Corso di Laurea in Scienze e Tecnologie Chimiche corso di Informatica Generale Paolo Mereghetti DISCo – Dipartimento di Informatica, Sistemistica e Comunicazione

Architettura dellElaboratore Terza parte

BUS Collega tra loro due o più componenti dellelaboratore (CPU, Memoria Centrale ed Interfacce delle periferiche). È un mezzo di trasmissione condiviso, e quindi: –tutti i dispositivi vedono i dati trasmessi –affinché venga garantita lintegrità dei dati, una sola componente per volta può trasmettere sul bus –È composto da linee elettriche lungo in cui fluiscono, in parallelo, i dati

BUS: suddivisione logica Logicamente è suddiviso in: –Bus Dati: costituisce il percorso per trasferire i dati tra le componenti dellelaboratore. Il numero di linee che lo compongono specifica la dimensione del bus –Bus Indirizzi: indica la sorgente o la destinazione dei dati che transitano sul bus dati –Bus di Controllo: è usato per controllare luso e laccesso al bus dati ed al bus indirizzi

BUS: operazioni – caso 1 Una componente A invia dei dati ad una componente B: –A attraverso il bus di controllo acquisisce il diritto alluso del bus –A scrive nel bus di controllo il codice del comando –A scrive nel bus dati il dato da inviare a B –A scrive nel bus indirizzi lidentificativo di B e la posizione in B dove scrivere i dati

BUS: operazioni – caso 2 Una componente A richiede dei dati di una componente B: –A attraverso il bus di controllo acquisisce il diritto alluso del bus –A scrive nel bus di controllo il codice del comando –A scrive nel bus indirizzi lidentificativo di B e la posizione in B dove si trovano i dati da ricevere –A si mette in attesa dei dati

Unità di Controllo: fasi desecuzione

Fasi desecuzione: dettagli Fase di Acquisizione (Fetch) –Il contenuto del registro PC e trasferito nel registro AR –Lettura da memoria (allindirizzo AR). Il dato letto e trasferito in DR –Il contenuto di DR e trasferito in CIR –PC conterrà lindirizzo della prossima istruzione PC=PC+1 (o PC=PC+k) Fase di Interpretazione (Decode) : si determina il tipo di istruzione da eseguire Fase di Esecuzione (Execute) : esecuzione effettiva delloperazione

Esempio desecuzione: configurazione iniziale A B C PC0 CIR Reg1 Reg2 Reg3 Memoria (istruzioni e dati) Parole di 8 bit Alcuni Registri

Esempio desecuzione: la prima istruzione A B C PC0 CIR Reg1 Reg2 Reg3 Fetch: 1.PC AR: AR diventa 0 2.Lettura AR DR: DR diventa DR CIR: CIR diventa Incremento PC Decode: CIR istruzione: load A Reg1 Execute: A B C PC1 CIR Reg Reg2 Reg3

Esempio desecuzione: la seconda istruzione A B C PC1 CIR Reg Reg2 Reg3 Fetch: 1.PC AR: AR diventa 1 2.Lettura AR DR: DR diventa DR CIR: CIR diventa Incremento PC Decode: CIR istruzione: load B Reg2 Execute: A B C PC2 CIR Reg Reg Reg3

Esempio desecuzione: la terza istruzione A B C Fetch: 1.PC AR: AR diventa 2 2.Lettura AR DR: DR diventa DR CIR: CIR diventa Incremento PC Decode: CIR istruzione: sum Reg1 Reg2 Reg3 Execute: A B C PC2 CIR Reg Reg Reg3 PC3 CIR Reg Reg Reg

Esempio desecuzione: la quarta istruzione A B C Fetch: 1.PC AR: AR diventa 3 2.Lettura AR DR: DR diventa DR CIR: CIR diventa Incremento PC Decode: CIR istruzione: write Reg3 C Execute: A B C PC3 CIR Reg Reg Reg PC4 CIR Reg Reg Reg

Esempio desecuzione: configurazione finale A B C PC4 CIR Reg Reg Reg Memoria (istruzioni e dati) Parole di 8 bit Alcuni Registri

Interfacce alle Periferiche Interfaccia: elemento circuitale per il collegamento tra elaboratore e periferica Contiene: –Registro dati periferica –Registro comando –Informazioni sullo stato della periferica

Estensione architettura di Von Neumann Processori dedicati (Es: coprocessore matematico, processore grafico) Processori che eseguono le diverse fasi di unistruzione in parallelo (Acquisizione, Interpretazione, Esecuzione) Gerarchie di memorie: memoria cache Processori dedicati (Input/Output) Architetture multiprocessore

Memoria Cache Memoria veloce ma di capacità meno limitate dei registri Tipi di cache –cache interna (sul chip della CPU) –cache esterna (RAM veloce) Operazioni più veloci: –i dati usati più recentemente hanno più probabilità di essere usati, quindi li tengo su un supporto più rapido –dati di sistema per la gestione dellelaborazione

Periferiche Dispositivi di Input/Output (I/O) Realizzano interazione fra uomo e macchina o fra macchine Sono controllate dal sistema operativo Lavorano in modo indipendente dal processore (modalità asincrona)

Driver Componente del Sistema Operativo Programma che interagisce direttamente con una periferica (Driver fisico) oppure maschera il funzionamento della periferica (Driver logico)

Tipi di Periferiche Unità di Input –tastiera, mouse, scanner; Unità di Output –video, stampante; Unità di Input/Output –dispositivi di trasmissione: modem, scheda di rete, scheda audio.