Prof. Marco Mezzalama

Architettura degli elaboratori

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Software applicativo

Software di sistema

Linguaggio Assembler

Organizzazione del computer

Progetto di VLSI/circuiti/logica

Progetto del dispositivo

Fisica del semiconduttore/materiali

Nostro livellodi interesse

Livelli crescenti

di astrazione

Instruction set architecture

software

hardware

Applicazioni di rete

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Modello base di architettura informatica

Memoria

CentralProcessing

Unit

Input/Output

dischitastiera/mousereteEcc.

(1) programma caricato in memoria

(2) CPU legge le istruzioni ed i dati dalla memoria, esegue le istruzioni e scrive i risultati in memoria

(3) Risultati in output

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Microprocessore

Unità di

controlloUnità didecodif. istruz.

Unità digestioneindirizzi

Unità digestione

BUS

UNITA’ ESECUTIVA

ALU Registri

DBUSABUS

CBUS

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F D E F D E F D E F D E

FetchDecodifica

Esecuzione

Istruzione i-esima

i -1 i i + 1 i + 2 i + 3

t

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Clock interno e di sistema

Interfaccia

verso

BUS

100MHz

ALU

Registri

2 GHz

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Disaccoppiare i bus di sistema (BIU) dalla cpu mediante buffer:

• Coda di prefetch• cache

Aumentare il parallelismo di esecuzione:

• Pipeline• Architettura superscalare

MigliorareLe

prestazioni!

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F D E

i -1 i

i + 1

i + 2

t

F D E

F D E

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Architettura IA-16 e IA-32

IA-16

•Indirizzamenti su 16 bit (offset)•Registri 8, 16 bit•Nativa su 8086 e 286

IA – 32

•Indirizzamenti su 16, 32 bit (offset)•Registri 8,16,32 bit•Nativa su 386,486, pentium

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Architettura IA-32

PROTECTED MODE

È il modo nativo del pentium in cui tutte le funzionalità architetturali sono disponibiliAmbiente di Windows NT, 2000, xp

REAL MODE

Realizza la modalità 8086 in modello IA – 16Ambiente di MS-DOSÈ attivo all’avvio del processore

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Architettura IA-32

VIRTUAL 8086 MODE

Emulazione in modo protetto dell’ambiente real IA-16Impiegato in Win per emulare su più task il mondo DOS

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Microprocessori INTEL 80x86

8088/8086MIPS: 0.33 (5 MHz)Transistors: 29.000

80286MIPS: 3 (12 MHz)

Transistors: 134.000

80386MIPS: 11 (33 MHz)

Transistors: 275.000

80486MIPS: 41 (50 MHz)

Transistors: 1.200.000

PentiumMIPS: 100+ (66 MHz)

Transistors: 3.000.000+

1979

1982

1985

1989

1993

IA _ 16

IA _ 32

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Pentium 32 bit - (166 MHz)

Transistors: 3.000.000+

19931993

Pentium II32 bit - 450 MHz

Transistors: 7.000.000+

19981998

Pentium PRO32 bit - 200 MHz

Transistors: 7.000.000+

19951995

ITANIUM - IA 64

Microprocessori INTEL 80x86

Pentium IV32/64 bit – 3 GHz

Transistors: 50.000.000

20002000

IA _ 32

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TYPE YEAR D/A bus L1 cache System CLK

CPU CLK

8086 1978 16720 4.77 -8 4.77-8

386 1985 32/32 16-33 16-33

486 1992 32/32 8 25-50 50-100

Pentium 1993 64/32 8+8 60 200

Pentium pro

1995 64/32 8+8 66 200

Pentium II

1998 64/36 16+16 66/100 450

Pentium IV

2000 64/36 12+8+L2 300 2500

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ARCHITETTURA BASE DI UN PC

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Il modello PC

8259 8237

Processore (CPU, NPU)MMemoria(DRAM, ROM)

Control chip(interr., dma)

8255 8254 8250 6845 nP765

ParallelPortcontrol

Timer UARTSLOT

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tastiera/mouse

Bus

L2 cache

L1D-cache

CPU

MemoriaInput/

Output

dischi

reteecc.

istruzioni operandi

L1 I-cache

Microprocessore

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Architettura del PC

BUS veloce(PCI)

BUS lento(ISA)

CPU

Coproc

DRAM Cache(L2)

clock Cache(L1)

BUS veloce(AGP)

LAN

Host bus