Abilità Informa/che. capitolo 3. Prof. Fabio Calefato a.a Giurisprudenza
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- Enrico Costantini
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1 Abilità Informa/che capitolo 3 Prof. Fabio Calefato a.a Giurisprudenza
2 Archite3ura Hardware Degli Elaboratori Elemen> della macchina di Von Neumann Memoria principale Processore Memoria secondaria Disposi>vi di Input/Output Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 2
3 Stru3ura interna Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 3
4 Motherboard Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 4
5 Archite3ura Hardware Degli Elaboratori Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 5
6 Archite3ura I/O Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 6
7 Il principio di funzionamento Programmi e da> risiedono in memoria secondaria Per essere esegui> (i programmi) e usa> (i da>) vengono copia> nella memoria primaria La CPU (Central Processing Unit) è in grado di eseguire le istruzioni che compongono i Programmi Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 7
8 Memoria centrale (Principale) memoria RAM (Random Access Memory) random (tradoro in italiano con casuale in modo erroneo) l'accesso direro alle celle il tempo necessario per accedere ad una par>colare cella è sempre il medesimo indipendentemente dalla posizione della cella nella sequenza Pochi nanosecondi Memoria vola>le (finché c è energia) Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 8
9 Memoria centrale (Principale) Indirizzamento delle celle (locazioni di memoria) N Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 9
10 Memoria centrale (Principale) Bit 1 cifra binaria memorizza 0 oppure 1 byte 8 bit memorizza un cararere parola da 16 a 64 bit numeri e indirizzi di memoria Kilobyte (KB) 1024 byte circa mezza pagina di testo Megabyte (MB) 1024 KB un libro di 200 pagine Gigabyte (GB) 1024 MB alcuni volumi Terabyte (TB) 1024 GB una biblioteca Petabyte (PB) 1024 TB molte biblioteche Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 10
11 Memoria ROM (Flash) ROM = Read Only Memory (Memoria di sola lerura) Non può essere modificata A differenza della RAM non è vola>le Veloce come la RAM Usata per memorizzare programmi e istruzioni di uso par>colare programmi di boot (accensione) configurazione del sistema Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 11
12 IL PROCESSORE CPU dall inglese Central Processing Unit E l unità che si occupa dell elaborazione dei da> Esegue una e una sola istruzione alla volta Tale istruzione deve essere scrira in linguaggio macchina, cioè in sequenze di bit adare al processore Il processo si chiama Fetch-Execute Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 12
13 IL PROCESSORE (BUS) Generalmente i processori hanno tre bus di base: il bus da> che trasporta le informazioni da e verso il processore il bus indirizzi che trasporta gli indirizzi dei da> che devono essere lee o scrie il bus di controllo che trasporta i segnali di controllo usa> dal processore e dalle altre componen> Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 13
14 IL PROCESSORE (U.C.) L'Unità di Controllo (UC) Ha il ruolo di coordinamento delle diverse aevità che devono essere svolte all'interno del processore La frequenza con cui vengono esegui> i cicli di esecuzione è scandita da un'ulteriore componente, dera clock, che genera impulsi a distanza di tempo costante ad ogni impulso di clock la UC esegue un ciclo di istruzioni macchina FETCH-EXECUTE La velocità di elaborazione di un processore dipende dalla frequenza del suo clock (e.g., 1 GHz e 3 GHz -- ossia tra 1000 e 3000 milioni di impulsi al secondo) e quindi essi possono eseguire fino a migliaia di milioni di istruzioni macchina al secondo Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 14
15 IL PROCESSORE (Registri) All interno del processore ci sono due >pi di registri: Registri generali (o aritme>ci) usa> per salvare risulta> parziali durante il corso dell'elaborazione Registri speciali usa> dall'unità di controllo per scopi par>colari (controllo del ciclo fetch-execute) Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 15
16 IL PROCESSORE (ALU) L'Unità Aritme6co-Logica (ALU) è cos>tuita da un insieme di circui> in grado di svolgere le operazioni di >po aritme>co e logico La ALU legge i da> contenu> all'interno dei registri generali, esegue le operazioni e memorizza il risultato in uno dei registri generali I processori oggi in commercio hanno anche un par>colare modulo integrato all interno del processore che si occupa di potenziare e supportare la ALU nelle operazioni matema>che complesse Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 16
17 MEMORIA CACHE Serve per conservare i da> di uso molto frequente nel transito fra CPU e Memoria principale Ha solitamente dimensioni abbastanza ridore (qualche cen>naio di KB) ed è molto più veloce della RAM Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 17
18 Formato delle istruzioni macchina ArchiteRura a 32bit Codice operazione arg1 arg Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 18
19 Istruzioni macchina Istruzioni di le>ura dalla memoria. Solitamente con due operandi: uno specifica l'indirizzo della cella di memoria da cui si deve leggere un'informazione; l'altro il registro in cui l'informazione deve essere scrira Istruzioni di scri>ura in memoria. Solitamente con due operandi: uno specifica il registro da cui l'informazione deve essere prelevata; l'altro l'indirizzo della cella di memoria in cui l'informazione deve essere scrira Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 19
20 Istruzioni macchina Istruzioni aritme6che. PermeRono di eseguire le operazioni aritme>che sugli operandi Istruzioni logiche. PermeRono di eseguire le operazioni logiche sugli operandi (es. il confronto tra due numeri) Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 20
21 Istruzioni macchina Istruzioni di spostamento. PermeRono di spostare le informazioni da una cella di memoria ad un'altra Istruzioni di salto. Per spostare il flusso del programma da un istruzione ad un altra non immediatamente successiva Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 21
22 Linguaggio Assembly / Assembler Il linguaggio assembly è un linguaggio di programmazione a basso livello Corrispondenza 1-1 tra le istruzioni del linguaggio e il set di istruzioni eseguibili dalla macchina Pra>camente, il linguaggio assembly fornisce codici mnemonici per istuzioni in linguaggio macchina Piu facile memorizzare ADD piurosto che Qualsiasi programma in assembly richiede però una compilazione in linguaggio macchina arraverso un opportuno COMPILATORE (Assembler) Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 22
23 Esempio di programma in assembly LOAD 3568 R1 Operazione di lerura dalla memoria: richiede la lerura del valore contenuto nella cella con indirizzo 3568 e il suo caricamento nel registro R1. ADD R1 R2 Operazione aritme>ca di somma: prevede la somma del contenuto dei registri R1 e R2 e il caricamento del risultato nel registro R1. STORE R Operazione di scrirura in memoria: richiede la scrirura del valore contenuto nel registro R1 nella cella con indirizzo JUMP 1000 Istruzione di salto: prevede il salto all'istruzione con indirizzo Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 23
24 Assembler LOAD 3568 R1 ADD R1 R2 STORE R JUMP Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 24
25 Cosa fa questo programma? 1000 MOV R MOV R ADD R1 R CMP R1, JNE STORE R Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 25
26 La memoria secondaria La RAM dispone di uno spazio limitato. Programmi e da> risiedono normalmente in memoria secondaria (o memoria di massa) Quando si avvia un programma questo viene copiato dalla memoria secondaria (di solito un hard disk) in memoria primaria Questa operazione si chiama caricamento (load, eseguita dal sistema opera>vo) Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 26
27 MEMORIA SECONDARIA Alta capacità di archiviazione Tempi di accesso len> Cos> bassi Memorizzazione permanente Meccanica in movimento Richiede una tecnologia e un supporto Magne>co (Floppy, Hard disk) Oeco (CDRom, DVD) Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 27
28 Stru3ura del disco Testina Traccia Blocco Settore Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 28
29 Memoria secondaria Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 29
30 Organizzazione dei da/ su disco Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 30
31 Tecnica di memorizzazione Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 31
32 Floppy disk Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 32
33 Stru3ura HD Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 33
34 Stru3ura CDRom Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 34
35 Confronto tra /pi di memorie Prof. F. Calefato - Informatica - SGAM 35
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