Fondamenti di Informatica A. A / 1 9
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1 Fondamenti di Informatica Prof. Marco Lombardi A. A / 1 9
2 Architettura di Von Neumann
3 Architettura di Von Neumann: l Unità di Elaborazione
4 L Unità di Elaborazione L unità di elaborazione (CPU) contiene gli elementi circuitali che regolano il funzionamento dell elaboratore. Funzione della CPU: Eseguire i programmi contenuti nella memoria centrale prelevando, decodificando ed eseguendo una dopo l altra le istruzioni che li costituiscono
5 L Unità di Elaborazione: principali elementi circuitali Orologio di sistema (Clock) Unità aritmetico-logica (ALU) Registri (R) Unità di controllo (CU)
6 La CPU: Clock 1/2 La CPU è un dispositivo sincrono Viene regolato da un orologio (o clock) Sincronizza le operazioni rispetto ad una data frequenza: le varie attività della CPU hanno inizio in corrispondenza di tempi ben precisi stabiliti del clock (impulsi di clock) Stabilisce quante istruzioni al secondo possono essere eseguite dalla CPU Una CPU attuale lavora a N GHz Segue un ritmo di N miliardi di impulsi al secondo Ad esempio: una CPU che lavora 3 GHz riceve 3 miliardi di impulsi al secondo
7 La CPU: Clock 2/2 La frequenza di clock determina la velocità di elaborazione del computer Più alta è la frequenza di clock, maggiore è la velocità di elaborazione La velocità e la potenza di un computer dipendono anche dalla larghezza del bus Quantità di "dati" che il processore è in grado di ricevere ed elaborare simultaneamente (dimensione dei registri: tipicamente 32 o 64 bit «architetture a 32 o 64 bit»)
8 CPU Schema logico della CPU Registri PC IR ALU CU
9 La CPU: ALU Unità Aritmetico-Logica (ALU)
10 La CPU: ALU La ALU (Arithmetic-Logic Unit), detta anche Unità Aritmetico-Logica, si occupa di eseguire operazioni aritmetiche e logiche su 2 operandi Oltre al risultato dell operazione stessa, la ALU può produrre ulteriori informazioni (segnali di stato) ALU operation a ALU Status Result b
11 La CPU: Registri Unità Aritmetico-Logica (ALU) Registri
12 La CPU: Registri I registri sono dispositivi di memorizzazione che consentono un accesso molto veloce ai dati contenuti Hanno dimensioni prefissate
13 La CPU: Registri I registri sono dispositivi di memorizzazione che consentono un accesso molto veloce ai dati contenuti Hanno dimensioni prefissate Alcuni registri hanno funzioni specifiche
14 La CPU: Registri I registri sono dispositivi di memorizzazione che consentono un accesso molto veloce ai dati contenuti Hanno dimensioni prefissate Alcuni registri hanno funzioni specifiche Il registro PC (Program Counter) individua (tramite indirizzo) la prossima istruzione da eseguire
15 La CPU: Registri I registri sono dispositivi di memorizzazione che consentono un accesso molto veloce ai dati contenuti Hanno dimensioni prefissate Alcuni registri hanno funzioni specifiche Il registro PC (Program Counter) individua (tramite indirizzo) la prossima istruzione da eseguire Il registro IR (Instruction Register) contiene l istruzione da eseguire
16 La CPU: Registri I registri sono dispositivi di memorizzazione che consentono un accesso molto veloce ai dati contenuti Hanno dimensioni prefissate Alcuni registri hanno funzioni specifiche Il registro PC (Program Counter) individua (tramite indirizzo) la prossima istruzione da eseguire Il registro IR (Instruction Register) contiene l istruzione da eseguire
17 La CPU: Registri Lo stato della CPU è rappresentato dalle informazioni memorizzate negli opportuni registri Dati da elaborare Contenuti nei Registri Dati (DR) Istruzione da eseguire Contenuta nel registro IR (Instruction Register) Indirizzo in memoria della prossima istruzione da eseguire Contenuto nel registro PC (Program Counter) Eventuali anomalie o eventi verificatisi durante l elaborazione Contenuti nei Registri di Stato o flag
18 Approfondimento: Registro indirizzi vs Registro dati 1/4 Ciascuna cella di memoria può essere indirizzata: capacità di un elaboratore di selezionare una particolare cella di memoria. L indirizzo di una cella di memoria è semplicemente la sua posizione relativa (o numero d ordine) rispetto alla prima cella di memoria, cui viene normalmente attribuita la posizione zero. L indirizzamento della memoria avviene tramite registri di indirizzi che si trovano nell unità di elaborazione. Il Program Counter è il registro che contiene l indirizzo della prossima istruzione da eseguire.
19 Approfondimento: Registro indirizzi vs Registro dati 2/4 N.B. Se il registro indirizzi ha k bit, si possono indirizzare fino a 2^k celle di memoria, i cui indirizzi varieranno fra e 2^k-1. Es.: se il registro indirizzi è lungo 1 bit, vengono indirizzate 2^1 = 124 celle.
20 Approfondimento: Registro indirizzi vs Registro dati 3/4 Le operazioni di lettura dalla memoria e la scrittura in memoria utilizzano registri di dati. L operazione di lettura provoca la copia del contenuto della cella di memoria nel registro dati: essa carica (in inglese, Load) il registro dati in una cella di memoria. L operazione di scrittura copia il contenuto del registro dati in una cella di memoria: essa deposita (in inglese, Store) il contenuto del registro dati in una parola di memoria. N.B. Un registro dati è lungo come una parola di memoria.
21 Approfondimento: Registro indirizzi vs Registro dati 4/4 Registro dati (lungo h bit); Registro indirizzi (lungo k bit); Memoria con 2^k celle (ciascuna di h bit)
22 La CPU: Unità di Controllo Unità Aritmetico-Logica (ALU) Registri Unità di Controllo (CU)
23 La CPU: Unità di Controllo Il coordinamento tra le varie parti del calcolatore è svolto dall unità di controllo (CU) È una componente dell unità centrale di elaborazione Ogni componente del calcolatore esegue solo le azioni che gli vengono richieste dall unità di controllo
24 La CPU: Unità di Controllo Il coordinamento tra le varie parti del calcolatore è svolto dall unità di controllo (CU) È una componente dell unità centrale di elaborazione Ogni componente del calcolatore esegue solo le azioni che gli vengono richieste dall unità di controllo Il controllo consiste nel coordinamento dell esecuzione temporale delle operazioni Sia internamente alla CPU sia negli altri elementi funzionali
25 Istruzioni Base della CPU 1/2 1. Istruzioni di base eseguite dalla ALU Somma (da cui sottrazione) Scorrimento (shift) Operazioni logiche Operazioni di confronto
26 Istruzioni Base della CPU 1/2 1. Istruzioni di base eseguite dalla ALU Somma (da cui sottrazione) Scorrimento (shift) Operazioni logiche Operazioni di confronto Tramite le operazioni di somma e shift è possibile ricavare le operazioni di moltiplicazione e divisione
27 Istruzioni Base della CPU 2/2 2. Operazioni di accesso alla memoria (non eseguite dalla ALU) Trasferimento di un dato da una locazione di memoria ad un altra Trasferimento da Memoria Registro della CPU Registro della CPU Memoria
28 Per essere eseguito dalla macchina di Von Neumann, un programma, che è costituito da una sequenza di istruzioni e dai dati, deve essere presente nella memoria centrale, in forma di sequenze di bit allocate in parole successive di memoria. Per esempio, supponendo che il caricamento avvenga a Indirizzi partire dalla Memoria locazione di indirizzo : Dati e Istruzioni in Memoria Centrale halt Istruzioni Dati La parte istruzioni e la parte dati sono nell esempio Dati, separate Informazione dalla istruzione ed Elaborazione di halt, dell Informazione una istruzione
29 Funzionamento della macchina di Dati e Istruzioni Von Neumann Dati e istruzioni di un programma sono codificati in forma Dati binaria, e istruzioni cioè di mediante programma sequenze sono codificate finite di in bit forma binaria, cioè mediante sequenze finite di bit. Un istruzione codificata si compone di due parti Codice Operativo (CO) Una istruzione codificata si compone di due parti: il Uno o più operandi (Op. i) codice operativo e uno o più operandi: Istruzione CO Op. 1 Op. n Il codice operativo specifica, secondo una convenzione dipendente dalla specifica macchina, l istruzione da eseguire. Per ogni macchina esistono tanti codici operativi differenti quante sono le istruzioni presenti nell insieme (set) CPU delle e Linguaggio istruzioni Macchina che la macchina è in
30 Funzionamento della macchina di Dati e Istruzioni Von Neumann Dati e istruzioni di un programma sono codificati in forma Dati binaria, e istruzioni cioè di mediante programma sequenze sono codificate finite di in bit forma binaria, cioè mediante sequenze finite di bit. Un istruzione codificata si compone di due parti Codice Operativo (CO) Una istruzione codificata si compone di due parti: il Uno o più operandi (Op. i) codice operativo e uno o più operandi: Istruzione CO Op. 1 Op. n Il codice Il codice operativo operativo specifica specifica, l istruzione secondo da una eseguire. convenzione In dipendente ogni architettura dalla specifica è definito macchina, un certo l istruzione insiemeda di istruzioni eseguire. (set Per di ogni istruzioni) macchina con esistono gli associati tanti CO. codici operativi differenti quante sono le istruzioni presenti nell insieme (set) CPU delle e Linguaggio istruzioni Macchina che la macchina è in
31 Funzionamento della macchina di Dati e Istruzioni Von Neumann Dati e istruzioni di un programma sono codificati in forma Dati binaria, e istruzioni cioè di mediante programma sequenze sono codificate finite di in bit forma binaria, cioè mediante sequenze finite di bit. Un istruzione codificata si compone di due parti Codice Operativo (CO) Una istruzione codificata si compone di due parti: il Uno o più operandi (Op. i) codice operativo e uno o più operandi: Istruzione CO Op. 1 Op. n Il codice operativo Gli operandi specifica, secondo contengono una convenzione le informazioni dipendente dalla necessarie specifica macchina, a reperire l istruzione i dati da sui quali eseguire. Per ogni l istruzione macchina deve esistono operare. tanti codici operativi differenti quante sono le istruzioni presenti nell insieme (set) CPU delle e Linguaggio istruzioni Macchina che la macchina è in
32 Funzionamento della macchina di Dati e Istruzioni Von Neumann Dati e istruzioni di un programma sono codificati in forma Dati binaria, e istruzioni cioè di mediante programma sequenze sono codificate finite di in bit forma binaria, cioè mediante sequenze finite di bit. Un istruzione codificata si compone di due parti Codice Operativo (CO) Una istruzione codificata si compone di due parti: il Uno o più operandi (Op. i) codice operativo e uno o più operandi: Istruzione CO Op. 1 Op. n Il codice Un istruzione operativo specifica, è strettamente secondo legata una convenzione dipendente all architettura dalla specifica della macchina, macchina. l istruzione da eseguire. Per ogni macchina esistono tanti codici operativi differenti quante sono le istruzioni presenti nell insieme (set) CPU delle e Linguaggio istruzioni Macchina che la macchina è in
33 Linguaggio (o Codice) Macchina Definizione Insieme di istruzioni eseguite direttamente dalla CPU Ogni istruzione svolge un compito specifico Istruzioni piuttosto rudimentali, codificate in binario Il numero di operandi è limitato (in genere non più di due) Il numero di operazioni previste è ridotto Ogni tipo di processore è in grado di eseguire un numero limitato di istruzioni Combinando in modo diverso sequenze anche molto lunghe di istruzioni (i programmi) si può istruire l elaboratore a fare tantissime cose, anche completamente diverse tra loro
34 Il Linguaggio Macchina Un programma in esecuzione risiede nella memoria centrale È rappresentato da una serie di numeri binari che codificano le istruzioni eseguibili dalla CPU Osservando esclusivamente il contenuto della memoria, il programma non è distinguibile dai dati Le istruzioni sono individuate dai valori assunti dal registro PC durante l esecuzione del programma PC
35 Il Set di Istruzioni Macchina L insieme delle istruzioni eseguibili e la relativa codifica sono generalmente diverse per modelli diversi di processore Le categorie di istruzioni normalmente disponibili sono Trasferimento dati Spostano dati tra registri, memoria principale e dispositivi di ingresso/uscita (I/O) Aritmetico-logiche Eseguono i calcoli nella ALU Salti (condizionati e incondizionati) Prendono decisioni e alterano la normale esecuzione sequenziale delle istruzioni
36 Esempio di Programma in Linguaggio Macchina 11 leggi un valore in ingresso e ponilo nella cella numero 16 (variabile x) 111 leggi un valore e ponilo nella cella numero 17 (variabile y) 111 leggi un valore e ponilo nella cella numero 18 (variabile z) 1111 leggi un valore e ponilo nella cella numero 19 (variabile r) 1 carica il registro A con il contenuto della cella carica il registro B con il contenuto della cella somma i contenuti dei dei registri A e B 111 copia il contenuto del registro A nella cella 2 (risultato, variabile s) 11 carica il registro A con il contenuto della cella carica il registro B con il contenuto della cella somma i contenuti dei registi A e B 111 carica il registro B con il contenuto della cella 2 1 moltiplica i contenuti dei registri A e B 111 copia il contenuto del registro A nella cella numero scrivi in output il contenuto della cella numero arresta l esecuzione (HALT) spazio per la variabile x (cella 16) spazio per la variabile y (cella 17) spazio per la variabile z (cella 18) spazio per la variabile r (cella 19) spazio per la variabile s (cella 2)
37 Approfondimento: Assembler Per facilitare la programmazione è stato definito il linguaggio Assembly L assembly impiega una notazione simbolica che è in stretta relazione con i codici in linguaggio macchina Il programma scritto in assembly è convertito automaticamente in linguaggio macchina per mezzo del programma traduttore, detto Assembler LOAD R1, MEM1 CMP R1, R2 BREQ RISZERO STORE R1, MEM1 RISZERO: LOAD R2, MEM2 Assembler OPCODE (LOAD) registro Dati, Informazione ed Elaborazione dell Informazione indirizzo di memoria
38 Approfondimento: Assembler vs Linguaggi di Alto Livello Il programma in Assembly LOAD REG1, a LOAD REG2, b ADD REG1, REG2 LOAD REG3, c LOAD REG4, d ADD REG3, REG4 MULT REG1, REG3 STORE REG1, e corrisponde all unica istruzione MATLAB e=(a+b) (c+d); Dati, Informazione ed Elaborazione dell Informazione
39 Come si Eseguono i Programmi? Programma: sequenza di istruzioni da eseguire per ottenere la soluzione ad una data classe di problemi
40 Come si Eseguono i Programmi? Programma: sequenza di istruzioni da eseguire per ottenere la soluzione ad una data classe di problemi Il processore esegue ciascuna istruzione mediante la seguente sequenza di operazioni, detta ciclo di istruzione o ciclo macchina 1. Estrazione di un istruzione: fase di fetch 2. Interpretazione di un istruzione: fase di decode 3. Esecuzione dell istruzione: fase di execute
41 Ciclo Fetch-Decode-Execute 1/2
42 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute
43 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch)
44 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) Memoria CPU Istruzione 1 Istruzione 2 Istruzione P C CU IR
45 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) Istruzione 1 Istruzione 2 Istruzione 3 Memoria NOTA Schema logico del sottoinsieme della CPU coinvolto nel ciclo Fetch-Decode-Execute P C CPU CU IR
46 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) Memoria CPU Istruzione 1 Istruzione 2 Istruzione Indirizzi: 1 1 P C CU IR
47 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) PC Registro CPU Memoria Program Counter Istruzione 1 Istruzione 2 Istruzione Indirizzi: 1 1 P C CU IR
48 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) Memoria CPU Istruzione 1 Istruzione 2 Istruzione Indirizzi: 1 1 P C CU IR
49 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) Il PC individua l Istruzione 1 CPU (contiene l indirizzo Memoria dell Istruzione 1) Istruzione 1 Istruzione 2 Istruzione Indirizzi: 1 1 P C CU IR
50 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) Memoria CPU Istruzione 1 Istruzione 2 Istruzione Indirizzi: 1 1 P C CU IR
51 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) Memoria CPU Istruzione 1 Istruzione 2 Istruzione Indirizzi: 1 1 P C CU IR
52 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) Memoria CPU Utilizziamo il BUS Istruzione 1 Istruzione 2 Istruzione Indirizzi: 1 1 P C CU IR
53 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) Memoria CPU Istruzione 1 Istruzione 2 Istruzione Indirizzi: 1 1 P C CU IR
54 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) Memoria CPU Istruzione 1 Istruzione 2 Istruzione Indirizzi: 1 1 P C CU IR
55 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) Memoria CPU Istruzione 1 Istruzione 2 Istruzione Indirizzi: 1 1 P C CU IR
56 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) Memoria CPU Istruzione 1 Istruzione 2 Istruzione Indirizzi: 1 1 P C CU IR
57 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) Memoria CPU Utilizziamo ancora il BUS Istruzione 1 Istruzione 2 Istruzione Indirizzi: 1 1 P C CU IR
58 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) Memoria CPU Istruzione 1 Istruzione 2 Istruzione Indirizzi: 1 1 P C CU IR
59 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) Memoria CPU Istruzione 1 Istruzione 2 Istruzione Indirizzi: 1 1 P C CU IR
60 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) Memoria CPU Istruzione 1 Istruzione 2 Istruzione Indirizzi: 1 1 Adesso l IR conterrà l Istruzione 1 P CU C IR
61 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) Memoria CPU Istruzione 1 Istruzione 2 Istruzione Indirizzi: 1 1 P C CU IR
62 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) Memoria CPU Istruzione 1 Istruzione 2 Istruzione Indirizzi: 1 1 P C CU IR
63 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) Il PC individuava l Istruzione 1 CPU Memoria Istruzione 1 Istruzione 2 Istruzione Indirizzi: 1 1 P C CU IR
64 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) Memoria CPU Istruzione 1 Istruzione 2 Istruzione Indirizzi: 1 1 P C CU Il PC verrà incrementato e punterà all Istruzione 2 IR
65 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) Memoria CPU Istruzione 1 Istruzione 2 Istruzione Indirizzi: 1 1 P C 1 CU IR Il PC individua adesso l Istruzione 2
66 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) Il PC individua la prossima istruzione da eseguire (ovvero, l indirizzo dell Istruzione 2) Memoria CPU Istruzione 1 Istruzione 2 Istruzione Indirizzi: 1 1 P C 1 CU IR
67 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU Il PC individua esegue solo la prossima istruzioni istruzione codificate da eseguire in linguaggio (ovvero, l indirizzo macchina, dell Istruzione mediante 2) il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione L IR contiene corrente l istruzione dalla memoria da eseguire (individuata (ovvero, l Istruzione dal contenuto 1) del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) Memoria CPU Istruzione 1 Istruzione 2 Istruzione Indirizzi: 1 1 P C 1 CU IR
68 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) FASE DI FETCH
69 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) 2. Determina il tipo di istruzione da eseguire
70 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) 2. Determina il tipo di istruzione da eseguire L istruzione da eseguire si trova nel registro IR
71 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) 2. Determina il tipo di istruzione da eseguire Se l istruzione usa dati presenti in memoria, determinane la posizione Carica tali dati nei registri della CPU
72 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) 2. Determina il tipo di istruzione da eseguire (decode) Se l istruzione usa dati presenti in memoria, determinane la posizione Carica tali dati nei registri della CPU FASE DI DECODE
73 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) 2. Determina il tipo di istruzione da eseguire (decode) Se l istruzione usa dati presenti in memoria, determinane la posizione Carica tali dati nei registri della CPU 3. Esegui l istruzione
74 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) 2. Determina il tipo di istruzione da eseguire (decode) Se l istruzione usa dati presenti in memoria, determinane la posizione Carica tali dati nei registri della CPU 3. Esegui l istruzione (execute) FASE DI EXECUTE
75 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) 2. Determina il tipo di istruzione da eseguire (decode) Se l istruzione usa dati presenti in memoria, determinane la posizione Carica tali dati nei registri della CPU 3. Esegui l istruzione (execute) 4. Torna al punto 1. ed inizia ad elaborare l istruzione successiva
76 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) 2. Determina il tipo di istruzione da eseguire (decode) Se l istruzione usa dati presenti in memoria, determinane la posizione Carica tali dati nei registri della CPU 3. Esegui l istruzione (execute) 4. Torna al punto 1. ed inizia ad elaborare l istruzione successiva
77 Ciclo Fetch-Decode-Execute 2/2 La CPU esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, mediante il ciclo Fetch-Decode-Execute 1. Prendi l istruzione corrente dalla memoria (individuata dal contenuto del PC). Salvala nell IR (Instruction Register) e contemporaneamente incrementa il PC in modo che contenga l indirizzo dell istruzione successiva (fetch) 2. Determina il tipo di istruzione da eseguire (decode) Se l istruzione usa dati presenti in memoria, determinane la posizione Carica tali dati nei registri della CPU 3. Esegui l istruzione (execute) 4. Torna al punto 1. ed inizia ad elaborare l istruzione successiva Mediante il passo 4., i passi precedenti vengono eseguiti ciclicamente (ciclo Fetch-Decode-Execute)
78 Riferimenti Libro di testo Capitolo 6 Paragrafo 2.1 [NO dettagli]
A.A. 2018/2019. CPU e Linguaggio Macchina FONDAMENTI DI INFORMATICA E PROGRAMMAZIONE. Docente Prof. Raffaele Pizzolante
A.A. 2018/2019 Docente Prof. Raffaele Pizzolante FONDAMENTI DI INFORMATICA E PROGRAMMAZIONE Architettura di Von Neumann Modello concettuale di un architettura di computer che permette di rappresentare,
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Fondamenti di Informatica e Programmazione CPU e Linguag gio Macchina P ro f. G i a n n i D A n g e l o Email: giadangelo@unisa.it A.A. 2018/19 Elaborazione dell Informazione L'elaborazione delle informazioni
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23/11/218 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DEL SANNIO Benevento DING DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA La macchina di Von Neumann Unità periferiche Memoria Centrale CPU CORSO DI "PROGRAMMAZIONE I" Bus Dati Bus Indirizzi
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