Informatica. Mario Pavone - Dept. Mathematics & Computer Science - University of Catania. Trasferimento. Ambiente esterno.

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1 Trasferimento Ambiente esterno Controllo Informatica Mario Pavone - Dept. Mathematics & Computer Science - University of Catania mpavone@dmi.unict.it

2 Rappresentazione dell Informazione L informazione viene rappresentata mediante sequenze di bit. Ogni parola, o testo, o dato numerico, o immagine, o suono viene codificato come configurazioni di bit. il BIT (binary digit) è la più piccola unità di informazione memorizzabile o elaborabile da un calcolatore

3 Byte Byte: unità di misura della capacità di memorizzare informazione Si utilizzano i multipli dei byte Kilo KB 2 10 ~ un migliaio (1024) Mega MB 2 20 ~ un milione (1KB*1024) Giga GB 2 30 ~ un miliardo (1MB*1024) Tera TB 2 40 ~ mille miliardi (1GB*1024) Quanta memoria occupa un file: si misura in byte La capacità di memorizzazione di un dispositivo hardware si misura in byte (capacità di RAM, hard-disk)

4 Tipo di Informazione e Codifica Binaria Vediamo nello specifico come vengono codificate mediante l alfabeto binario tipi di informazione elementari che solitamente ci interessa elaborare: caratteri utilizzati nella comunicazione scritta, numeri, immagini, suoni, video

5 Codifica dei Caratteri Rappresentare un alfabeto di caratteri 52 lettere dell alfabeto anglosassone (maiuscole + minuscole) Segni di punteggiatura :,. ;!? Segni matematici + - { [ > Caratteri nazionali à è è ñ ç Altri segni In totale si tratta di un alfabeto di 220 caratteri circa Ad ogni carattere bisogna associare un configurazione di bit

6 Codifica dei Dati Alfabetici ASCII (American Standard Code for Information Interchange) standard: 7 bit per carattere, rappresenta 128 caratteri ASCII esteso: 8 bit per carattere, rappresenta 256 caratteri UNICODE: 16 bit per carattere: (ASCII + caratteri etnici), rappresenta circa caratteri codifiche proprietarie: Tabella ASCII

7 Codifica UNICODE 16 bit per carattere => in grado di codificare 2 16 caratteri diversi (~65000) ASCII + caratteri/simboli di altri alfabeti (greco, cinese, arabo, etc.)

8 Architettura di Von Neumann PC$ Registri$ ALU$ Memoria$di$ massa$ Video/tas4era$ (terminale)$ CPU$ Memoria$ Interfaccia$di$I/O$ Interfaccia$di$I/O$ BUS$ da4$ indirizzi$ controllo$

9 Codifica delle Istruzioni La stessa logica di codifica dei dati si applica alle istruzione Tipi di Istruzioni: aritmetico-logiche trasferimento dati controllo

10 Esempio di Codifica

11 Codifica Istruzioni Ogni istruzione è codificata univocamente mediante una successione chiamata codice operativo un istruzione deve specificare anche i dati e/o i riferimenti ai dati necessari per l esecuzione (operandi) il numero dei dati da specificare è variabile

12 Codifica delle Istruzioni Esempi di formato delle istruzioni in linguaggio macchina

13 Codifica Istruzioni PC+ Registri+ ALU+ Istruzioni+possono+essere+operazioni:+ elaborazione+dell informazione+ trasferimento+dell informazione++ Sono+codificate+mediante+stringhe+bina CPU+ Un istruzione+è+suddivisa+in+ codice&opera.vo:+operazione+da+eseguire+ operandi:+dove+reperire+i+da/+ Il+ codice+ opera/vo+ e+ gli+ operandi+ Dopo ogni istruzione, il program counter viene incrementato di un indirizzo in modo che il processore esegua l istruzione successiva

14 Zoom della CPU Registro+contatore+ di+programma+(pc)+ Registro+ interruzioni+(intr)+ Registro+istruzione+ corrente+(cir)+ Registro+di+stato+(SR)+ A+ B+ Clock+ Unità+ aritme/co+ logica+ (ALU)+ Unità+di+controllo+ (CU)+ Registro+da/+(DR)+ Registro+indirizzi+ (AR)+

15 Codifica Istruzione: esempio Esempio: viene eseguita una somma tra i registri R1 ed R2, ed il risultato viene inserito in R0. R0 R1 R2 R3 Istruzione (add) Esito X X + Y X Y ALU X + Y Y

16 Codifica Istruzioni I dati da elaborare sono conservati all interno dei registri e passati all unità ALU che esegue le operazioni, il risultato viene poi scritto in uno dei registri. In questo caso l unità di controllo gestisce: icollegamenti,ovverodecidequaliregistricollegareiningresso/uscita dell ALU, invia all ALU il codice dell istruzione da eseguire rileva l esito dell operazione svolta dall ALU, in modo da garantire la corretta conclusione dell operazione o che si è verificata una situazione anomala (divisione per 0, overflow).

17 Formato Istruzioni: esempio Add R2, R3, R4 Somma i valori nei registri R3 ed R4, e imposta il valore risultante in R2. Add R2, R4, 1 Somma 1 al valore di R4, e imposta il valore risultante in R2. Store R2, 5000 Scrivi il contenuto di R2 in memoria all indirizzo Branch if lower than 0 R4, R7 Se il contenuto di R4 è minore di 0, salta all indirizzo contenuto in R7.

18 Struttura della Memoria RAM e ROM h+=+16+bit+ Parola (word) Registro+indir.+(AR)+ k+=+10+bit+ store+ load+ Registro+da/+(DR)+ h+=+16+bit+ Indirizzo cella Spazio di indirizzamento 2 10 = Dato da leggere/scrivere ognuna contiene un byte = 8 bits, ogni bit è 0 o indirizzo: numero che identifica la locazione di memoria

19 Struttura della Memoria Alcuni dati sono troppo grandi per stare in un byte gli indirizzi fanno riferimento al primo byte i byte seguenti servono a memorizzare la parte restante del dato

20 Ciclo della Macchina La CPU esegue in successione tutte le istruzioni di un programma Nota: mentre le fasi di lettura (fetch) e decodifica (decode) hanno durata uguale per tutte le istruzioni; la fase di esecuzione richiede un tempo variabile

21 La fase di Fetch Compito Principale: prelievo dalla memoria delle istruzioni da eseguire 1) il contenuto di Program Counter (PC) viene trasferito sul bus indirizzi e trasmesso alla memoria 2) indica sul bus controllo che si tratta di operazione di lettura 3) la memoria legge il contenuto all indirizzo specificato e lo trasferisce al bus dati 4) il contenuto del bus dati viene copiato nel registro istruzione corrente 5) il contenuto del PC viene incrementato per la successiva fase di catch