informatica di base per le discipline umanistiche

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1 informatica di base per le discipline umanistiche vito pirrelli Istituto di Linguistica Computazionale CNR Pisa Dipartimento di linguistica Università di Pavia (per iniziare )

2 quarta lezione: circuiti, istruzioni e programmi vito pirrelli Istituto di Linguistica Computazionale CNR Pisa Dipartimento di linguistica Università di Pavia

3 il calcolatore: una definizione dispositivo elettronico programmabile finalizzato alla gestione delle informazioni hardware tutto quanto non possiamo trasmettere per telefono... (per saperne di più clicca sulle parole evidenziate in giallo)

4 dentro il computer fai click per approfondire...

5 il calcolatore: componenti e funzioni (torna indietro )

6 (torna indietro ) il sistema operativo (due viste) dall esterno il sistema operativo fornisce all utente un interfaccia conveniente dall interno gestisce tutte le parti di un sistema complesso, allocando in modo ordinato le diverse risorse della macchina: processori, memorie, dischi, interfacce di rete, stampanti e altre periferiche

7 il sistema operativo come intermediario (torna indietro ) il sistema operativo agisce come un intermediario tra le risorse hardware del computer e gli applicativi software installati sul computer software hardware sistema operativo

8 (torna indietro ) il sistema operativo

9 quarta lezione dentro il computer fine quarta lezione (lezione 5)

10 il calcolatore è programmabile... è cioè in grado di eseguire istruzioni operando su dati rappresentati come quantità discrete... (per saperne di più clicca sulle parole evidenziate in giallo)

11 la cpu (fine excursus) è la parte "pensante" di ogni computer, costituita da un sottile cristallo di silicio. Su un processore (p.e. di un cm 2 ) vengono impressi diodi, transistor e circuiti. Esegue le istruzioni ed elabora i dati dei programmi presenti nella memoria RAM e nei registri interni al processore. (per saperne di più clicca sulle parole evidenziate in giallo)

12 (torna alla lezione 3) cos è il linguaggio macchina? leggi il primo valore (a) e ponilo nella cella leggi il secondo valore (b) (cella 17) leggi il terzo valore (c) (cella 18) leggi il quarto valore (d) (cella 19) carica A con il contenuto della cella carica B con il contenuto della cella somma i due valori (il risultato è in A) salva il risultato parziale nella cella carica A con il contenuto della cella carica B con il contenuto della cella somma i due valori (il risultato è in A) carica B con il contenuto della cella moltiplica i due valori (il risultato è in A) salva il risultato nella cella scrivi il contenuto della cella arresta l esecuzione 16 cella riservata ad a 17 cella riservata a b 18 cella riservata a c 19 cella riservata a d 20 cella riservata al risultato parziale celle libere

13 istruzioni di trasferimento: registri RAM (torna indietro ) RAM ALU R 0 R 1 R 2 LOAD STORE cpu

14 formato: (torna indietro ) codice-op n. registro indirizzo parola RAM 8 bit 4 bit 20 bit 1 parola (32bit) Codici: LOAD STORE

15 funzioni aritmetiche: (torna indietro ) eseguono somma, differenza, moltiplicazione e divisione usando i registri come operandi C Op R i R j ADD FADD SUB FSUB MULT FMULT DIV FDIV MOD

16 formato: (torna indietro ) codice-op reg 1 reg 2 8 bit 4 bit 4 bit inutile 1 parola (32 bit)

17 strutture di controllo: se allora (torna indietro ) SI STORE R2 X; STOP; R0 R1? test NO STORE R2 Y; STOP;

18 strutture di controllo (torna indietro ) permettono di saltare ad un altra istruzione del programma a seconda del contenuto di RC (cioè a seconda del risultato di un confronto) BRLT BRNE BRLE BRGE BREQ BRGT BRANCH

19 (torna alla lezione 3) formato: (torna indietro ) codice-op indirizzo RAM 8 bits inutile 20 bit 1 parola (fine excursus)

20 (torna alla lezione 3) un esempio di circuito... (fine excursus)

21 (torna indietro ) la porta NOT per visualizzare lo stesso circuito con i transistor fai click...

22 (torna indietro ) la porta NOT

23 (torna indietro ) la porta OR per visualizzare lo stesso circuito con i transistor fai click...

24 (torna indietro ) la porta OR

25 (torna indietro ) la porta AND per visualizzare lo stesso circuito con i transistor fai click...

26 (torna indietro ) la porta AND

27 (torna alla lezione 3) (torna indietro ) porte digitali... A B and or not A B C

28 (torna indietro ) se, allora... se è bel tempo allora esco A B A B

29 se, allora... se è bel tempo e fa caldo, allora esco bel tempo caldo esco vero aggiungi o togli corrente con un click sugli ingressi del circuito e verifica il flusso della corrente attraverso il circuito

30 se, allora restrittivo... se è bel tempo allora esco A B A B se la premessa è falsa, anche la conclusione deve esserlo

31 se, allora restrittivo... (torna indietro ) se è bel tempo allora esco bel tempo esco

32 (torna alla lezione 3) se, allora restrittivo (II) se è bel tempo e fa caldo, allora esco bel tempo caldo esco (fine excursus)

33 l algoritmo (fine excursus)

34 (torna indietro ) l algoritmo (II)

35 (torna indietro ) proprietà di un algoritmo

36 (torna indietro ) gerarchia di linguaggi linguaggio di programamzione diagramma a blocchi linguaggio naturale (per saperne di più clicca sui blocchi!)

37 gerarchia di linguaggi (continua) linguaggio macchina (dipende dalla macchina) (torna indietro ) assemblatore linguaggio assembler (dipende dalla macchina) approfondisci con un click traduttore linguaggio di programmazione (per saperne di più clicca sui blocchi!) (fine excursus)

38 diagramma a blocchi inizio leggi a e b passo 0 c = a - b passo 1 sì c > 0? no passo 2 max = a max = b fine

39 ciclo o iterazione (fine excursus) R3 = R0? SI NO FMULT R4 R2; SUB R3 R1;

40 l algoritmo (fine excursus)

41 linguaggio di programmazione #include <stdo.h> int main(void) { const int a = 3; const int b = 1; if( a > b) puts( ciao mondo! ); else return FALSE; return TRUE; } (fine excursus)

42 assembler X: INT 38; Y: INT 8; LOAD R0 X; LOAD R1 Y; LOAD R2 X; ADD R2 R1; COMPARE R0 R1; BRGE pippo; STORE R2 Y; STOP; pippo: STORE R2 X; STOP;

43 (torna indietro ) novità dell assembler codici mnemonici per le operazioni nomi mnemonici (identificatori) al posto degli indirizzi RAM per i dati (e indirizzi RAM delle istruzioni usate nei salti) avanzate: tipi dei dati INT e FLOAT

44 codice-op mnemonici: (torna indietro ) trasferimento: aritmetiche: input/output: test: salto: terminazione: LOAD (RAM CPU) e STORE (CPU RAM) ADD,SUB,DIV,MULT,MOD, FADD,FSUB,FDIV,FMULT READ (U-INP CPU), WRITE (CPU U-OUT) COMP, FCOMP BREQ,BRGT,BRLT, BRGE,BRLE, BRANCH STOP (fine excursus)

45 due tipi di traduttori compilatori accettano in ingresso l intero programma e producono in uscita la rappresentazione dell intero programma in linguaggio macchina ricorda! sono una specie di traduttori letterari : hanno bisogno di leggere il testo intero per ottimizzarne la traduzione... interpreti traducono ed eseguono direttamente ciascuna istruzione del programma sorgente, istruzione per istruzione ricorda! sono una specie di traduttori simultanei : traducono frase per frase ma non sempre nel modo migliore...

46 (torna indietro ) due tipi di traduttori (II) compilatori per ogni programma da tradurre, lo schema viene percorso una sola volta prima dell esecuzione. interpreti lo schema viene attraversato tante volte quante sono le istruzioni che compongono il programma; ad ogni attivazione dell interprete su una particolare istruzione, segue l esecuzione dell istruzione stessa

47 (torna indietro ) due tipi di traduttori (III) compilatori nella compilazione la traduzione avviene una volta per tutte prima dell esecuzione; questo garantisce prestazioni più veloci nella compilazione si possono attuare processi di ottimizzazione dell eseguibile dato che il compilatore lavora su tutto l eseguibile interpreti ad ogni modifica del programma, la compilazione deve essere ripetuta completamente per rigenerare il codice eseguibile; l inteprete consente invece di eseguire il programma non appena il codice sorgente sia stato aggiornato

48 (torna indietro ) due tipi di traduttori (IV) compilatori per programmi che eseguono poche operazioni di input/output rispetto alla mole di elaborazioni effettuate interpreti programmi che eseguono molte operazioni di input/output intervallate da brevi periodi di elaborazione (fine excursus)