Concetti Introduttivi
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- Angelica Villani
- 5 anni fa
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1 Concetti Introduttivi Architettura del Computer
2 Hardware
3 Hardware In questo corso ci occuperemo di software, ovvero applicazioni
4 Hardware In questo corso ci occuperemo di software, ovvero applicazioni E necessario però avere un idea dell hardware, ovvero dei dispositivi fisici che compongono il computer
5 Hardware In questo corso ci occuperemo di software, ovvero applicazioni E necessario però avere un idea dell hardware, ovvero dei dispositivi fisici che compongono il computer Il software, effettivamente, specifica operazioni che vengono eseguiti dall hardware
6 Architettura
7 Architettura Dispositivi di uscita (audio, video,...)
8 Architettura Dispositivi di uscita (audio, video,...) Dispositivi di ingresso (mouse, tastiera,...)
9 Architettura Dispositivi di uscita (audio, video,...) Dispositivi di ingresso (mouse, tastiera,...) Memoria di massa (DVD, penne USB,...)
10 Architettura
11 Architettura Memoria RAM
12 Architettura Memoria RAM Dispositivi ausiliari (batterie,...)
13 Architettura Memoria RAM Processore (detto anche CPU) Dispositivi ausiliari (batterie,...)
14 Architettura Memoria RAM Processore (detto anche CPU) Memoria di massa (hard disk, SSD,...) Dispositivi ausiliari (batterie,...)
15 Architettura
16 Architettura Memoria RAM
17 Architettura Memoria RAM Dispositivi ausiliari (batterie,...)
18 Architettura Memoria RAM Processore Dispositivi ausiliari (batterie,...)
19 Architettura Memoria RAM Memoria di massa Processore Dispositivi ausiliari (batterie,...)
20 Architettura Memoria RAM Dispositivi di ingresso Memoria di massa Processore Dispositivi ausiliari (batterie,...)
21 Architettura di Von Neumann
22 Architettura di Von Neumann Architettura Interna Architettura dei componenti dell unità centrale
23 Architettura di Von Neumann Architettura Interna Architettura dei componenti dell unità centrale Architettura di Von Neumann ideata dal matematico e fisico John Von Neumann L architettura di tutti i calcolatori moderni (dagli anni 50 ad oggi)
24 Architettura di Von Neumann Architettura Interna Architettura dei componenti dell unità centrale Architettura di Von Neumann ideata dal matematico e fisico John Von Neumann L architettura di tutti i calcolatori moderni (dagli anni 50 ad oggi) Tre componenti fondamentali: processore, memoria RAM, e interfacce delle periferiche
25 Architettura di Von Neumann
26 Architettura di Von Neumann RAM
27 Architettura di Von Neumann RAM CPU
28 Architettura di Von Neumann RAM CPU Output
29 Architettura di Von Neumann RAM CPU Output Input
30 Architettura di Von Neumann Bus di sistema RAM CPU Output Input
31 Processore Intel Core GHz
32 Processore CPU (Central Processing Unit) Intel Core GHz
33 Processore CPU (Central Processing Unit) È il circuito elettronico integrato che effettua calcoli Intel Core GHz
34 Processore CPU (Central Processing Unit) È il circuito elettronico integrato che effettua calcoli Responsabile di tutte le operazioni Intel Core GHz
35 Processore CPU (Central Processing Unit) È il circuito elettronico integrato che effettua calcoli Responsabile di tutte le operazioni Legge e scrive dati dalla memoria RAM Intel Core GHz
36 Processore CPU (Central Processing Unit) È il circuito elettronico integrato che effettua calcoli Responsabile di tutte le operazioni Legge e scrive dati dalla memoria RAM Effettua operazioni aritmetiche Intel Core GHz
37 Processore CPU (Central Processing Unit) È il circuito elettronico integrato che effettua calcoli Responsabile di tutte le operazioni Legge e scrive dati dalla memoria RAM Effettua operazioni aritmetiche È in grado di pilotare le periferiche Intel Core GHz
38 Interfacce verso Periferiche Via Technologies Southbridge
39 Interfacce verso Periferiche Circuiti a cui sono connesse le periferiche Memorie di massa Dispositivi di ingresso/uscita Via Technologies Southbridge
40 Interfacce verso Periferiche Circuiti a cui sono connesse le periferiche Memorie di massa Dispositivi di ingresso/uscita Il processore comanda l interfaccia attraverso il bus di sistema Via Technologies Southbridge
41 Interfacce verso Periferiche Circuiti a cui sono connesse le periferiche Memorie di massa Dispositivi di ingresso/uscita Il processore comanda l interfaccia attraverso il bus di sistema L interfaccia si occupa di gestire la comunicazione con la periferica Via Technologies Southbridge
42 Memoria RAM
43 Memoria RAM Random Access Memory
44 Memoria RAM Random Access Memory Memoria di lavoro per la CPU
45 Memoria RAM Random Access Memory Memoria di lavoro per la CPU Circuito elettronico capace di mantenere uno stato (i.e., dati) in presenza di alimentazione Memorizza lo stato di segnali elettrici
46 Memoria RAM Random Access Memory Memoria di lavoro per la CPU Circuito elettronico capace di mantenere uno stato (i.e., dati) in presenza di alimentazione Memorizza lo stato di segnali elettrici Volatile: perde lo stato in assenza di tensione
47 Memoria RAM Random Access Memory Memoria di lavoro per la CPU Circuito elettronico capace di mantenere uno stato (i.e., dati) in presenza di alimentazione Memorizza lo stato di segnali elettrici Volatile: perde lo stato in assenza di tensione Attenzione: le elaborazioni del processore avvengono esclusivamente su dati nella RAM
48 Architettura di Von Neumann
49 Architettura di Von Neumann La CPU acquisisce dati dalle periferiche (e.g., di ingresso, memoria di massa)
50 Architettura di Von Neumann La CPU acquisisce dati dalle periferiche (e.g., di ingresso, memoria di massa) Li memorizza nella memoria RAM
51 Architettura di Von Neumann La CPU acquisisce dati dalle periferiche (e.g., di ingresso, memoria di massa) Li memorizza nella memoria RAM Accede alla RAM ed effettua operazioni
52 Architettura di Von Neumann La CPU acquisisce dati dalle periferiche (e.g., di ingresso, memoria di massa) Li memorizza nella memoria RAM Accede alla RAM ed effettua operazioni Scrive i risultati nella RAM
53 Architettura di Von Neumann La CPU acquisisce dati dalle periferiche (e.g., di ingresso, memoria di massa) Li memorizza nella memoria RAM Accede alla RAM ed effettua operazioni Scrive i risultati nella RAM Invia i risultati alle periferiche di uscita
54 Architettura di Von Neumann La CPU acquisisce dati dalle periferiche (e.g., di ingresso, memoria di massa) Li memorizza nella memoria RAM Accede alla RAM ed effettua operazioni Scrive i risultati nella RAM Invia i risultati alle periferiche di uscita Trasferisce i dati permanentemente sulle memorie di massa
55 Architettura di Von Neumann: Esempio
56 Architettura di Von Neumann: Esempio Esempio: elaborazione di un documento
57 Architettura di Von Neumann: Esempio Esempio: elaborazione di un documento Il documento è salvato su disco
58 Architettura di Von Neumann: Esempio Esempio: elaborazione di un documento Il documento è salvato su disco Viene aperto il file e caricato nella RAM
59 Architettura di Von Neumann: Esempio Esempio: elaborazione di un documento Il documento è salvato su disco Viene aperto il file e caricato nella RAM Vengono effettuate modifiche
60 Architettura di Von Neumann: Esempio Esempio: elaborazione di un documento Il documento è salvato su disco Viene aperto il file e caricato nella RAM Vengono effettuate modifiche Il contenuto della RAM e quello del disco sono ora disallineati
61 Architettura di Von Neumann: Esempio Esempio: elaborazione di un documento Il documento è salvato su disco Viene aperto il file e caricato nella RAM Vengono effettuate modifiche Il contenuto della RAM e quello del disco sono ora disallineati Al termine delle modifiche è necessario salvare la nuova versione sul disco
62 Memoria RAM: Funzionamento
63 Memoria RAM: Funzionamento Composta di numerosi circuiti (a celle) Ogni cella è capace di memorizzare un bit di informazione
64 Memoria RAM: Funzionamento Composta di numerosi circuiti (a celle) Ogni cella è capace di memorizzare un bit di informazione Bit ( Binary Digit ) unità di memorizzazione per il calcolatore può valere 1, oppure 0 facilmente rappresentabile con un segnale elettrico
65 Rappresentazione Binaria
66 Rappresentazione Binaria Con un bit due valori (0 e 1)
67 Rappresentazione Binaria Con un bit due valori (0 e 1) Con due bit quattro valori (00, 01, 10, 11)
68 Rappresentazione Binaria Con un bit due valori (0 e 1) Con due bit quattro valori (00, 01, 10, 11) Con tre bit otto valori (000, 001, 010,..., 110, 111)
69 Rappresentazione Binaria Con un bit due valori (0 e 1) Con due bit quattro valori (00, 01, 10, 11) Con tre bit otto valori (000, 001, 010,..., 110, 111) Con n bit 2 n valori (e.g., 16 bit rappresenta al massimo = )
70 Unità di Misura
71 Unità di Misura Bit, valore 0, 1
72 Unità di Misura Bit, valore 0, 1 Byte: 8 bit (unità convenzionale di riferimento)
73 Unità di Misura Bit, valore 0, 1 Byte: 8 bit (unità convenzionale di riferimento) KiloByte: 1024 byte (1024 byte) bit = 8192 bit
74 Unità di Misura Bit, valore 0, 1 Byte: 8 bit (unità convenzionale di riferimento) KiloByte: 1024 byte (1024 byte) bit = 8192 bit MegaByte: 1024 KiloByte (1 milione di byte ca.) circa 8 milioni di bit
75 Unità di Misura Bit, valore 0, 1 Byte: 8 bit (unità convenzionale di riferimento) KiloByte: 1024 byte (1024 byte) bit = 8192 bit MegaByte: 1024 KiloByte (1 milione di byte ca.) circa 8 milioni di bit GigaByte: 1024 MegaByte (1 miliardo di byte ca.)
76 Struttura della RAM
77 Struttura della RAM Bit organizzati in registri
78 Struttura della RAM Bit organizzati in registri Registro è a 16, 32 o 64 bit
79 Struttura della RAM Bit organizzati in registri Registro è a 16, 32 o 64 bit Ogni registro ha un suo indirizzo
80 Struttura della RAM Bit organizzati in registri Registro è a 16, 32 o 64 bit Ogni registro ha un suo indirizzo Esempio: 64MByte di RAM ca. 64 milioni di byte ca.16 milioni di registri da 32 bit (2 24 registri)
81 Struttura della RAM Bit organizzati in registri bit bit 0 Registro è a 16, 32 o 64 bit Ogni registro ha un suo indirizzo Esempio:... 64MByte di RAM ca. 64 milioni di byte 2^ ca.16 milioni di registri da 32 bit (2 24 registri)
82 Struttura della RAM Bit organizzati in registri bit bit 0 Registro è a 16, 32 o 64 bit Ogni registro ha un suo indirizzo Esempio:... 64MByte di RAM ca. 64 milioni di byte 2^ ca.16 milioni di registri da 32 bit (2 24 registri)
83 Struttura della RAM Bit organizzati in registri bit bit 0 Registro è a 16, 32 o 64 bit Ogni registro ha un suo indirizzo Esempio:... 64MByte di RAM ca. 64 milioni di byte 2^ ca.16 milioni di registri da 32 bit (2 24 registri)
84 Rappresentazione delle Informazioni
85 Rappresentazione delle Informazioni Tutte le informazioni sono rappresentate attraverso sequenze di bit Numero -57 su 16 bit è Carattere A su 8 bit è
86 Rappresentazione delle Informazioni Tutte le informazioni sono rappresentate attraverso sequenze di bit Numero -57 su 16 bit è Carattere A su 8 bit è Opportune codifiche per rappresentare strutture dati più complesse
87 Rappresentazione delle Informazioni
88 Rappresentazione delle Informazioni Una codifica (o codice) è un insieme di regole per rappresentare oggetti con altri oggetti In questo caso: lettere, numeri, immagini, attraverso sequenze di bit
89 Rappresentazione delle Informazioni Una codifica (o codice) è un insieme di regole per rappresentare oggetti con altri oggetti In questo caso: lettere, numeri, immagini, attraverso sequenze di bit Interazione con il calcolatore: L utente ha l impressione di lavorare con oggetti familiari (e.g., parole, cifre) Rappresentazione interna in forma di bit
90 Rappresentazione dei Numeri
91 Rappresentazione dei Numeri Rappresentazione dei numeri interi positivi Rappresentazione posizionale in base 2 Semplice (simile a quella dei numeri decimali): ogni bit è una cifra
92 Rappresentazione dei Numeri Rappresentazione dei numeri interi positivi Rappresentazione posizionale in base 2 Semplice (simile a quella dei numeri decimali): ogni bit è una cifra Rappresentazione dei numeri interi relativi Codifica in complemento a 2 Regole complesse
93 Rappresentazione dei Numeri
94 Rappresentazione dei Numeri Rappresentazione dei numeri reali Codifica in virgola mobile
95 Rappresentazione dei Numeri Rappresentazione dei numeri reali Codifica in virgola mobile Il numero viene rappresentato attraverso due altri numeri: mantissa ed esponente N = m 2 e, con 1 /2 m < 1
96 Rappresentazione dei Numeri Rappresentazione dei numeri reali Codifica in virgola mobile Il numero viene rappresentato attraverso due altri numeri: mantissa ed esponente N = m 2 e, con 1 /2 m < 1 es: 2048 = = 1 /2 2 12
97 Rappresentazione dei Numeri Rappresentazione dei numeri reali Codifica in virgola mobile Il numero viene rappresentato attraverso due altri numeri: mantissa ed esponente N = m 2 e, con 1 /2 m < 1 es: 2048 = = 1 / viene rappresentato mettendo assieme la rappresentazione di 1 /2, ovvero (0.1)2, e la rappresentazione di 12, ovvero (1100)2
98 Considerazioni
99 Considerazioni Numeri di tipo diverso vengono rappresentati in modo completamente diverso
100 Considerazioni Numeri di tipo diverso vengono rappresentati in modo completamente diverso La rappresentazione in virgola mobile è esponenziale (i valori crescono rapidamente)
101 Considerazioni Numeri di tipo diverso vengono rappresentati in modo completamente diverso La rappresentazione in virgola mobile è esponenziale (i valori crescono rapidamente) La maggioranza dei numeri reali non possono essere rappresentati in modo esatto
102 Considerazioni Numeri di tipo diverso vengono rappresentati in modo completamente diverso La rappresentazione in virgola mobile è esponenziale (i valori crescono rapidamente) La maggioranza dei numeri reali non possono essere rappresentati in modo esatto La precisione dei numeri reali rappresentati è maggiore per numeri piccoli, e bassa per numeri (in valore assoluto) grandi
103 Rappresentazione dei Caratteri
104 Rappresentazione dei Caratteri Codice ASCII (American Standard Code for Information Interchange) a 7 bit
105 Rappresentazione dei Caratteri Codice ASCII (American Standard Code for Information Interchange) a 7 bit Ad ogni carattere è associato un numero tra 0 e 2 7 = 127
106 Rappresentazione dei Caratteri Codice ASCII (American Standard Code for Information Interchange) a 7 bit Ad ogni carattere è associato un numero tra 0 e 2 7 = 127 Nota bene: le cifre (0, 1,..., 9) ed i caratteri speciali (es: +) sono caratteri Carattere Valore numerico Valore in binario A
107 Rappresentazione dei Caratteri
108 Rappresentazione dei Caratteri Limiti del codice ASCII a 7 bit
109 Rappresentazione dei Caratteri Limiti del codice ASCII a 7 bit Numero di caratteri rappresentabili molto basso (non include lettere accentate)
110 Rappresentazione dei Caratteri Limiti del codice ASCII a 7 bit Numero di caratteri rappresentabili molto basso (non include lettere accentate) Codice ASCII a 8 bit, o Extended ASCII Ad ogni carattere è associato un numero tra 0 e 255 Caratteri rappresentabili degli alfabeti occidentali
111 Rappresentazione dei Caratteri Limiti del codice ASCII a 7 bit Numero di caratteri rappresentabili molto basso (non include lettere accentate) Codice ASCII a 8 bit, o Extended ASCII Ad ogni carattere è associato un numero tra 0 e 255 Caratteri rappresentabili degli alfabeti occidentali Al giorno d oggi codice UNICODE (16 bit o superiore) prevede alfabeti non occidentali, e.g., arabo, giapponese, devangari, cirillico, etc.
112 Extended ASCII
113 Extended ASCII
114 Extended ASCII
115 Extended ASCII
116 Memorie
117 Memorie La RAM è volatile, non mantiene i dati in assenza di tensione elettrica La dimensione è ridotta, nell ordine dei GB (1-20 GB)
118 Memorie La RAM è volatile, non mantiene i dati in assenza di tensione elettrica La dimensione è ridotta, nell ordine dei GB (1-20 GB) La memoria di massa, al contrario, è persistente La dimensione è notevolmente superiore, arrivando ai TB (200 GB-2000 GB)
119 Memorie La RAM è volatile, non mantiene i dati in assenza di tensione elettrica La dimensione è ridotta, nell ordine dei GB (1-20 GB) La memoria di massa, al contrario, è persistente La dimensione è notevolmente superiore, arrivando ai TB (200 GB-2000 GB) La RAM è molto veloce (nanosecondi) La memoria di massa è lenta (millisecondi)
120 Hardware & Software
121 Hardware & Software Il software è un insieme di programmi eseguiti dal sistema hardware Hardware
122 Hardware & Software Il software è un insieme di programmi eseguiti dal sistema hardware Software di base (sistema operativo, e.g., Windows, MacOS X, Linux) Software di base Hardware
123 Hardware & Software Il software è un insieme di programmi eseguiti dal sistema hardware Software di base (sistema operativo, e.g., Windows, MacOS X, Linux) Software applicativo (e.g., Word, un browser, i programmi da voi scritti) Software applicativo Software di base Hardware
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