Architettura dell elaboratore

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1 Architettura dell elaboratore Riprendiamo il discorso lasciato in sospeso ad inizio corso Riepilogando I programmi e i dati risiedono nella memoria secondaria Per essere eseguiti (i programmi) e usati (i dati) vengono copiati nella memoria principale Il processore è in grado di eseguire in modo sequenziale le istruzioni di cui sono composti i programmi

2 Riepilogando I programmi sono fatti di istruzioni elementari Le istruzioni possono avere formati diversi Es. Codice istruzione Argomento Argomento cosa fare su cosa operare Riepilogando MAR = Memory Address Register MDR = Memory Data Register [ RC = Registro di Controllo ] CPU decoder ALU N = Program Counter = Instruction Register

3 Ad ogni ciclo di clock. Si legge dalla la prossima istruzione da eseguire (fetch). Si decodifica l istruzione. Si esegue l istruzione (execute) Ad ogni ciclo di clock. Fetch i. si legge dalla l istruzione che si trova in [] e si incrementa il. Si decodifica l istruzione. Si esegue l istruzione (execute)

4 Ad ogni ciclo di clock. Fetch i. MAR := ii. RC := r iii. MDR := [MAR] iv. := MDR v. := +. Si decodifica l istruzione. Si esegue l istruzione (execute) Ad ogni ciclo di clock. Fetch. Si decodifica l istruzione istruzioni di lettura in memoria istruzioni di scrittura in memoria istruzioni aritmetico / logiche istruzioni di salto. Si esegue l istruzione a seconda del tipo di istruzione verranno intraprese azioni diverse

5 Lettura dalla memoria (senza considerare il fetch dell istruzione) RC MAR MDR x x Load [y] R x+ Store [z] y z Descrizione ad alto livello, i dettagli al corso di Architetture Lettura dalla memoria (senza considerare il fetch dell istruzione) RC r MAR y MDR x+ x Load [y] R x+ Store [z] y Load [y] R z Descrizione ad alto livello, i dettagli al corso di Architetture 5

6 Lettura dalla memoria (senza considerare il fetch dell istruzione) RC MAR MDR r y x+ Load [y] R x Load [y] R x+ Store [z] y z Lettura dalla memoria (senza considerare il fetch dell istruzione) RC MAR MDR r y viene scritto in R x + Load [y] R x Load [y] R x+ Store [z] y z 6

7 Scrittura in memoria (senza considerare il fetch dell istruzione) RC w MAR z MDR x+ x Load [y] R x+ Store [z] y Store [z] z Scrittura in memoria (senza considerare il fetch dell istruzione) RC MAR MDR w z x Load [y] R x+ Store [z] x + viene scritto in [z] y Store [z] z 7

8 La macchina di Von Neumann La macchina di Von Neumann. : celle di memoria. Input: dispositivo per l introduzione di valori interi. Output: dispositivo per l output di valori interi. Control Unit: realizza il funzionamento della macchina 8

9 La macchina di Von Neumann = Program Counter = Instruction Register = Accumulatore Istruzioni della macchina: somma. codice: parametro: N. descrizione: somma tra due interi (il valore contenuto in e il valore contenuto nella cella di memoria specificata dal parametro). esecuzione: := + [N] := indica l operatore di assegnazione ( = in C) 9

10 Istruzioni della macchina: differenza. codice: parametro: N. descrizione: differenza tra due interi (il valore contenuto in e il valore contenuto nella cella di memoria specificata dal parametro). esecuzione: := - [N] Istruzioni della macchina: lettura. codice: parametro: nessuno. descrizione: legge un valore numerico dal dispositivo di ingresso e lo copia in. esecuzione: := input

11 Istruzioni della macchina: scrittura. codice: parametro: nessuno. descrizione: scrive il valore contenuto in sul dispositivo di uscita. esecuzione: output := Istruzioni della macchina: memorizza. codice: parametro: N. descrizione: memorizza il valore contenuto in nella cella di memoria specificata dal parametro. esecuzione: [N] :=

12 Istruzioni della macchina: carica. codice: 5 parametro: N. descrizione: carica in il valore contenuto nella cella specificata dal parametro. esecuzione: := [N] Istruzioni della macchina: salto. codice: 6 parametro: N. descrizione: copia il parametro nel registro. esecuzione: := N

13 Istruzioni della macchina: salto condizionato. codice: 7 parametro: N. descrizione: se il valore di è zero, copia il parametro nel registro. esecuzione: if ( == ) then := N Istruzioni della macchina: end. codice: 8 parametro: nessuno. descrizione: ferma l interpretazione del programma. esecuzione: ferma l interpretazione del programma

14 Codifica delle istruzioni come numeri interi. Moltiplico per il codice dell istruzione. Sommo il valore dell eventuale parametro NB: il parametro dovrà essere compreso tra e 999 Codifica delle istruzioni come numeri interi Esempi. Voglio scrivere nella cella i. istruzione * = ii. parametro +=. Voglio sommare al contenuto di il valore della cella 67 i. istruzione * = ii. parametro =67

15 Codifica delle istruzioni come numeri interi Esempi i. 6899/ = ii. istruzione 6 (salto) iii. parametro 899 ( := 899). 8 i. 8/ = 8 ii. istruzione 8 (end)

16 Decodifica / = istruzione resto 5 Lettura input Esecuzione := input es. = 6

17 Decodifica 5/ = istruzione resto 5 5 Copia in cella Esecuzione [5] := 5 7

18 Decodifica / = istruzione resto 5 Lettura input Esecuzione := input es. = 8

19 Decodifica 5/ = istruzione resto 5 5 Somma ad il contenuto della cella Esecuzione := + [5] = += 5 5 9

20 Decodifica / = istruzione resto Scrittura output Esecuzione output := = 5 5

21 Decodifica e esecuzione 8/ = istruzione 8 resto 5 Fine Un programma per ripetere N volte la somma di numeri := input if ( == ) then := 9 [8] := := input if ( == ) then := 9 := + [8] output := := risultato della somma End