Elementi fondamentali dell’ Architettura di di un elaboratore elettronico.

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1 Elementi fondamentali dell’ Architettura di di un elaboratore elettronico

2 Modello Von Neumann UNITA’ DI INGRESSO UNITA’ DI USCITA MEMORIA clock PROCESSORE (CPU) UNITA’ DI CONTROLLO UNITA’ ARITMETICO-LOGICA PROCESSORE (CPU)

3 Modello Von Neumann: Caratteristiche principali Programma memorizzato Linguaggio di programmazione Imperativo (linguaggio macchina) Memoria unica per Elaborazione (trasformazione) sequenziale DATI ISTRUZIONI Limiti: stretta sequenza delle operazioni Evoluzione: verso architetture parallele

4 Modello di Von Neumann organizzato a bus (bus oriented) UNITA’ DI CONTROLLO UNITA’ ARITMETICO- LOGICA REGISTRI PROCESSORE (CPU) MEMORIA PRINCIPALE MEMORIA SECONDARIA DISPOSITIVI DI INGRESSO- USCITA BUS DI CONTROLLO, BUS INDIRIZZI E BUS DATI

5 Funzioni dei bus Funzioni del Control bus: comando di Read, Write al Data bus Funzioni del Data Bus: azione di Store (scrittura), Load (lettura) di un dato o istruzione Funzioni dell’ Address bus: trasferire un indirizzo di una locazione di memoria

6 UNITA’ DI CONTROLLO

7 LINGUAGGIO MACCHINA (L.M.) Definizione di istruzione elementare: Un’istruzione elementare è un’istruzione in linguaggio macchina espressa in binario, immediatamente interpretabile ed eseguibile dai circuiti elettronici della CPU. Esistono diverse tipologie di istruzioni elementari : aritmetiche, logiche, di confronto, di trasferimento, di controllo flusso istruzioni, e così via.

8 CICLO MACCHINA o FASI DI LAVORO DELLA CPU prelievo istruzione da Memoria (fetch) interpretazione istruzione (decode) esecuzione dell’ istruzione (execute)

9 IL CLOCK Vel. Luce 300.000 km/sec =30 cm/ns Il clock genera 1 impulso ogni ns =(1 MILIARDO DI IMPULSI AL SECONDO=1 GHz)

10 Velocità di elaborazione 1’’ Definizione: Numero di attività elementari eseguite in un secondo 1 Mhz = 1 000 000 di cicli al secondo 1 Ghz = 1 000 000 000 di cicli al secondo Es.: Intel Pentium 4 1.6-3.8 GHz clock che lavora a 1 Ghz permette alla CPU di eseguire fino a 1 miliardo di microoperazioni al secondo 1 Khz = 1000 cicli al secondo

11 UNITA’ ARITMETICO-LOGICA ALU

12 ALU è un dispositivo che esegue operazioni e funzioni Funzioni: esegue Operazioni AND, OR, NOT Operazioni aritmetiche, logiche, di confronto e manipolazione di bit Operandi Codice operazione Circuiti elettronici Registro Risultato C

13 PORTA LOGICA per porta logica si intende un circuito elettronico che ha il compito di eseguire una delle operazioni logiche booleane elementari quali NOT, AND, OR, XOR, NOR, NAND, XNOR.NOTANDORXORNORNAND XNOR AND 0 1 0

14 ALGEBRA DI BOOLE interruttori A  0 A  1

15 ALGEBRA DI BOOLE And Logico ABAND 000 100 010 111 A B

16 ALGEBRA DI BOOLE Or Logico ABOR 000 101 011 111 A B

17 EVOLUZIONE CPU Tipo Anno Clock (Mhz) Bit dei Registri/ Bus dati Compone nti attivi (milioni) Pentium 4 2000-2005 1600-3800 32/64 42

18 EVOLUZIONE CPU TipoAnnoClock (Mhz) Bit dei Registri/ Bus dati Componenti attivi (migliaia) Pentium199360-20032/64 3100 Pentium II1997233-40032/64 7500 PentiumIII1999450-113332/6424000 Pentium IV2000 2005 1600-380032/6442000 I5,I72009/ 2010 2,93-3,6 GHz