areeweb.polito.it · Web viewIl bus che collega dispositivi interni all’elaboratore è indicato...

Teoria – Architettura del calcolatore

Domanda 3 – Esame del 4.2.2013 – Turno BCome si può determinare la quantità massima di memoria di sistema (memoria centrale) che può essere installata su di un elaboratore?

[Capire l’informatica 4.6 p.86]

Il numero di bit, o segnali, che costituisce il bus degli indirizzi è stabilito a priori ed è pari alla massima capacità di memoria per una data classe di elaboratori.

Se il bus degli indirizzi è formato da 16 bit, il numero massimo di celle di memoria indirizzabili sarà 216, pari a 64K. Se ogni cella equivale ad un byte, avremo una capacità massima di memoria pari a 64 kB. Nel caso di bus degli indirizzi di 32 bit si avrà una memoria massima pari a 4GB.

Domanda 3 – Esame del 4.2.2013 – Turno C

Descriverne brevemente le funzionalità dell’unità di controllo.

[Capire l’informatica, 4.4, p.81] L’unità di controllo presiede alla corretta esecuzione e temporizzazione di tutte le operazioni della CPU e indirettamente dell’elaboratore stesso. Per eseguire il programma, l’unità di controllo estrae dalla memoria centrale una istruzione per volta, decodifica la sequenza binaria e ne interpreta il comando. Infine genera l’opportuna sequenza di segnali per i circuiti che ne attuano l’esecuzione.

Domanda 2 – Esame del 3.9.2013 – Turno B/A

Si supponga di avere un address bus (Abus) da 32 bit e un data bus (Dbus) da 64 bit. Indicare la massima quantità di memoria fisica che è possibile installare nell’elaboratore.

Risposta

32 GigaByte

Passaggi più significativi per arrivare al risultato

2|ABus|×|DBus|bit

232× 64bit=22 ×230 ×8 Byte=32GByte

230=1 Giga64 bit=8 Byte

Domanda 2 – Esame del 3.9.2013 – Turno B/B

Si supponga di avere un address bus (Abus) da 20 bit e un data bus (Dbus) da 16 bit. Indicare la massima quantità di memoria fisica che è possibile installare nell’elaboratore.

Risposta

2 MegaByte


2|ABus|×|DBus|bit

220× 16 bit=220 ×2Byte=2MByte

220=1 Mega16 bit=2Byte

Domanda 3 – Esame del 3.9.2013 – Turno C/A

Spiegare brevemente gli standard utilizzati nei calcolatori per rappresentare i caratteri.

[Capire l’informatica, 2.8, p.30]

Con l’avvento dei computer venne inizialmente utilizzato per la rappresentazione dei caratteri lo standard ASCII precedentemente definite per l’uso nelle telescriventi. Il codice ASCII utilizzava 7 bit per rappresentare le lettere dell’alfabeto inglese oltre ad un certo numero di caratteri di controllo come il comando di avanzare di una riga o di andare a capo. Nei computer, che operano a 8 bit, il bit aggiuntivo che permette di estendere da 127 a 256 gli elementi del codice, fu adoperato in vari modi.

Con la diffusione mondiale degli elaboratori, sorse la necessità di gestire vari simboli non presenti nell’alfabeto inglese. Dal 1992 il consorzio Unicode definì uno standard, detto Unicode, che codifica su 2 byte una gran varietà di sistemi di scrittura ed è lo standar raccomandato per le email.

Domanda 3 – Esame del 13.7.2012 – Turno A/A

Descrivere brevemente le caratteristiche di un bus.


L’informazione all’interno di un elaboratore viaggia su speciali autostrade, chiamate bus, che collegano le diverse unità. Si tratta di un gruppo di piste sul circuito stampato utilizzate per trasportare segnali elettrici che rappresentano i bit.

Su un bus è possibile trasferire un solo dato per volta. L’ampiezza del bus, cioè il numero di piste di cui è composto, determina il numero di bit di ciascun dato che viene trasferito. La frequenza del bus, definisce il numero di dati che il bus è in grado di trasferire in un secondo. Moltiplicando i valori della frequenza e dell’ampiezza si ottiene la velocità del bus espressa in bit al secondo.

Domanda 3 – Esame del 13.7.2012 – Turno A/B

Descrivere brevemente le caratteristiche principali della memoria RAM.


La memoria central è l’unità destinata ad accogliere I programmi e I dati inseriti nel calcolatore. Può essere realizzata con dispositivi diversi. Le memorie RAM (Random Access Memory) permettono la lettura e la scrittura in qualsiasi locazione con un tempo di accesso indipendente dalla sua posizione. Esse sono di tipo volatile: l’informazione contenuta nelle celle è persa se manca l’alimentazione.


Spiegare brevemente che cos’è un clock di sistema e qual’è la sua unità di misura.


Descrivere brevemente l’architettura di un elaboratore.


Un calcolatore è costituito sostanzialmente da Quattro moduli fondamentali interagenti attraverso un sottosistema di collegamento (bus). L’unità centrale di elaborazione (CPU) che è il cervello del computer e svolge le funzioni di esecuzione delle singole istruzioni, esegue i calcoli aritmetici e presiede al funzionamento complessivo dell’elaboratore. L’unità di memoria, che contiene le istruzioni e i dati. L’unità di ingresso, costituita dai dispositivi mediante i quali vengono introdotti i dati nell’elaboratore (es. tastiera e mouse). L’unità di uscita, costituita dai dispositivi mediante i quali vengono trasferiti i dati interni al mondo esterno (es. schermo e stampanti).

Domanda 3 – Esame del 13.7.2012 – Turno C/BDescrivere le caratteristiche principali di una CPU.


La CPU si compone di tre moduli fondamentali. L’unità aritmetica (ALU), esegue le somme, sottrazioni, moltiplicazioni e divisioni tra i numeri, le operazioni logiche e altre elaborazioni sui dati. I registri, che sono una unità di memoria ad altissima velocità di accesso, interna alla CPU e contengono i dati di immediato impiego evitando di doverli reperire sempre dalla memoria con un inutile dispendio di tempo. Attualmente le CPU più evolute contengono circa una ventina di registri a 64 bit. L’unità di controllo che presiede alla corretta esecuzione e temporizzazione di tutte le operazioni della CPU e, indirettamente, dell’elaboratore stesso.


Si supponga di utilizzare un microprocessore in cui gli interi sono codificati su 16 bit. Qual è il numero minimo di byte occupati dalla struttura in memoria?

struct studente {char Nome [20];char Cognome [20]char Matricola [6];int Eta;

}

Risultato

48 Byte


char = 1 Byteint = 16 bit = 2 Byte

20 + 20 + 6 + 2 = 48 Byte


Spiegare brevemente che cosa si intende per parallelismo di una memoria.----------------------------------------

Domanda 2 – Esame del 26.6.2012 – Turno A/B

Si supponga di utilizzare un microprocessore in cui gli interi sono codificati su 32 bit. Qual è il numero minimo di byte occupati dalla struttura in memoria?

struct studente {char Nome [30];char Cognome [30]char Matricola [6];int Eta;

}

Risultato

70 Byte


char = 1 byteint = 32 bit = 4 byte

30 + 30 + 6 + 4 = 70 Byte


Si supponga di utilizzare un microprocessore in cui i float sono codificati su 32 bit. Qual è il numero minimo di byte occupati dalla struttura in memoria?

struct dipendente {char Nome [16];char Cognome [16]char Cod_INPS [8];char DataAssunzione [8];

float Stipendio;}

Risultato

52 Byte


char = 1 Bytefloat = 32 bit = 4 Byte

16 + 16 + 8 + 8 + 4 = 52 Byte


Descrivere il ciclo macchina base di un elaboratore. E' consigliato corredare la spiegazione con un'illustrazione grafica del ciclo macchina.

[Capire l’informatica, 4.4.3, p.81]Il ciclo base di un elaboratore è costituito da tre fasi: il prelevamento di una istruzione dalla memoria centrale, l’interpretazione dell’istruzione e la generazione dell’opportuna sequenza di segnali per i circuiti che ne attuano l’esecuzione.


Si supponga di utilizzare un microprocessore in cui i double sono codificati su 64 bit. Qual è il numero minimo di byte occupati dalla struttura in memoria?struct artista {

char Nome [16];char Cognome [16]char opere [16][32];double indice-popolarità;

}

Risultato

552 Byte


char = 1 Bytedouble = 64 bit = 8 Byte

char opere[16][32] = 16 vettori di 32 char ciascuno

16 + 16 + 16x32 + 8 = 552 Byte


Che cos'è il BUS di sistema? Quali sono le sue funzioni?


L’informazione all’interno di un elaboratore viaggia su speciali autostrade, chiamate bus, che collegano le diverse unità. Si tratta di un gruppo di piste sul circuito stampato utilizzate per trasportare segnali elettrici che rappresentano i bit.

Il bus che collega dispositivi interni all’elaboratore è indicato con il termine di bus di sistema per distinguerlo da altri tipi di bus che servono a collegare dispositivi periferici. Poiché o segnali che due dispositivi si scambiano hanno significati diversi, si suole suddividere un bus in tre gruppi di segnali a seconda della natura dell’informazione trasportata. Bus dei dati, adibito al trasferimento di dati tra due unità. Bus degli indirizzi, utilizzato per indicare l’indirizzo dell’unità interessata all’operazione (es. cella di memoria). Bus dei segnali di controllo, su cui sono inviati i comandi che la CPU impartisce alle altre componenti del sistema.


Si supponga di utilizzare un microprocessore in cui i float sono codificati su 32 bit.

#define N 10typedef struct Conto{

char IBAN [27];float estrattoContoMensile [12];

} ContoCorrente;ContoCorrente cc_decennale[N];

Qual è il numero minimo di byte occupati dalla struttura dati cc_decennale[N] in memoria?

Risultato

750 Byte


char = 1 Bytefloat = 32 bit = 4 ByteN = 10

struct conto = 27 + 12x4 = 75 Byte

cc_decennale = 10 x 75 = 750 Byte


Disegnare l’architettura di un elaboratore mediante i blocchi fondamentali. Descrivere brevemente ogni singolo blocco.


Un calcolatore è costituito sostanzialmente da Quattro moduli fondamentali interagenti attraverso un sottosistema di collegamento (bus). L’unità centrale di elaborazione (CPU) che è il cervello del computer e svolge le funzioni di esecuzione delle singole istruzioni, esegue i calcoli aritmetici e presiede al funzionamento complessivo dell’elaboratore. L’unità di memoria, che contiene le istruzioni e i dati. L’unità di ingresso, costituita dai dispositivi mediante i quali vengono introdotti i dati nell’elaboratore (es. tastiera e mouse). L’unità di uscita, costituita dai dispositivi mediante i quali vengono trasferiti i dati interni al mondo esterno (es. schermo e stampanti).

Domanda 1 – Esame del 26.6.2012 – Turno C/B

Si supponga di utilizzare un microprocessore in cui i float sono codificati su 32 bit.#define M 24typedef struct F{ char Piva [10]; char data [8]; float ImportoNetto; float IVA;} Fattura;Fattura ff_clienti[M];Qual è il numero minimo di byte occupati dalla struttura dati ff_clienti[M] in memoria?

Risultato

624 Byte


char = 1 Bytefloat = 32 bit = 4 ByteM = 24

struct F = 10 + 8 + 4 + 4 = 26 Byte

ff_clienti = 24 x 26 = 624 Byte

Domanda 3 – Esame del 26.6.2012 – Turno C/B

Disegnare l’architettura di una “Central Processing Unit (CPU)” in un elaboratore mediante i blocchi fondamentali. Descrivere brevemente ogni singolo blocco.[Capire l’informatica, 4.4, p.80]

La CPU si compone di tre moduli fondamentali. L’unità aritmetica (ALU), esegue le somme, sottrazioni, moltiplicazioni e divisioni tra i numeri, le operazioni logiche e altre elaborazioni sui dati. I registri, che sono una unità di memoria ad altissima velocità di accesso, interna alla CPU e contengono i dati di immediato impiego evitando di doverli reperire sempre dalla memoria con un inutile dispendio di tempo. Attualmente le CPU più evolute contengono circa una ventina di registri a 64 bit. L’unità di controllo che presiede alla corretta esecuzione e temporizzazione di tutte le operazioni della CPU e, indirettamente, dell’elaboratore stesso.

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