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

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

John Von Neumann Matematica Fisica Economia Informatica (1903-1957) Matematica concetto di classe Fisica Assiomatizzazione della meccanica quantistica Economia Teoria dei giochi Informatica Struttura del calcolatore

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

Interfacciamento con l’esterno Mondo Esterno CPU RAM

Struttura del Calcolatore Stampante Disco PROCESSORE I/O I/O BUS I/O I/O MEMORIA Video tastiera

Struttura del Calcolatore Stampante Disco PROCESSORE USB EIDE BUS PS/2 Scheda Video MEMORIA Video tastiera

Motherboard PS/2 COM USB LPT RAM EIDE EIDE ROM CACHE CPU SATA CHIPSET Tutta l’elettronica del calcolatore è contenuta nella scheda madre (motherboard) PS/2 COM USB LPT RAM EIDE AGP EIDE ROM CACHE CPU SATA CHIPSET clock BUS

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

CPU

CPU Principali funzioni del processore 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 gli operandi contenuti nei registri Consente di dialogare con tutte le periferiche connesse al bus (per leggere o scrivere dati)

CPU CPU Unità di Controllo Unità Aritmetico logica Periferiche Registri Memoria Principale Disco Video bus

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

RAM RAM INDIRIZZI DATI CONTROLLI

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

Ram

Esercizio Calcolare i bit di indirizzamento necessari per indirizzare le seguenti RAM: 1. 1024 KB 2. 64 MB 3. 512 MB 4. 2 GB 5. 128 GB (NOTA: bit = log2 Capacità)

IL BUS lavora con una frequenza propria 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

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

BUS EISA

BUS 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 Bit Rate (esempi) 8(bit) x 8,33(MHz) = 66,6 Mbps Calcolare la bit rate di un bus ISA 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

BUS Bit Rate (esempi) 16(bit) x 8,33(MHz) = 133,2 Mbps 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

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

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

BUS PCI

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

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

BUS AGP

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

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

Motherboard

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