Architettura di un Computer

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1 Architettura di un Computer Corso Informatica Generale (matr. Dispari) Dott.ssa Rossella Aiello Dipartimento di Informatica

2 2 Bibliografia Curtin, Foley, Sen, Morin Informatica di base, Mc Graw Hill IV ediz.: cap. 13.1, 13.2 Questi lucidi

3 Introduzione Alan Mathison Turing ( ) Matematico e logico A 25 anni elaborò la teoria della macchina di Turing John Von Neumann ( ) Matematico e informatico Fondatore della teoria dei giochi I calcolatori attuali sono macchine o automi di calcolo generale Turing e von Neumann sono i padri della moderna informatica

4 La macchina di Turing Macchina teorica in grado di eseguire procedure logiche e matematiche La macchina permette di formalizzare la nozione di procedura effettiva di calcolo, o algoritmo. Componenti: un nastro diviso in celle (memoria esterna); una unità di lettura e scrittura; un insieme finito di simboli; una memoria interna.

5 Macchina di Turing per il calcolo della somma di due numeri S0 SH Stato corrente Legge Scrive Si sposta a Stato succ. Commento S0 0 0 destra S0 Scansione degli 0 a sin. del primo numero S0 1 1 destra S1 Trovato l inizio del primo numero S1 0 1 destra S2 Trovato lo 0 che separa i due numeri e lo si cambia in 1 S1 1 1 destra S1 Scorre il primo numero S2 0 0 sinistra S3 Trovato lo 0 dopo il secondo numero S2 1 1 destra S2 Scorre il secondo numero S3 1 0 sinistra S4 Sostituisce l ultimo 1 con uno 0 S4 0 0 sinistra SH Trovato il primo 0 a sinistra degli 1 e stop S4 1 1 sinistra S4 Scorre a ritroso fino all inizio degli 1

6 Macchina di Turing per il calcolo della somma di due numeri S0 SH

7 Teoria della macchina universale Turing dimostrò che è possibile progettare una macchina universale in grado di imitare qualsiasi altra macchina di Turing. Tesi di Church L insieme dei problemi effettivamente risolvibili con qualsivoglia metodo meccanico coincide con quello dei problemi risolvibili dalla macchina di Turing.

8 8 Architettura di Von Neumann La quasi totalità degli elaboratori moderni è basata sulle funzionalità e sui principi teorici enunciati a metà degli anni 40 dal matematico John Von Neumann e noti come architettura di Von Neumann (o macchina di Von Neumann). Ispirata dalla macchina (concettuale) di Turing. Anche la macchina di von Neumann è una macchina universale.

9 Architettura di Von Neumann L architettura di von Neumann si basa sulle seguenti componenti fondamentali : la CPU o unità di lavoro che è composta da: Unità di calcolo o ALU Unità di controllo la memoria centrale i bus (le linee che connettono le varie componenti e permettono di passare dati tra di esse) Unità di Input Unità di Output

10 CPU e Memoria Centrale CPU (Central Processing Unit, unità centrale di elaborazione, detto anche Processore o Microprocessore), ha un duplice compito: Gestisce il funzionamento dell intero computer (gestisce il flusso di dati tra CPU e memoria o tra memoria e periferiche, ) Esegue le istruzioni (elementari) di cui è composto ogni programma e che risiedono nella memoria centrale.

11 Memoria Centrale Memoria Centrale che è una specie di scrivania di lavoro Contiene, contemporaneamente, i dati i programmi su cui il computer sta operando.

12 6 mar Scheda Madre (Mother Board) Ospita sulla sua superficie le parti più importanti del computer: La CPU La Memoria Centrale Il BIOS del computer. Le Porte standard (USB, tastiera, mouse, ) Le porte per la connessione della memoria di massa Gli slot per le schede aggiuntive. La scheda video/grafica La scheda audio La Batteria interna

13 Scheda Madre (Mother Board)

14 Memoria di Massa MEMORIA DI MASSA (o secondaria) Contiene i Dati e i Programmi che il computer può mandare in esecuzione (che sono molti di più di quelli che, in ogni dato istante, sono effettivamente in esecuzione). Le principali Memorie di massa sono: Hard Disk (disco fisso o rigido) è la principale unità di archiviazione Floppy Disk Pen Drive e memorie Flash CD-ROM DVD

15 Case Lettore e/o masterizzatore CD/DVD Unità Floppy-Disk Tasto di accensione/spegnimento Tasto Reset (ATTENZIONE!!!) Porte USB Porte di connessione alla scheda audio

16 Case: porte di connessione Porte per Tastiera e Mouse Porta seriale (in disuso) Porta parallela (in disuso) Porte di connessione alla scheda video (spesso accompagnata da una porta DVI Digitale) Porte USB (4) Porta RJ45 (scheda rete) Porte di connessione alla scheda audio

17 Periferiche di Input/Output Periferiche di input: consentono di inserire i dati che il PC elaborerà, o per impartire comandi Periferiche di output: consentono di presentare all esterno i risultati delle elaborazioni del PC Il monitor: che visualizza le informazioni (grafici o testo) permettendo di controllare i risultati del lavoro del PC La stampante: consente la stampa su carta dei dati elaborati