Architettura di Von Neumann

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1 Architettura di Von Neumann L architettura è ancora quella classica sviluppata da Von Neumann nel L architettura di Von Neumann riflette le funzionalità richieste da un elaboratore: memorizzare i dati e i programmi = memoria principale i dati devono essere elaborati = unità di elaborazione (CPU) comunicazione con l esterno = unità di ingresso/uscita (periferiche) le componenti del sistema devono scambiarsi informazioni = bus di sistema E. Occhiuto Fondamenti Teorici e Programmazione- 437AA pag. 1

2 E. Occhiuto Fondamenti Teorici e Programmazione- 437AA pag. 2

3 CPU (Central Processing Unit) Funzionamento: Coordina le attività di tutte le componenti del calcolatore, interpretando ed eseguendo le istruzioni del programma corrente per: il trasferimento dei dati, la comunicazione con le periferiche il calcolo vero e proprio Struttura: Ha le seguenti 3 componenti principali: unità logico-aritmetica (ALU): effettua i calcoli unità di controllo: coordinamento di tutte le operazioni registri: celle di memoria ad accesso molto veloce, per memorizzare i valori su cui effettuare il calcolo e gli indirizzi, delle locazioni di memoria in cui sono memorizzati i dati e le istruzioni del programma in esecuzione. E. Occhiuto Fondamenti Teorici e Programmazione- 437AA pag. 3

4 Memoria centrale (o RAM) k 1 h bit è una sequenza di celle di memoria (dette parole), tutte della stessa dimensione ogni cella è costituita da una sequenza di bit il numero h di bit di una cella di memoria (dimensione) dipende dall elaboratore, ed è un multiplo di 8: 8, 16, 32, 64 ogni cella di memoria è identificata in modo univoco dal suo indirizzo il numero k di bit necessari per l indirizzo dipende dal numero di celle di memoria k bit = 2 k celle E. Occhiuto Fondamenti Teorici e Programmazione- 437AA pag. 4

5 Memoria centrale Caratteristiche principali è una memoria ad accesso casuale, ossia il tempo di accesso ad una cella di memoria è indipendente dalla posizione della cella = viene chiamata RAM (random access memory) può essere sia letta che scritta scrittura distruttiva lettura non distruttiva alta velocità di accesso è volatile (si perde il contenuto quando si spegne il calcolatore) Dimensione della memoria: misurata in byte (1 byte=8 bit) Kilobyte = byte Megabyte = byte Gigabyte = byte Terabyte = byte E. Occhiuto Fondamenti Teorici e Programmazione- 437AA pag. 5

6 Memoria secondaria Caratteristiche principali non volatile capacità maggiore della memoria centrale (decine di GB) tempo di accesso lento rispetto alla memoria centrale accesso sequenziale e non casuale tipi di memoria secondaria: dischi rigidi, floppy, CDROM, CDRW, DVD, nastri, chiavette USB,... E. Occhiuto Fondamenti Teorici e Programmazione- 437AA pag. 6

7 Funzionamento Tutti i dati e i programmi sono memorizzati nella memoria secondaria quanto il computer è spento All accenzione il programma di avviamento (bootstrap) viene caricato nella RAM ed eseguito Questo provoca il caricamento e l esecuzione del Kernel del S.O e successivamente delle primitive di sistema e delle applicazioni di cui si richiede l esecuzione. In ogni istante c è un programma in esecuzione, e questo è memorizzato nella RAM E. Occhiuto Fondamenti Teorici e Programmazione- 437AA pag. 7

8 Sistema operativo Il programma è sempre estremamente complicato, per fortuna però molte operazioni sono ricorrenti: Lettura e memorizzazione del programma in memoria: trasferimento dalla memoria secondaria alla RAM. gestione della memoria secondaria (file system) gestione dei dispositivi di I/O per la stampa e lettura dei dati, gestione della comunicazione con altri dispositivi esecuzione dei programmi (scheduling dei processi, multitasking) Per tutte queste operazioni esistono delle funzioni la cui descrizione (programma) è definita una volta per tutte nella macchina, nelle primitive del Sistema operativo che vengono invocate tutte le volte che servono. i moderni sistemi operativi sono dotati di un intrefaccia grafica che agevola l interazione con l utente, che prevedono l uso di finestre, barre e munu di comandi di vario tipo. E. Occhiuto Fondamenti Teorici e Programmazione- 437AA pag. 8

9 Interazione con la macchina Cosa facciamo? Sistemi Operativi Resettings File system gestione I/O Applicazioni: Firefox, Safari, Explorer, Netscape, ecc Word, Excel (office) CinemaDvD Photoshop Linguaggi Compilatori per: C, Java, JavaScript, Caml, ecc. Nuove applicazioni E. Occhiuto Fondamenti Teorici e Programmazione- 437AA pag. 9

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11 Prosecuzione del corso articolato nei due moduli Nel modulo A viene affrontata la parte pratica che ha come obbiettivo la capacità di scrivere i programmi, che sono le descrizioni delle funzioni da calcolare. A questo scopo verrà utlizato come esempio, il linguaggio di programmazione JavaScript mantenendo però sempre un sguardo agli altri linguaggi. Nel modulo B si considerano alcuni aspetti di base e più teorici della teoria dei linguaggi formali che sono indispensabili per comprendere le potenzialità ed i limiti dello strumento utilizzato (computer) e che forniscono delle competenze non legate al particolare linguaggio utilizzato per programmare E. Occhiuto Fondamenti Teorici e Programmazione- 437AA pag. 11