hard disk Floppy disk Dischi ZIP, JAZ, FireWire Dischi ottici CD-ROM, CD-R, CD-RW DCD-ROM, DVD-R, DVD-RW Nastri Magnetici Magnetottici Backup unit DAT Memorie aggiuntive Dispostivi USB Dispositivi bluetooth

Classificazione basata sul canale Porta seriale Porta parallela Porta USB (Universal Serial Bus) Porte wireless Bluetooth Wi-Fi IRDA (Infra Red Data Association) Porta 802.11 per reti locali

Classificazione per accesso Accesso diretto Dischi ottici Dispositivi aggiuntivi USB Accesso sequenziale Tutti i dispositivi connessi in porta seriale Accesso misto (indicizzato) Dischi magnetottici

Dispositivi di memoria (1) Memoria RAM (Random Access Memory) Memoria sulla quale un computer e altre periferiche possono scrivere dati o dalla quale possono leggere dati. Le informazioni archiviate nella RAM non sono più disponibili dopo la chiusura del computer

Dispositivi di memoria (2) Memoria ROM (Read Only Memory) un circuito a semiconduttori in cui il codice o i dati vengono installati in modo permanente tramite il processo produttivo. La memoria ROM contiene istruzioni o dati che possono essere letti, ma non modificati

Memoria cache Memoria cache Memoria di massa Memoria ad accesso rapido Disposta per accedere a Indici Dati letti di frequente Memoria di massa Hard disk ed altri dischi esterni Accesso sequenziale o misto

Influenza della struttura sulle prestazioni Misure delle prestazioni di un calcolatore Affidabilità delle misure Natura delle architetture e specifiche definitorie

Misure prestazionali Frequenza di clock Istruzioni al secondo Misurata in Hertz (e corrispondentemente in KHz, MHz, GHz) Corrisponde al numero di cicli di clock in cui viene ripartito un secondo Istruzioni al secondo 1 Mips = 1.000.000 di istruzioni per secondo

Carattere e relazioni tra prestazioni La frequenza di clock non è completamente significativa per vari motivi Le singole istruzioni possono essere eseguite in più di un ciclo di clock, Istruzioni di alto livello corrispondono a più o meno istruzioni macchina a seconda se l’architettura prevede Poche istruzioni (RISC – Reduced Instruction Set Code) Tutte le istruzioni possibili (CISC – Complete Istruction Set Code) Il Bus Dati può costituire un collo di bottiglia importante

Architetture e prestazioni Architetture fast bus Architetture a ridotta dissipazione di potenza (mobile CPU) Architetture low power dissipation (h/w per videoterminali mobili)

Caratteristiche architetturali Relazione tra sistema operativo e memorie Relazione tra sistema operativo e dispositivi di interfacciamento Relazione tra sistema operativo e periferiche esterne