Sistemi di Elaborazione delle Informazioni. Corso di Laurea per "Tecnico Ortopedico" 03

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1 Sistemi di Elaborazione delle Informazioni Corso di Laurea per "Tecnico Ortopedico" a.a Prof. Luigi Borrelli Facoltà di Medicina e Chirurgia Università degli Studi di Napoli - Federico II a.a L. Borrelli 1 Contenuti del corso Concetti generali Struttura del Sistema di Elaborazione Architettura del Sistema di Elaborazione Livello hardware Livello di architettura dell instruction set Livello di linguaggio assemblatore Sistema operativo Testi di riferimento: S. Tanenbaum, Architettura dei computer: approccio strutturato, UTET Libreria, 2000 un W. Stalling, Sistemi Operativi, ed. Jackson Dispense del docente a.a L. Borrelli 2

2 Obiettivi del corso Studiare la organizzazione delle parti fondamentali costituenti un sistema di elaborazione e i concetti fondamentali che sono alla base di tale organizzazione. Comprendere i meccanismi che consentono la elaborazione automatica della informazione nel sistema inteso come macchina. a.a L. Borrelli 3 I Sistemi di Elaborazione Elaborazione della informazione Rappresentazione della informazione a.a L. Borrelli 4

3 Elaborazione della informazione a.a L. Borrelli 5 Informatica INFORMATICA : scienza preesistente all elaboratore, acronimo di INFORMAzione automatica; scienza della rappresentazione e della elaborazione automatica della informazione. ELABORATORE : mezzo strumentale (macchina) per la rappresentazione, la memorizzazione e l elaborazione delle informazioni (dati). a.a L. Borrelli 6

4 Informazione e Dati Dati : simboli con cui si rappresenta la realtà. Il dato, quando è collegato ad un descrittore, assume significato e diventa informazione. L informazione è prodotta attraverso l elaborazione del dato (es.: il colore rosso del semaforo significa fermarsi ). a.a L. Borrelli 7 Elaborazione automatica della informazione Processo in cui un esecutore esegue un particolare insieme di azioni su un insieme di informazioni obbedendo ad una procedura definita, allo scopo di risolvere un problema. La descrizione della procedura deve contenere: La specifica dei dati da elaborare; La sequenza di azioni da compiere; La specifica dei controlli che determinano l ordine in cui eseguire le azioni. a.a L. Borrelli 8

5 Elaborazione automatica dell informazione Procedura di elaborazione (algoritmo): sequenza finita di azioni che risolve in un tempo finito un problema. Esecutore : una macchina capace di eseguire le azioni specificate dall algoritmo. Programma : codifica della procedura di elaborazione che consente la risoluzione di un problema, in un linguaggio comprensibile dalla macchina. a.a L. Borrelli 9 Programma Insieme di frasi ( ISTRUZIONI ) che specificano le azioni da compiere in un linguaggio di programmazione, in accordo alla sintassi e alla semantica di tale linguaggio. Un sistema di elaborazione offre un supporto per realizzare (implementare) programmi a.a L. Borrelli 10

6 Sistema di Elaborazione Software di base Programmi di gestione del sistema Software Hardware Firmware software codificato in hardware Software Applicativo insieme di programmi che permettono di svolgere specifici lavori (elaborazioni testi, fogli elettronici, ecc). a.a L. Borrelli 11 Macrocomponenti del sistema di elaborazione Hardware : struttura fisica dell elaboratore, costituita da componenti elettronici ed elettromeccanici. Software : insieme dei programmi che consentono all hardware di svolgere compiti specifici. a.a L. Borrelli 12

7 Dualismo Hardware e Software Capacità della macchina di eseguire elaborazioni di tipo differente senza modificare la struttura fisica. Hardware e software: logicamente equivalenti; Confini tra HW e SW: arbitrari, in continuo mutamento; Analisi della interazione HW/SW: schema per comprendere gli aspetti fondamentali dell elaborazione automatica a.a L. Borrelli 13 Rappresentazione dell Informazione a.a L. Borrelli 14

8 Rappresentazione dell informazione Informazione = entità astratta Necessità di rappresentazione tramite grandezze fisiche, compatibili con le unità che compongono l elaboratore. Computer = ELECTRONIC DIGITAL SYSTEM Tecnologia elettronica Sistema che tratta quantità discrete a.a L. Borrelli 15 Rappresentazione dell informazione conversione D/A Digitale/Analogico ANALOGICO Ragiona utilizzando grandezze che variano con continuità (analogiche) conversione A/D Analogico/Digitale DIGITALE Elabora solamente informazioni espresse come sequenze di 1 e 0 (bit) a.a L. Borrelli 16

9 Rappresentazione digitale Ogni quantità discreta è rappresentata da un simbolo. L insieme dei simboli costituisce un ALFABETO. Alfabeto binario : {0,1} Semplicità (dispositivi a due stati) Affidabilità (probabilità di errore bassa) a.a L. Borrelli 17 Rappresentazione binaria Unità fondamentale di informazione: BIT ( BInary DigiT ) = 0-1 L informazione è rappresentata mediante stringhe di bit (rappresentazione binaria). Stringa di N bit rappresentazione di 2 N informazioni diverse. a.a L. Borrelli 18

10 Strutture logiche di Informazione Ogni informazione si struttura in termini della unità di informazione elementare (bit). Strutture logiche: Half-Byte Byte Word Array 4 bit 8 bit 16 bit a.a L. Borrelli 19 Codifica dell informazione Codice: associazione di un significato alle diverse configurazioni che una stringa può assumere. Codifica diretta in binario delle informazioni Codifica dell alfabeto esterno in binario Codici dei caratteri a.a L. Borrelli 20

11 Codifica di caratteri Un carattere è rappresentato con 1 byte (8 bit) A B C D Codifica ASCII dei caratteri American Standard Code for Information Interchange 2 8 =256 tipi di simboli, elencati nella tabella ASCII a.a L. Borrelli 21 Codifica dei numeri interi Un intero può essere rappresentato con 1 o più byte Rappresentazione con 1 Byte: 256 numeri Rappresentazione con 2 Byte: numeri Rappresentazione con 4 Byte: 4,294,967,296 numeri a.a L. Borrelli 22

12 Codifica dei numeri reali 1. 2 = 12 * Si rappresentano 2 numeri interi: Mantissa ed Esponente sono rappresentati separatamente Mantissa Esponente a.a L. Borrelli 23 Codifica delle Istruzioni Un codice binario può identificare un ordine per l elaboratore (istruzione). a.a L. Borrelli 24

13 Strutture fisiche di informazione Strutture fisiche nelle quali sono memorizzate strutture logiche di informazione. Supporti alle strutture fisiche di informazione nel sistema di elaborazione: Registri (1 word) Memorie (n words) a.a L. Borrelli 25

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