Corso di Calcolatori Elettronici I

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Berta Parisi
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1 Corso di Calcolatori Elettronici I Anno Accademico 2001/2002 docente: Omero Tuzzi e_mail: tuzzi@deei.univ.trieste.it telefono: Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 1

W. Stallings: Computer Organization and Architecture, in

2 Testi di riferimento A. S. Tanenbaum: Architettura del Computer, in italiano editore: UTET W. Stallings: Computer Organization and Architecture, in inglese (V edizione) editore: Prentice Hall Miles J. Murdocca, Vincent P. Heuring: Principles of Computer Architecture, Class Test Edition,testo in internet. Lucidi del Docente Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 2

3 Testi di consultazione S. Congiu: Calcolatori Elettronici, terza edizione. Editore: Patron Hamacher, Vranesic, Zachy: Introduzione all architettura dei calcolatori. Editore: McGraw-Hill J.P. Hayes: Computer Architecture and Organization, terza edizione. In Inglese Editore: McGraw-Hill Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 3

Esami Due scritti, se positivi, due opzioni: accettare il voto dello scritto oppure andare all orale per migliorare il voto. Niente scritti o insufficienti: ORALE.

4 Esami Due scritti, se positivi, due opzioni: accettare il voto dello scritto oppure andare all orale per migliorare il voto. Niente scritti o insufficienti: ORALE. Tesina su un argomento specifico dato dal docente (obbligatoria) vale qualche punto se presentata (bene) prima della registrazione del voto. Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 4

5 L evoluzione della specie Calcolatore. Da Blaise Pascal a Bill Gates Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 5

6 Once upon a time Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 6

7 Blaise Pascal: : La "Pascalina" è stata la prima calcolatrice meccanica, progettata dal francese Blaise Pascal nel Egli voleva inventare una macchina capace di eseguire le quattro operazioni aritmetiche. La "Pascalina" impiegava speciali meccanismi per trasferire i riporti da una colonna all altra. Pascal ottenne un brevetto dal re di Francia, ma la commercializzazione non ebbe molto successo. Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 7

Charles Babbage: 1791-1871 Charles Babbage nacque nel 1791 e si rivelò ben presto un genio matematico.

8 Charles Babbage: Charles Babbage nacque nel 1791 e si rivelò ben presto un genio matematico. Fu proprio lavorando alla correzione dei numerosi errori da lui individuati nelle tavole logaritmiche, che ebbe l idea di costruire un apparecchio di calcolo. Nel 1822 presentò alla Royal Astronomical Society il suo primo modello di "macchina differenziale": una macchina in grado di eseguire i calcoli necessari per costruire le tavole logaritmiche. Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 8

9 Charles Babbage (2) Il nome della macchina derivò dalla tecnica matematica chiamata "calcolo differenziale". La Royal Astronomical Society lo incoraggiò a perfezionare l apparecchio. Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 9

Charles Babbage (3) Insieme con Ada Lovelace, figlia di lord Byron, intraprese un progetto molto ambizioso: la costruzione della "macchina analitica".

10 Charles Babbage (3) Insieme con Ada Lovelace, figlia di lord Byron, intraprese un progetto molto ambizioso: la costruzione della "macchina analitica". Quest apparecchio doveva essere capace di calcolare i valori di funzioni matematiche molto più complesse dei logaritmi non fu mai realizzata Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 10

11 Tecnologia Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 11

Colossus: 1940-1945 Alan Turing dimostrò che con poche semplici istruzioni si possono risolvere anche complessi problemi. Con alcuni collaboratori, egli sviluppò il "Colossus", uno dei primi computer.

12 Colossus: Alan Turing dimostrò che con poche semplici istruzioni si possono risolvere anche complessi problemi. Con alcuni collaboratori, egli sviluppò il "Colossus", uno dei primi computer. La foto mostra "Colossus" in azione durante il secondo conflitto mondiale. Questo apparecchio, che conteneva migliaia di valvole ed era capace di elaborare 5000 caratteri al secondo, venne impiegato per decifrare il codice segreto tedesco "Enigma". Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 12

13 FlashBack (1) 1945: ENIAC. I tempi di una moltiplicazione per una macchina elettromeccanica erano dell'ordine dei 1-3 secondi, ENIAC invece faceva una moltiplicazione in un millisecondo. La costruzione dell'eniac iniziò nei primi anni '40 nei laboratori dell'università di Pensilvania (la Moore School of Electrical Engineering), a seguito di un progetto finanziato dall'esercito che era interessato ad eseguire i calcoli balistici in tempi più brevi di quanto si facesse sino ad allora; Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 13

FlashBack (2) ENIAC era una macchina elettronica e digitale, del tipo a valvola: usava ben 18.000 tubi catodici.

14 FlashBack (2) ENIAC era una macchina elettronica e digitale, del tipo a valvola: usava ben tubi catodici. Pur essendo digitale, e quindi non analogica, usava un sistema numerico "decimale" e non "binario". La memoria era a flipflop, cioè con due valvole che ad ogni eccitazione cambiavano stato, e permetteva solo dieci parole di memoria. Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 14

15 FlashBack (3) J. Von Neumann Unità Funzionali Porte BUS BUS Processore Lettura/Scrittura Memoria centrale Lettura/Scrittura Periferica 1 (p. es. disco) Lettura/Scrittura Periferica 2 (p. es. tastiera) Solo Lettura Periferica 3 (p. es. video) Solo Scrittura altre periferiche Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 15

16 FlashBack (4) 1951: UNIVAC I (Universal automatic computer) Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 16

The tubes were quicker, smaller, and more easily replaceable than the electromechanical

17 FlashBack (5) 1952: 701 IBM In 1952, the company introduced the IBM 701, its first large computer based on the vacuum tube. The tubes were quicker, smaller, and more easily replaceable than the electromechanical switches in the Mark I. The 701 executed 17,000 instructions per second and was used. Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 17

18 FlashBack (6) 1956: TX0 M.I.T. Primo computer programmabile di uso generale realizzato totalmente con tecnologia allo stato solido con memoria a nuclei magnetici; era un Risc!!! Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 18

19 Che cosa è in fondo un calcolatore? Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 19

20 FlashBack (7) 1957: PDP-1 Digital (Programmed Data Processor) Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 20

21 FlashBack (8) 1964: S/360 IBM 6 modelli, 44 periferiche, stampanti console, lettori di schede perforate, memorie a disco e a nastro; S.O. OS/360, L.P. PL/1 e suo compilatore Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 21

22 FlashBack (9) 1974: Altair 8800 Primo Personal Computer, micro Intel 8080, 256 bytes di memoria, I/O fatto di interuttori, fornito in KIT a 397 $ Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 22

23 FlashBack (10) 1977: Apple II microprocessore Motorola 6502 Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 23

24 FlashBack (11) 1977: VAX 11 Digital Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 24

25 FlashBack (12) 1977: PET, TRS-80 Tandy Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 25

26 FlashBack (13) 1981: PC IBM, CPU 8088, clock 4,77 MHz, RAM 64 Kbytes,Monitor B/N, 2 FD 5 1/4, 360 Kb, text display 80x24. Prezzo 1200$!!! Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 26

27 FlashBack (14) 1981: Sinclair ZX81, CPU Zilog Z80a a 8 bit, clock 3.5 MHz, RAM 1KB, Dispaly grafico 60x44, tastiera a membrana,s.o. Proprietario, linguaggio basic. Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 27

28 FlashBack (15) 1982: M20 Olivetti microprocessore Zilog Z8001 a 16 bit, S.O. PCOS, CP/M, MS DOS. Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 28

29 Cray xmp, Cray ymp Avevano nel frattempo successo architetture ad elevatissime prestazioni sviluppate in modo indipendente con tecnologie specifiche. Per ottenere elevate prestazioni si fa ricorso ad architetture parallele. Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 29

30 Connection macchine 2 Architettura ad elevato parallelismo (migliaia di processori). Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 30

31 SISTEMI A CLUSTER I moderni sistemi ad elevate prestazioni sfruttano la disponibilità di nodi di calcolo con alte prestazioni disponibili sul mercato a costi ridotti. NOW - Network of Workstation Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 31

32 La catena alimentare La logica della catena alimentare afferma che il più grande mangia il più piccolo C Tipologie di Computer esistenti fino a metà degli anni 90 Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 32

33 La catena alimentare dei Computers C Calcolatori Elettronici a.a Omero Tuzzi Storia 33

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