2.3 Informatica1 Uni Fe L.P

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1Luigi Puzone © Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 2.3 Architettura elaboratori

Informatica 1

ing. Luigi Puzone

Hardware e Software


Architettura di un elaboratore…

Architettura

organizzazione logica dei componenti interni della macchina

modo in cui questi componenti cooperano per eseguire operazioni più o meno complesse.

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L’architettura di una macchina potràessere dedotta dalla conoscenza della struttura interna e dal modo in cui èpossibile far cooperare le unità fisiche tramite alcune istruzioni, che definiscono il linguaggio macchina

…Architettura di un elaboratore…


…Architettura di un elaboratore

• I computer moderni, dai palmari ai mainframe hanno tutti un’architettura interna che deriva da una macchina ideale chiamata

macchina di Von Neumann

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Macchina di von Neumann

Input Memoria Output

CPU

Schema di principio della macchina di Von Neumann



Input

Memoria

Output

CPU

Schema di principio della macchina di Von Neumann:

Bus di comunicazione

BUS

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• Il BUS è il canale di comunicazione che connette la CPU A TUTTI GLI ELEMENTI

• Il blocco denominato Input serve ad immettere i dati iniziali ed il programma in Memoria,

• la CPU (sigla inglese dalle iniziali di Central Processing Unit) è il blocco funzionale in cui vengono eseguite le elaborazioni,

• la Memoria è un dispositivo in grado di memorizzare i dati in ingresso/uscita

• Il blocco Output è il dispositivo mediante il quale sono resi disponibili i dati in uscita, per esempio su schermo video.



La memoria è quel componente del calcolatore in grado di svolgere la funzione di memorizzare.

Dovranno poter essere memorizzati:

•i programmi da eseguire

•i dati sui quali il calcolatore deve operare

•i risultati intermedi delle elaborazioni

•i risultati finali delle elaborazioni

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Input

Memoria

Output

CPU

Schema di principio della macchina di Von Neumann:

Bus di comunicazione

BUS

ALU CU



• ll processore (CPU Central Processing Unit) esegue i singoli passi di un programma e comunica attraverso le linee di comunicazione (il BUS) con la memoria e con le di ingresso/uscita.

• Le componenti fondamentali della cpu sono:

– unità di controllo;

– unità aritmetico-logica.

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• L’unità di controllo:

– organizza e gestisce l’elaborazione dei dati;

– controlla il funzionamento delle altre componenti del computer;

• l’unità aritmetico-logica:

– esegue i calcoli aritmetici e le operazioni logiche.


Macchina di von Neumann• Le unità di ingresso/uscita (spesso

indicate come unità di input/output, spesso abbreviato in unità di I/O) hanno il ruolo di introdurre i dati nell’elaboratore e di emetterli all’esterno.

• Sono unità di questo tipo la tastiera, la stampante, il video e tutte quelle unitàaccessorie che hanno il ruolo di comunicazione tra la macchina e l’uomo che la utilizza.

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Macchina di von Neumann• Tra le unità di input, la tastiera consente di

immettere dati e programmi nell’elaboratore, oppure di formulare richieste o impartire istruzioni alla macchina. Dati e programmi possono essere inseriti nell’elaboratore anche tramite altre unità di input quali dischi magnetici, lettori ottici, ecc.

• Le unità di output riportano i risultati delle elaborazioni nella forma desiderata dall’utente stampata, video, magnetica, ecc.); le piùcomuni sono il video, la stampante e le unità a dischi.


Macchina di von NeumannRicapitolando:

• La Macchina di von Neumann è uno schema ideato dal matematico John von Neumann.

Lo schema si basa su quattro componenti fondamentali:

• CPU o unità di lavoro che si divide a sua volta in – Unità di calcolo o ALU – Unità di controllo

• Unità di memoria, intesa come memoria di lavoro o memoria principale (RAM, Random Access Memory)

• Unità di input, tramite la quale i dati vengono inseriti nel calcolatore per essere elaborati

• Unità di output, necessaria affinché i dati elaborati possano essere restituiti all'operatore

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Macchina di von Neumann• In questa schematizzazione sintetica quando si

parla di unità di memoria si intende la memoria principale,

• le memorie di massa sono considerate dispositivi di I/O.

• Il motivo di ciò è innanzitutto storico, in quanto negli anni Quaranta non esistevano ancora hard disk, CD-ROM e i nastri magnetici,

• I dati da elaborare sono comunque caricati in RAM, (anche se provengono da tastiera o da hard-disk).


Leggi di Moore e di Joy…

•Legge di Moore: Il numero di transistor che riusciamo a integrare su un circuito cresce in modo tale da raddoppiare ogni 18 mesi

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…Leggi di Moore e di Joy

• In generale la crescita del jnumerio di transistor integrabili questo comporta un incremento della velocità ed efficienza dei processori e delle macchine.

• legge di Joy: numero di istruzioni eseguibili su un elaboratore cresce secondo la seguente formula:

MIPS=2(anno-1984)

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