Fondamenti di Informatica - 1. Prof. B.Buttarazzi A.A. 2011/2012

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1 Fondamenti di Informatica - 1 Prof. B.Buttarazzi A.A. 2011/2012

2 Sommario Architetture del Calcolatore e sue componenti principali Macchina di Von Neumann CPU L unità aritmetico logica La memoria centrale Il funzionamento della Macchina di Von Neumann Linguaggio macchina Linguaggio Assembler 05/04/2012 2

3 Architettura dei Calcolatori Elettronici L architettura della maggior parte degli calcolatori elettronici adotta il modello della macchina di Von Neumann. John von Neumann ( ) matematico di origini ebraiche nato in Ungheria ed emigrato negli Stati Uniti, nel 1946 realizzò il primo elaboratore fondato sull idea di programma memorizzato, contenente tutte le istruzioni operative, immagazzinate sotto forma di codice binario. John von Neumann: First Draft of a Report on the EDVAC, Moore School of Electrical Engineering, University of Pennsylvania, June 30, 1945 Il primo documento che descrive una macchina elettronica nella cui memoria vengono registrati dati e programma

4 Macchina di Von Neumann La macchina di Von Neumann che consiste di 4 elementi funzionali: 1. Processore ocpu (Central Processing Unit) unità di elaborazione centrale ( a sua volta suddivisa in CU e ALU); 2. Memoria centrale; 3. Un insieme di interfacce ingresso/uscita dati (I/O) per il collegamento delle unità periferiche; 4. BUS (il canale di comunicazione tra i dispositivi ).

5 Macchina di Von Neumann CPU CU ALU Memoria Centrale Periferiche di I/O Interfacce di I/O Bus

6 Macchina di Von Neumann CPU CU ALU Memoria Centrale Periferiche di I/O Interfacce di I/O Il Processore o CPU è la componente più complessa del computer. Ha il compito di elaborare i dati secondo le indicazioni ricevute dal programma presente in memoria tramite appositi comandi (istruzioni). La CPU è composta da un unità di controllo (CU), e da un unità aritmetico logica (ALU). Bus

7 Macchina di Von Neumann CPU CU ALU Memoria Centrale Periferiche di I/O Interfacce di I/O Accoglie dati e programmi da elaborare E un passaggio obbligato per le informazioni da e verso le periferiche (le operazioni che comportano I/O) Bus

8 Macchina di Von Neumann CPU CU ALU Memoria Centrale Periferiche di I/O Interfacce di I/O Le Interfacce di I/O forniscono il collegamento verso le periferiche che permettono lo scambio di informazioni tra il computer e il mondo esterno (I/O) Bus

9 Macchina di Von Neumann CPU CU Periferiche di I/O ALU Memoria Centrale Interfacce di I/O Realizza il collegamento tra gli elementi funzionali Bus

10 CPU Central Processing Unit Il Processore o CPU è la componente più complessa del computer. Ha il compito di elaborare i dati secondo le indicazioni ricevute dal programma presente in memoria tramite appositi comandi (istruzioni). La CPU è composta da un unità di controllo (CU), e da un unità aritmetico logica (ALU).

11 CPU Central Processing Unit La CPU (Processore) e composta da due sottosistemi: CU (Unità di Controllo) - Parte di Controllo: Controlla il sequenziamento e l esecuzione delle istruzioni generando i segnali di controllo ALU + registri (Unita di Elaborazione Dati ) Parte Operativa: Esegue le istruzioni ALU Esegue operazioni logico aritmetiche sui dati provenienti dalla Memoria Centrale Program Counter (PC) Indirizzo Prossima Istruzione Instruction Register (IR) Codice Istruzione da eseguire CPU 11

12 CU- Control Unit L unità di controllo coordina e controlla l esecuzione dei comandi impartiti alla CPU. Gestisce il reperimento di dati e istruzioni dalla memoria centrale ed il loro collocamento in apposite locazioni, dette registri, per poter essere elaborati dall ALU. I comandi vengono interpretati secondo regole ben precise per ogni tipo di microprocessore. Dopo che l ALU ha elaborato i dati, è di nuovo la CU che si occupa di copiare i risultati nella memoria RAM.

13 ALU Arithmetic Logical Unit E il componente più importante dell intero processore in quanto elabora, nel vero senso della parola, i dati provenienti dalla memoria. Il compito di questa unità è unicamente quello di eseguire i calcoli, le operazioni logiche e di confronto richieste dall unità di controllo. + - * / AND OR NOT < > = <>

14 Macchina di Von Neumann CPU CU ALU Memoria Centrale Periferiche di I/O Interfacce di I/O Bus

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17 Memoria Centrale Dal punto di vista funzionale la memoria centrale è: un insieme finito di locazioni (celle o registri) di uguali dimensioni; ogni locazione di memoria consta di n bit, ciascuno dei quali può rappresentare una informazione binaria, ovvero una informazione che può assumere solo i valori 0 e 1; ogni locazione è caratterizzata da un indirizzo e dal contenuto; si chiama indirizzo di una locazione la posizione che questa occupa nella memoria rispetto alla prima locazione che ha indirizzo zero; il contenuto di una locazione ovvero l'informazione in essa registrata si chiama parola di memoria. 4/5/

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19 Memoria con 2 3 =8 locazioni di 8 bit Capacità = 8*8= 64 bit Indirizzi da 0 a 2 3-1= indirizzo 3 bit MAR= Contenuto 8 bit 1 byte MDR=

20 Memoria con 2 6 = 64 locazioni di 8 bit Capacità = 64 byte Indirizzi da 0 a 2 6-1= indirizzo 6 bit MAR= Contenuto a 8 bit -1byte MDR=

21 Memoria La memoria centrale è caratterizzata: dal numero totale di locazioni dalla dimensione (numero di elementi) di ciascuna locazione 4/5/

22 Caratteristiche della memoria centrale La memoria centrale è caratterizzata dalla dimensione della parola, la lunghezza di una parola di memoria può essere 8,16,32,64 bit, e dalla capacità ovvero dal numero totale di locazioni di memoria. Poiché la dimensione della parola di memoria può variare da calcolatore a calcolatore, ma comunque è un multiplo del byte, la capacità della memoria si misura in multipli del byte. Sono multipli del byte: il Kilo byte rappresentato dal simbolo KB, il Mega byte (MB), il Giga byte (GB), il Tera byte (TB). I termini Kilo, Mega, Giga e Tera vengono associati alle seguenti potenze di 2: 1KB = 2 10 = (mille) byte 1MB = 2 20 = 1024 K 10 6 (un milione) byte 1GB = 2 30 = 1024 M 10 9 (un miliardo) byte 1TB = 2 40 = 1024 G (mille miliardi) byte

23 Operazioni sulla memoria centrale Alla memoria centrale si accede per effettuare operazioni di lettura o scrittura. Ciascuna locazione di memoria può essere selezionata specificando, nel registro degli indirizzi (MAR Memory Address Register), il suo indirizzo ossia la sua posizione rispetto alla prima cella di memoria, a cui viene attribuita per convenzione l'indirizzo zero. 4/5/

24 Indirizzamento della memoria centrale L'indirizzamento di una locazione di memoria consiste nel selezionare elettricamente la locazione relativa all'indirizzo specificato. Se il (MAR) registro degli indirizzi ha k bit può indirizzare 2 k celle di memoria i cui indirizzi variano da 0 a 2 k -1. In particolare con un MAR di 10 bit si possono indirizzare 2 10 ovvero 1024 locazioni di memoria. 4/5/

25 Lettura della memoria centrale La lettura di una locazione di memoria consiste nel trasferimento fisico dei byte che costituiscono la locazione dalla memoria alla unità centrale di processamento. Una operazione di lettura consiste nei seguenti passi: si invia il comando di lettura sul bus di controllo si scrive sul MAR l'indirizzo della locazione da leggere, questo poi viene trasferito al bus degli indirizzi che trasporta l'indirizzo in memoria, la quale trascorso il tempo d'accesso (in genere dell'ordine dei nanosecondi (nano=10-9 )) scrive a sua volta sul bus dei dati il contenuto della locazione di memoria selezionata, che successivamente viene inserita o caricata (load) nel registro dei dati (MDR Memory Data Register) restando così disponibile alla CPU. 4/5/

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27 Scrittura nella memoria centrale La scrittura in una locazione di memoria consiste nel trasferimento fisico del contenuto del registro dei dati (MDR) nella cella di memoria selezionata tramite il registro MAR. Una operazione di scrittura consiste nei seguenti passi: si invia il comando di scrittura sul bus di controllo si scrive sul registro MDR il dato da inserire o immagazzinare in memoria (store), si scrive sul MAR l'indirizzo della locazione da ricoprire (con il dato contenuto nel registro MDR), questo poi viene trasferito al bus che trasporta l'indirizzo in memoria, la quale trascorso il tempo di accesso scrive il dato che arriva dal bus dati nella locazione di memoria selezionata. 4/5/

28 Struttura di una Memoria centrale indirizzo a 6 bit MAR=7.... Leggi/Scrivi Dato a 16 bit MDR=

29 MEMORIE Il Computer per funzionare ha bisogno di memorizzare le informazioni binarie attraverso degli elementi di archiviazione detti memorie. persistenza, capacità della memoria di memorizzare dati in modo indipendente dal collegamento con la rete elettrica, viceversa le memorie volatili ricordano le informazioni soltanto se alimentate; dimensione o capacità espressa nei multipli del Byte (vedi capitolo precedente); tempo di accesso alle informazioni (espresso nei sottomultipli dei secondi); tipo di accesso ai dati: sequenziale o ad accesso diretto (o casuale); costo, influenzato dalla dimensione della memoria.

30 ACCESSO DIRETTO Si ha accesso diretto (o casuale) ai dati quando, ovunque sia l informazione richiesta, la si può raggiungere immediatamente, senza dover attraversare un percorso; questo è il caso della memoria RAM e di dispositivi a disco quali Dischi Fissi, CD, ecc..

31 nastro ACCESSO SEQUENZIALE Si ha accesso sequenziale ai dati quando, per raggiungere l informazione richiesta, è necessario scorrere tutte le informazioni presenti fino a posizionarsi sul punto richiesto. E questo il caso dei dispositivi a nastro quali Videocassette, Musicassette, ecc.. testina

32 TIPOLOGIE DI MEMORIA MEMORIA PRIMARIA o CENTRALE Implementata da circuiti elettronici chiamati microchip e utilizzata direttamente dalla CPU. Si divide in: RAM: Random Access Memory ROM: Read Only Memory (contenente il BIOS) CACHE MEMORIA SECONDARIA o DI MASSA E composta da unità di memorizzazione periferiche capaci di mantenere i dati nel tempo: DISCHI FISSI DISCHI REMOVIBILI UNITA DI BACKUP

33 TIPOLOGIE DI MEMORIA MEMORIA PRIMARIA o CENTRALE Implementata da circuiti elettronici chiamati microchip e utilizzata direttamente dalla CPU. Si divide in: RAM: Random Access Memory ROM: Read Only Memory (contenente il BIOS) CACHE MEMORIA SECONDARIA o DI MASSA E composta da unità di memorizzazione periferiche capaci di mantenere i dati nel tempo: DISCHI FISSI DISCHI REMOVIBILI UNITA DI BACKUP più lenta della memoria primaria ma permanente

34 MEMORIA CENTRALE I dati e le istruzioni che devono essere elaborati dalla CPU devono essere memorizzati nella memoria centrale (diversi tipi). Caratteristiche della memoria centrale: veloce volatile implementata con circuiti elettronici

35 MEMORIA RAM Random Access Memory (memoria ad accesso casuale) E il principale tipo di memoria centrale. Accesso casuale sta ad indicare che il processore impiega sempre lo stesso tempo per accedere a una qualsiasi (casuale) parte (locazione) della memoria. La memoria RAM è una memoria volatile, ciò significa che quando si spegne il computer tutti i dati contenuti nella memoria RAM vengono persi. La grandezza della RAM viene misurata in MegaByte; maggiore è la quantità di RAM, più spazio sarà disponibile per i dati sui quali può operare la CPU per l'elaborazione.

36 INDIRIZZAMENTO DELLA MEMORIA Ogni cella della memoria è identificata da un numero, chiamato indirizzo di memoria. Ogni dato da memorizzare o già memorizzato deve avere una precisa collocazione, rappresentata dal corrispondente indirizzo. In questo modo è possibile recuperare ogni dato memorizzato all interno della memoria o decidere dove memorizzarlo, indicandone l indirizzo. Lo spazio di indirizzamento indica il massimo indirizzo di memoria rappresentabile, ed è vincolato al numero di bit utilizzati per rappresentare gli indirizzi di memoria. Ad esempio, prevedendo 2 bytes (16 bit), l indirizzo massimo rappresentabile sarà (il limite massimo di memoria supportata dai vecchi computer a 16 bit).

37 INDIRIZZAMENTO DELLA MEMORIA <dim.memoria> = 2 <numero bit indirizzi> x <dim. cella> Esempio: numero bit indirizzi = 20 ; dimensione cella = 1 Byte 2 20 <dim. memoria> = = x 1 = 1 MegaByte Byte

38 MEMORIA ROM Read Only Memory (Memoria a sola lettura) E un tipo di memoria a sola lettura contenente dati e istruzioni che non possono essere modificati. Il computer può soltanto leggere le informazioni (istruzioni di base che coordinano il funzionamento del PC e non sono modificabili dall utente) dalla ROM, ma non può scriverci sopra. In questa memoria si trovano i programmi che servono per l avvio della macchina, i cosiddetti programmi di sistema e il BIOS (Basic Input Output System) sistema di base per il controllo di entrata ed uscita.

39 MEMORIA CACHE La memoria cache (cacher:nascondere la lentezza della memoria) è un tipo di memoria adibita esclusivamente a contenere i dati che la CPU deve elaborare, molto più veloce della RAM nel reperimento e nella memorizzazione dati in quanto adiacente alla CPU (nei processori di ultima generazione la memoria cache è collocata all interno del processore stesso per ottimizzarne le prestazioni)

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41 Il funzionamento della Macchina di Von Neumann Un programma eseguibile dalla macchina di Von Neumann consiste in una lista di istruzioni registrate in memoria centrale, che devono essere eseguite una alla volta secondo l'ordine specificato nel programma fino a quando non si incontra un istruzione di controllo, la quale può alterare il flusso sequenziale stabilendo il numero d ordine della successiva istruzione da eseguire. 4/5/

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43 Il funzionamento della Macchina di Von Neumann Nell esecuzione di un Programma, la CPU opera in modo ciclico, ripetendo fino alla terminazione del Programma almeno queste tre fasi (azioni atomiche): Lettura (fetch): acquisizione dalla memoria della prossima istruzione da eseguire; Decodifica (decode): riconoscimento dell istruzione e identificazione delle operazioni da svolgere per completarne l esecuzione; Esecuzione (execute): effettuazione delle operazioni corrispondenti all istruzione

44 CPU: Linguaggio Macchina Il linguaggio in cui sono scritti i Programmi che la CPU è in grado di eseguire si chiama linguaggio macchina. Ogni istruzione (es. lettura, somma, etc.) è definita da un codice binario speciale detto codice operativo. Ogni CPU è caratterizzata da un suo insieme di istruzioni elementari (instruction set) che ne costituisce il linguaggio macchina.

45 CPU: Linguaggio Macchina Un istruzione è costituita da una stringa di bit contenente: il codice operativo dell istruzione gli operandi dell istruzione Esempio di istruzione che effettua il caricamento di un operando situato nella locazione di memoria di indirizzo 7 nell accumulatote (un registro dell ALU) codice operativo operando

46 Linguaggio Assembler La scrittura di un Programma in Linguaggio Macchina è un operazione estremamente complicata, per via del fatto di dover indicare istruzioni e operandi in codice binario. Il Linguaggio Assembler (o Assemblativo) è un linguaggio simbolico, nel senso che vengono adoperati dei simboli per la rappresentazione del codice operativo (tipo add per la somma) e degli operandi di un istruzione (direttamente il nome di un Registro, es. R01, o un numero in esadecimale per indicare un indirizzo di memoria). In pratica sussiste una corrispondenza biunivoca tra l insieme delle istruzioni in Linguaggio Macchina e quello delle istruzioni in Linguaggio Assembler per una stessa CPU. Un Programma scritto in Assembler deve essere tradotto in Linguaggio Macchina per essere eseguito dalla CPU, la traduzione è effettuata da un Programma apposito, chiamato Assemblatore.

47 ESEMPIO Come esempio consideriamo un programma che esegue la moltiplicazione di due numeri A e B letti in ingresso e stampa il risultato A*B. 0 IN 7 1 IN 8 2 LOA 7 3 MUL 8 4 STO 8 5 OUT8 6 HALT 7 <DATO INTERO A> {16 bit} 8 <DATO INTERO B>

48 Esempio di RAPPRESENTAZIONE BINARIA DEL PROGRAMMA IN LINGUAGGIO ASSEMBLER 0 IN IN LOA MUL STO OUT HALT DATO INTERO A DATO INTERO B

49 Il funzionamento della Macchina di Von Neumann fetch decode execute 4/5/

50 Fase di fetch All'inizio della fase di fetch il contenuto del PC, che come detto, contiene l'indirizzo della prossima istruzione da eseguire, viene trasferito nel MAR e da lì sul bus degli indirizzi dando inizio al reperimento (fetch) e alla lettura della istruzione da eseguire. Trascorso il tempo d'accesso in memoria la locazione di memoria selezionata, contenente l istruzione da eseguire, viene depositata sul bus dati e da lì giunge sul registro MDR, e in fine nel registro delle Istruzioni IR (Instruction Register). Al termine della fase di fetch della istruzione l'unità di controllo incrementa di uno il contenuto del PC, per predisporsi ad eseguire l'istruzione successiva. 4/5/

51 Fase di decode Il registro istruzioni (IR) dato il formato delle istruzioni è logicamente diviso i due parti: la prima parte contiene il codice operativo e la seconda parte l'operando. Pertanto inizia la fase di decodifica del codice operativo a carico dell'unità di controllo la quale a seconda della operazione decodificata provvederà all'esecuzione della istruzione stessa. 4/5/

52 Fase di execute L'esecuzione della istruzione può comportare nuovi accessi in memoria per il recupero degli operandi (fetch operandi), in questo caso, prima della esecuzione vera e propria della istruzione, viene eseguita la fase di fetch degli operandi. Quando tutto ciò che comporta l'istruzione è caricato nei registri opportuni del processore l'unità di controllo esegue l'istruzione. 4/5/

53 Ciclo di esecuzione della CPU Tutte le azioni eseguite all interno della vengono sincronizzate da segnale di clock (per mezzo di un oscillatore a cristalli di quarzo ) che segna la scansione temporale degli eventi. La frequenza di clock si misura in Hertz (cicli o oscillazioni al secondo). Le frequenze delle CPU dei moderni Calcolatori è dell ordine dei GHz (1 GHz = Hz) ovvero milioni di cicli al secondo.

54 Ciclo di esecuzione della CPU Il ciclo di clock e l intervallo di tempo che intercorre tra due colpi di clock (la frequenza ne e l inverso) Il ciclo di clock e misurato in secondi (o in frazioni di secondo), la frequenza in Hertz (o equivalentemente in cicli al secondo) Ad esempio un clock che va a un Gigahertz (10 9 Hertz) equivale a un periodo di clock pari a 10-9 secondi (un miliardesimo di secondo un nanosecondo)

55 MEMORIE DI MASSA Esistono più tipi di memoria permanente ( tecnologie ottiche o magnetiche ) Supporti Magnetici (dischi fissi, nastri ) Sfruttano la capacità di superfici magnetiche di trattenere lo stato magnetizzato/non magnetizzato facile da cambiare e rileggere tramite una testina di lettura/scrittura che li converte in segnali elettrici Supporti Ottici (CD-ROM, DVD, ) Usano la caratteristica di riflessione/non riflessione di un raggio laser. Supporti Magneto-Ottici Sfruttano la superficie magnetica per memorizzare i dati e quella ottica per allineare la testina Memorie Flash (usate da camere digitali, agende elettroniche,...) Un tipo particolare di memoria elettronica che permette di mantenere lo stato delle proprie celle anche alla disconnessione dal segnale elettrico.

56 DISCO FISSO Il DISCO FISSO è la principale unità di registrazione permanente del PC ad accesso diretto ed è in grado di conservare grandi quantità di dati e programmi. E formato da uno o più dischi magnetici rigidi che girano continuamente ad altissima velocità e da due o più testine di lettura che si spostano per accedere ai dati richiesti. E molto veloce nell accesso ai dati (ma molto meno della RAM). A differenza dei dati caricati nella RAM, le informazioni su disco fisso restano memorizzate quando di spenge il computer.

57 I dischi fissi Tecnologia impiegata: Capacità di memorizzazione: Velocità di accesso ai dati: magnetica ~500 GB alta, nell ordine delle decine di ms

58 FORMATTAZIONE, TRACCE E SETTORI Prima di poter scrivere su un supporto di memorizzazione è necessario compiere l operazione di formattazione che consiste nel predisporre degli spazi all interno dei quali troveranno posto le informazioni. Nel caso dei dischi la suddivisione è rappresentata da cerchi concentrici (detti tracce) a loro volta ripartiti in segmenti (detti settori) adibiti al contenimento dei dati. Tale suddivisione permette di identificare i punti nei quali i file sono memorizzati. Esiste uno spazio particolare, detto FAT (File Allocation Table), all interno del quale è memorizzato l indice del contenuto dei settori. Tale tabella permette di conoscere la collocazione dei blocchi di informazione che compongono i file. traccia settore settore settore

59 Struttura dei dischi Settori Tracce e cilindri

60 UNITA REMOVIBILI Tali unità permettono di registrare dati in maniera permanente, ma su supporti trasportabili. Tali supporti sono di solito meno capienti del disco fisso e prevedono tempi di accesso più lenti.

61 CD-ROM Tecnologia impiegata: Capacità di memorizzazione: Velocità di accesso ai dati: ottica fino a 700 MB media, nell ordine delle centinaia di ms Il supporto ottico contrariamente a quello magnetico, sebbene risulti facilmente alterabile dalla presenza di polvere, offre migliore garanzie di persistenza delle informazioni per una maggiore tolleranza al calore ed ai campi magnetici. Evoluzione dei CD-ROM: CD R, CD RW

62 DVD-ROM Tecnologia impiegata: Capacità di memorizzazione: Velocità di accesso ai dati: Evoluzione DVD: DVD±RW, Blu-Ray ottica fino a 17 GB media, come i CD

63 Unità di backup Le unità a nastro vengono usate specificamente per il backup, non per lo spostamento dati. La ragione è che questa tecnologia consente solo un accesso sequenziale al contenuto del nastro. I loro punti di forza stanno nella capacità di memorizzazione e nel basso costo dei nastri. Unità a nastro (DAT) Tape library

64 Periferiche di INPUT/OUTPUT Le unità periferiche, chiamate anche dispositivi di Input/Output (I/O), permettono lo scambio bidirezionale dei dati tra il computer e il mondo esterno. In funzione del verso della trasmissione dati si dividono in periferiche di input (verso il computer), periferiche di output (dal computer) e periferiche di I/O (da e verso il computer).

65 Periferiche di INPUT/OUTPUT Le unità periferiche, chiamate anche dispositivi di Input/Output (I/O), permettono lo scambio bidirezionale dei dati tra il computer e il mondo esterno. In funzione del verso della trasmissione dati si dividono in periferiche di input (verso il computer), periferiche di output (dal computer) e periferiche di I/O (da e verso il computer). Esempi di periferiche che permettono alla CPU di comunicare con l esterno:tastiera, Mouse, Monitor, ecc. Esempi di periferiche che consentono al calcolatore lo scambio di informazione con altri computer: Modem, cavi di comunicazione, schede di rete, ecc.

66 Input: tastiera E il dispositivo di input più comune ed usato. Il layout (ovvero la disposizione dei tasti) non è casuale ( nelle macchine da scrivere era pensato per ridurre le possibilità che i martelletti relativi si accavallassero). Esistono diversi tipi di layout che prendono il nome dalle prime sei lettere della prima riga (alfabetica), il più diffuso è il layout QWERTY. Alla pressione dei tasti corrisponde l invio verso l unità di elaborazione dei caratteri corrispondenti (o meglio, della codifica digitale dei caratteri corrispondenti).

67 Input: tastiera Tutti i simboli riconosciuti dal computer, anche se non presenti sulla tastiera, possono essere inseriti tenendo premuto il tasto [Alt] (ALTernative) e digitando il corrispondente codice ASCII con i numeri situati nel tastierino numerico posto alla destra della tastiera (il Bloc Num nel tastierino numerico deve essere attivo) Es. ALT 125 } }{

68 Input: dispositivi di puntamento Con la diffusione di interfacce utente grafiche (MacOS, Windows, ecc.) sono stati sviluppati dispositivi di puntamento sempre più evoluti. Alcuni dei quali si adattano particolarmente bene a specifici contesti d uso. Trackpoint. Comune nei portatili Mouse Trackball Touchpad Trackpoint Tavoletta grafica Il mouse affianca la tastiera come dispositivo di input, e ci aiuta a selezionare aree e oggetti nello schermo quando si utilizzano interfacce grafiche. (al movimento del mouse su un piano viene fatto corrispondere il movimento del puntatore nello schermo)

69 Dispositivi di input/output: Touchscreen Dispositivi di output: monitor Tecnologia:LCD (Liquid Crystal Display)

70 Dispositivi di output: stampanti Stampanti ad aghi Le stampanti ad aghi sfruttano l'impatto di una griglia di aghi contro un nastro inchiostrato, trasferendo così l'inchiostro sulla carta. La qualità di stampa dipende dal numero di aghi. Questo tipo di stampante è piuttosto rumorosa e la qualità della stampa ottenuta risulta abbastanza scadente. Si tratta di una tecnologia ormai obsoleta.

71 Stampanti a getto d inchiostro Le stampanti a getto d inchiostro, come suggerisce il nome, sono dotate di ugelli che spruzzano l inchiostro sulla pagina, indirizzandolo in maniera da formare il testo e le immagini richieste. Sono abbastanza silenziose, ma quanto a velocità e qualità di stampa sono in genere inferiori alle stampanti laser.

72 Stampanti laser Utilizzano una tecnologia simile a quella delle fotocopiatrici: un laser crea un immagine della pagina su un tamburo fotosensibile; sul tamburo viene applicata una polvere molto fine (il toner) che aderisce unicamente alle aree sensibilizzate; il tamburo viene applicato alla pagina, trasferendo il toner su carta. HP LaserJet 4550

73 Plotter Il plotter è un dispositivo di stampa di grosse dimensioni, in cui la testina di stampa è costituita da uno o più pennini di diversi colori. viene utilizzato per riprodurre grafici, schemi tecnici o altri disegni al tratto di carattere analogo. I plotter trovano largo utilizzo nel settore CAD (Computer Aided Design) e sono in grado di operare su fogli di grandi dimensioni.

74 Interfacce di I/O Sono i dispositivi che permettono di effettuare i collegamenti con le periferiche interne o esterne. Corrispondono a degli alloggiamenti di solito posti sul retro del pc, in cui vengono inseriti i cavi delle periferiche

75 USB (Universal Serial Bus) E una connessione di tipo seriale. Consente di collegare più periferiche (fino a 127) a cascata, anche a computer acceso (hot-swap). Entro certi limiti di assorbimento elettrico, i dispositivi connessi possono essere alimentati direttamente senza bisogno di altri cavi o trasformatori esterni. Un altro dei vantaggi dell interfaccia USB è la possibilità di usarla per qualunque tipo di periferica, dai mouse alle stampanti ai masterizzatori. Connettori Usb

76 OSSERVAZIONI Il modello della Macchina di Von Neumann anche se ha ormai quasi cinquanta anni di vita è tuttora adottato dalla maggior parte degli elaboratori. Il fatto innovativo della Macchina di Von Neumann, che la ha distinta dalle altre macchine di calcolo è che il programma registrato in memoria (stored program computer) insieme ai dati è considerato dall'esecutore a sua volta come se fosse un dato; infatti le istruzioni che lo compongono possono variare durante l'esecuzione del programma adattandosi a risolvere situazioni diverse. In altre applicazioni c'è ugualmente un programma registrato ma questo è statico e non cambia. Il suo principale limite è che tutte le operazioni vengono eseguite in stretta sequenza. Modelli più evoluti prevedono di introdurre varie forme di parallelismo. 4/5/

77 Specifiche di un computer medio attuale (Aprile 2012) Le specifiche di un personal computer medio attuale sono ad esempio: 2,6 GHz Pentium dual core G630 2 GB RAM 500 GB Hard Disk 4/5/

78 Domande Che perido ha un processore che lavora con una frequenza di clock di 2,2 GHz?

79 Domande Qual è la dimensione di una memoria RAM che memorizza parole binarie da 8 bit e utilizza un indirizzamento a 16 bit?