Corso di Architetetture degli Elaboratori, A.A. 2004/2005 1 Architettura degli Elaboratori Elisa B.P. Tiezzi Orario ricevimento: Giovedì, 11-13 ( Il materiale.

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1 Corso di Architetetture degli Elaboratori, A.A. 2004/2005 1 Architettura degli Elaboratori Elisa B.P. Tiezzi Orario ricevimento: Giovedì, 11-13 ( Il materiale mostrato lo trovate sul web: http://www.dsmi.unisi.ithttp://www.dsmi.unisi.it )

2 Corso di Architetetture degli Elaboratori, A.A. 2004/2005 2 L'efficienza di un calcolatore non può essere semplicemente ricondotta ad un problema di velocità dell'hardware. Un moderno sistema di elaborazione è in realtà un aggregato molto complesso di vari elementi, sia hardware che software (processori, memorie, dispositivi periferici, canali di comunicazione, reti di interconnessione, compilatori, sistemi operativi, basi di dati, e così via ). Lo sviluppo di procedure efficienti per la soluzione dei problemi mediante calcolatori impone dunque un'adeguata comprensione, oltre che degli algoritmi da implementare, anche delle strutture hardware e software che ne dovranno supportare l'esecuzione.

3 Corso di Architetetture degli Elaboratori, A.A. 2004/2005 3 L'insieme di queste conoscenze costituisce l'àmbito tecnico dell‘ architettura dei calcolatori, termine che si incontra sempre più di frequente, ma la cui definizione rimane spesso vaga. In alcuni casi, questa dizione viene usata per indicare il modello di programmazione, cioè quel modello idealizzato del calcolatore che viene utilizzato dal programmatore durante l'implementazione del software di sistema; in altri casi, si tende a confondere l'architettura con l'organizzazione delle componenti hardware. Noi ci porremo da un punto di vista più generale, tentando di integrare i diversi aspetti strutturali, organizzativi e funzionali di un sistema di elaborazione in una visione unitaria (appunto, la sua architettura) con l'obiettivo preciso di eseguire elaborazioni nella maniera più efficiente possibile consentita dal sistema.

4 Corso di Architetetture degli Elaboratori, A.A. 2004/2005 4 I calcolatori ‘capiscono’ impulsi elettrici on-off. Hanno quindi un alfabeto (0-1) BIT=binary digit e seguono ciecamente le istruzioni che ricevono. I primi programmatori comunicavano in binario ma presto furono inventate notazioni simboliche più vicine al linguaggio umano ASSEMBLER. Successivamente furono inventati linguaggi di alto livello.

5 Corso di Architetetture degli Elaboratori, A.A. 2004/2005 5 Come comunicare 1. Linguaggio macchina: sequenze di 0 ed 1 rigoroso essenziale 1. Linguaggio assembler: simbolico semplice traduzione aggiuntiva 1. Linguaggio naturale: linguaggio preferito dall’essere umano ambiguo, ridondante, non preciso 1. Linguaggio di programmazione ad alto livello

6 Corso di Architetetture degli Elaboratori, A.A. 2004/2005 6 Traduzione dei programmi Dal linguaggio ad alto livello TRAMITE IL COMPILATORE il linguaggio viene tradotto in linguaggio assembler. E poi tramite l’assemblatore, in codice macchina: il linguaggio direttamente comprensibile dal codice macchina.

7 Corso di Architetetture degli Elaboratori, A.A. 2004/2005 7 Vantaggi del linguaggi ad alto livello il programmatore può pensare in modo più naturale; i linguaggi possono essere progettati per l’uso che se ne prevede; incremento di produttività: il tempo necessario per scrivere un programma è proporzionale al numero di linee di codice;

8 Corso di Architetetture degli Elaboratori, A.A. 2004/2005 8 Astrazioni I linguaggi ad alto livello sono astrazioni che consentono di omettere dettagli non necessari per il problema che si sta risolvendo. Una strutturazione a livelli di astrazione consente di esprimere ad ogni livello tutte e sole le cose rilevanti per quel livello e consente così di far fronte alla complessità. E’ ampliamente praticata sia per l’hw che per il sw.

9 Corso di Architetetture degli Elaboratori, A.A. 2004/2005 9 Il nostro corso Cosa studiamo in questo corso *Coordinamento di molti livelli di astrazione Sistema I/OProcessore Compilatori Sistemi Operativi (Windows 2K) Applicazioni (Netscape) Progettazione di chip circuiti Set di istruzioni Datapath & Controllo transistors Memoria Hardware Software Assemblatori

10 Corso di Architetetture degli Elaboratori, A.A. 2004/2005 10 Anatomia: 5 componenti di un Computer Personal Computer Processore Computer Controllo Datapath Memoria (ci sono i programmi in esecuzione e i dati usati) Dispositivi Input Output Tastiera, Mouse Video, Stampante Dischi (ci sono le cose non in esecuzione… programmi e dati)

11 Corso di Architetetture degli Elaboratori, A.A. 2004/2005 11 °Struttura, Organizzazione e progetto dei calcolatori, Patterson e Hennessy, (Jackson Libri) consigliato °Introduzione all’architettura dei calcolatori, Bovet, (Zanichelli) °Molto materiale sul web! Cercatelo… °Materiale che via via vi segnalerò Libri di testo

12 Corso di Architetetture degli Elaboratori, A.A. 2004/2005 12 Usiamo molto i lucidi. Se ci sono cose oscure: interrompetemi. Venite al ricevimento. Non abbiate remore nel farmi domande. Consigli per il corso

13 Corso di Architetetture degli Elaboratori, A.A. 2004/2005 13 Seguirò il Patterson, Hennessy, con qualche integrazione: °Codici e rappresentazioni °Reti combinatorie esequenziali (appendice del P&H) e con qualche cosa in meno: °Stress sulla performance (anche se è molto importante) Ancora sul corso

14 Corso di Architetetture degli Elaboratori, A.A. 2004/2005 14 °Codici e rappresentazioni °Reti combinatorie e sequenziale °Aritmetica °Memoria (e gerarchie) °Set di istruzioni °Processore (e pipeline) °Interfaccia processore - periferiche Schema del corso