Appunti di Informatica ISIA Duca degli Abruzzi a.s. 2010/2011 prof. Antonella Schiavon

prof. Antonella Schiavon Hardware e software Risorse hardware: componenti fisiche Risorse software: componenti non fisiche (dati, istruzioni) Firmware: componenti hw + sw = SISTEMA DI ELABORAZIONE prof. Antonella Schiavon

Sistema di elaborazione Insieme di componenti hardware e software che interagiscono fra loro per il raggiungimento di un obiettivo comune. prof. Antonella Schiavon

Modello funzionale di John von Neumann (1946) Unità centrale CPU (Central Processing Unit, unità di elaborazione Centrale) ALU (Arithmetic Logic Unit, unità aritmetico logica) CU (Control Unit, unità di controllo) Memoria cache Memoria centrale RAM (Random Access Memory, memoria ad accesso casuale) ROM (Read Only Memory, memorie di sola lettura) Periferiche di output schermo stampante … altro … Periferiche di input tastiera mouse … altro … Memorie di massa hard disk CD USB Flash Disk … altro… prof. Antonella Schiavon

Modello di von Neumann (1946) Funzioni di un sistema di elaborazione: Input di dati e programmi Elaborazione dei dati attraverso le istruzioni che compongono i programmi Output di risultati prof. Antonella Schiavon

Modello di von Neumann (1946) Insieme di unità funzionali: Unità di input Memoria centrale CPU – Unità centrale di elaborazione Unità di output Memorie di massa collegate fisicamente da bus prof. Antonella Schiavon

prof. Antonella Schiavon Altre architetture Array processor Pipeline Multiprocessor prof. Antonella Schiavon

prof. Antonella Schiavon Scheda madre prof. Antonella Schiavon

prof. Antonella Schiavon Input / Output (I/O) Input: azione che consente di inserire nell’elaboratore (RAM e CPU) i dati da elaborare e i programmi, cioè le istruzioni che permettono di elaborare i dati Output: azione che consente la riproduzione dei risultati del processo di elaborazione all’esterno, cioè in modo visibile all’utente prof. Antonella Schiavon

La memoria centrale - RAM Funzione: conserva i dati e le istruzioni necessarie al funzionamento dell’elaboratore Azioni possibili: scrittura, lettura Codice binario (cifre 0 e 1) per la rappresentazione di dati e istruzioni Bit, byte e suoi multipli, word, cella Indirizzamento prof. Antonella Schiavon

La CPU (Central Processing Unit) Funzioni: eseguire e controllare i processi in esecuzione Comunica con la memoria centrale (legge e scrive) Interpreta le istruzioni Esegue le operazioni aritmetiche e logiche Il ciclo macchina CPU e RAM comunicano tra loro attraverso bus interni prof. Antonella Schiavon

prof. Antonella Schiavon Elaborazione Risultati finali output Dati iniziali input RAM - CPU prof. Antonella Schiavon

prof. Antonella Schiavon Le memorie di massa Funzione: conservano in modo permanente software (dati e programmi) Azioni possibili: scrittura, lettura Codice binario (cifre 0 e 1) per la rappresentazione di dati e istruzioni Supporto magnetico Supporto ottico Accesso sequenziale, diretto FINE prof. Antonella Schiavon

prof. Antonella Schiavon Dispositivi di Input Tavoletta grafica Mouse, touchpad, trackball Tastiera Scanner Joystick Touchscreen Macchina fotografica digitale Microfono, webcam prof. Antonella Schiavon

prof. Antonella Schiavon Dispositivi di Output Schermo Casse acustiche Plotter LCD Stampanti prof. Antonella Schiavon

prof. Antonella Schiavon I multipli del byte 1 Byte 8 bit 1 KiloByte – KB 210 byte=1024 byte 1 MegaByte – MB 210KB=210 x 210 byte= 1.048.576 byte 1 GigaByte – GB 210MB=210x210KB=210x210x210byte=1.073.741.824 byte 1 TeraByte – TB 210GB=210x210MB=210x210x210KB= 210x210x210x210 byte= 1.099.511.627.776 byte prof. Antonella Schiavon

prof. Antonella Schiavon Word (o parola) È costituita da un numero di bit multiplo di 8: 8, 16, 32, 64 bit Definisce la dimensione della cella standard di sistema È il numero di bit che vengono trasferiti in modo parallelo tra memoria centrale e CPU Più alto è il numero di bit che compongono la parola, maggiore è la velocità di elaborazione del computer prof. Antonella Schiavon

prof. Antonella Schiavon Cella di memoria È un insieme di byte nei quali è memorizzato un dato codificato in binario La memoria centrale è composta da celle di uguale dimensione, disposte come in una matrice quadrata (tabella) Ogni cella è identificata da un indirizzo progressivo, univoco, espresso come una sequenza di bit L’indirizzo di una cella coincide con l’indirizzo del primo dei byte che la costituiscono prof. Antonella Schiavon

Interpretazione dell’indirizzo Lo spazio di indirizzamento è il numero di bit dedicato a conservare l’indirizzo di una cella di memoria Esso dipende dalla dimensione della memoria (es. 1 byte, max 28=256 byte di RAM) La metà di destra rappresenta l’indirizzo della riga, la metà di sinistra rappresenta l’indirizzo della colonna (24x24=256) Il tempo d’accesso alle diverse celle non dipende dalla loro posizione  RAM, cioè Random Access Memory, memoria ad accesso casuale prof. Antonella Schiavon

Lettura delle informazioni contenute nella RAM La CPU comunica alla RAM l’indirizzo della cella che contiene le informazioni (dato o istruzione) di interesse La RAM recupera l’informazione La RAM trasferisce il dato alla CPU informazione CPU RAM prof. Antonella Schiavon

Scrittura delle informazioni nella RAM La CPU interpreta l’istruzione, esegue l’elaborazione richiesta e produce un risultato La CPU comunica alla RAM il risultato e l’indirizzo di cella dove dovrà essere memorizzato Avviene la registrazione del risultato nella RAM risultato CPU RAM prof. Antonella Schiavon

L’esecuzione delle istruzioni: il ciclo macchina prof. Antonella Schiavon