Fondamenti di Informatica - 1

Prof. B.Buttarazzi

A.A. 2011/2012

05/04/2012 2

Sommario• Architetture del Calcolatore e sue componenti

principali

• Macchina di Von Neumann

– CPU

– L‟unità aritmetico logica

– La memoria centrale

• Il funzionamento della Macchina di Von Neumann

• Linguaggio macchina

• Linguaggio Assembler

Architettura dei Calcolatori Elettronici

L‟architettura della maggior parte degli calcolatori elettronici

adotta il modello della macchina di Von Neumann.

John von Neumann (1903-1957) matematico di origini ebraiche nato in Ungheria

ed emigrato negli Stati Uniti, nel 1946 realizzò il primo elaboratore fondato sull‟

idea di “programma memorizzato”, contenente tutte le istruzioni operative,

immagazzinate sotto forma di codice binario.

John von Neumann: First Draft of a Report on the EDVAC, Moore School of Electrical Engineering, University of

Pennsylvania, June 30, 1945

Il primo documento che descrive una macchina elettronica nella cui memoria vengono registrati dati e

programma

Macchina di Von Neumann

La macchina di Von Neumann che consiste di 4 elementi

funzionali:

1. Processore oCPU (Central Processing Unit) unità di

elaborazione centrale ( a sua volta suddivisa in CU e ALU);

2. Memoria centrale;

3. Un insieme di interfacce ingresso/uscita dati (I/O) per il

collegamento delle unità periferiche;

4. BUS (il canale di comunicazione tra i dispositivi ).

Macchina di Von Neumann

CU

ALU

Memoria

Centrale

CPUPeriferiche

di I/O

Interfacce di

I/O

Bus

Macchina di Von Neumann

CU

ALU

Memoria

Centrale

CPUPeriferiche

di I/O

Interfacce di

I/O

Bus

Il Processore o CPU è la componente più complessa del computer.Ha il compito di elaborare i dati secondo le indicazioni ricevute dal programma presente in memoria tramite appositi comandi (istruzioni). La CPU è composta da un‟unità di controllo (CU), e da un‟unità aritmetico logica (ALU).

Macchina di Von Neumann

CU

ALU

Memoria

Centrale

CPUPeriferiche

di I/O

Interfacce di

I/O

Bus

Accoglie dati e

programmi da elaborare

E‟ un “passaggio

obbligato” per le

informazioni da e verso

le periferiche (le

operazioni che

comportano I/O)

Macchina di Von Neumann

CU

ALU

Memoria

Centrale

CPUPeriferiche

di I/O

Interfacce di

I/O

Bus

Le Interfacce di I/O

forniscono il

collegamento verso le

periferiche che

permettono lo scambio

di informazioni tra il

computer e il mondo

esterno (I/O)

Macchina di Von Neumann

CU

ALU

Memoria

Centrale

CPUPeriferiche

di I/O

Interfacce di

I/O

Bus

Realizza il

collegamento tra gli

elementi funzionali

CPU – Central Processing UnitIl Processore o CPU è la componente più complessa del computer.

Ha il compito di elaborare i dati secondo le indicazioni ricevute dal programma presente in memoria tramite appositi comandi (istruzioni).

La CPU è composta da un‟unità di controllo (CU), e da un‟unità aritmetico logica (ALU).

CPU 11

La CPU (Processore) e‟ composta da due sottosistemi:

CU–(Unità di Controllo) -

Parte di Controllo: Controlla il sequenziamento e l‟esecuzione delle istruzioni generando i segnali di controllo

ALU + registri (Unita‟ di Elaborazione Dati )–

Parte Operativa: Esegue le istruzioni

– ALU

• Esegue operazioni logico aritmetiche sui dati provenienti dalla Memoria Centrale

– Program Counter (PC)– Indirizzo Prossima Istruzione

– Instruction Register (IR)– Codice Istruzione da eseguire

CPU – Central Processing Unit

CU- Control Unit

L‟unità di controllo coordina e controlla l‟esecuzione dei comandi

impartiti alla CPU. Gestisce il reperimento di dati e istruzioni dalla

memoria centrale ed il loro collocamento in apposite locazioni, dette

registri, per poter essere elaborati dall‟ALU.

I comandi vengono interpretati secondo regole ben precise per ogni tipo di

microprocessore.

Dopo che l‟ALU ha elaborato i dati, è di nuovo la CU che si occupa di

copiare i risultati nella memoria RAM.

ALU – Arithmetic Logical Unit

E‟ il componente più importante dell‟intero processore in quanto elabora,

nel vero senso della parola, i dati provenienti dalla memoria.

Il compito di questa unità è unicamente quello di eseguire i calcoli, le

operazioni logiche e di confronto richieste dall‟unità di controllo.

+ - * / AND OR NOT < > = <>

Macchina di Von Neumann

CU

ALU

Memoria

Centrale

CPUPeriferiche

di I/O

Interfacce di

I/O

Bus

CPU

4/5/2012 17

Memoria CentraleDal punto di vista funzionale la memoria centrale è:

un insieme finito di locazioni (celle o registri) di uguali

dimensioni;

ogni locazione di memoria consta di n bit, ciascuno dei quali

può rappresentare una informazione binaria, ovvero una

informazione che può assumere solo i valori 0 e 1;

ogni locazione è caratterizzata da un indirizzo e dal contenuto;

si chiama indirizzo di una locazione la posizione che questa

occupa nella memoria rispetto alla prima locazione che ha

indirizzo zero;

il contenuto di una locazione ovvero l'informazione in essa

registrata si chiama parola di memoria.

0010 000000000111

0010 000000001000

0000 000000000111

0110 000000001000

0001 000000001000

0011 000000001000

0101 000000001000

0000 000000000000

0010 000000000111

0010 000000001000

0000 000000000111

0110 000000001000

0001 000000001000

0011 000000001000

0101 000000001000

0000 000000000000

0000 000000000000

0

1

2

3

4

5

6

7

indirizzo 3 bit

Contenuto 8 bit – 1 byte

Indirizzi da

0 a 23-1=7

MAR=4

MDR=00010100

Memoria con 23=8 locazioni di 8 bit

Capacità = 8*8= 64 bit

0 01

0 0 1 0 10 000 0 0 1 0 1 0 0

indirizzo 6 bit

Contenuto a 8 bit -1byte

Indirizzi

da 0 a

26-1=63

MAR=7

MDR=01010101

Memoria con 26= 64 locazioni di 8 bit

Capacità = 64 byte

1 0 1 0 10 10

0

1

2

3

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

26-1

0 0 1 1 10

0 1 0 1 0 1 0 1

4/5/2012 21

Memoria

La memoria centrale è caratterizzata:

• dal numero totale di locazioni

• dalla dimensione (numero di elementi) di

ciascuna locazione

Caratteristiche della memoria

centrale• La memoria centrale è caratterizzata dalla dimensione della parola, la lunghezza

di una parola di memoria può essere 8,16,32,64 bit, e dalla capacità ovvero dal numero totale di locazioni di memoria.

• Poiché la dimensione della parola di memoria può variare da calcolatore a calcolatore, ma comunque è un multiplo del byte, la capacità della memoria si misura in multipli del byte.

• Sono multipli del byte: il Kilo byte rappresentato dal simbolo KB, il Mega byte (MB), il Giga byte (GB), il Tera byte (TB).

• I termini Kilo, Mega, Giga e Tera vengono associati alle seguenti potenze di 2:

• 1KB = 210 = 1024 103 (mille) byte 1MB = 220 = 1024 K 106 (un milione) byte 1GB = 230 = 1024 M 109 (un miliardo) byte 1TB = 240 = 1024 G 1012 (mille miliardi) byte

4/5/2012 23

Operazioni sulla memoria centrale

• Alla memoria centrale si accede per effettuare operazioni di

lettura o scrittura.

• Ciascuna locazione di memoria può essere selezionata specificando,

nel registro degli indirizzi (MAR Memory Address Register), il suo

indirizzo ossia la sua posizione rispetto alla prima cella di memoria,

a cui viene attribuita per convenzione l'indirizzo zero.

4/5/2012 24

Indirizzamento della memoria centrale

• L'indirizzamento di una locazione di memoria consiste nel selezionare

elettricamente la locazione relativa all'indirizzo specificato.

Se il (MAR) registro degli indirizzi ha k bit può indirizzare 2k celle di memoria i

cui indirizzi variano da 0 a 2k-1.

In particolare con un MAR di 10 bit si possono indirizzare 210 ovvero 1024

locazioni di memoria.

4/5/2012 25

Lettura della memoria centrale

La lettura di una locazione di memoria consiste nel trasferimento fisico dei byte che costituiscono la locazione dalla memoria alla unità centrale di processamento.

•Una operazione di lettura consiste nei seguenti passi:

si invia il comando di lettura sul bus di controllo

si scrive sul MAR l'indirizzo della locazione da leggere,

questo poi viene trasferito al bus degli indirizzi che trasporta l'indirizzo in memoria,

la quale trascorso il tempo d'accesso (in genere dell'ordine dei nanosecondi (nano=10-9)) scrive a sua volta sul bus dei dati il contenuto della locazione di memoria selezionata,

che successivamente viene inserita o caricata (load) nel registro dei dati (MDR Memory Data Register) restando così disponibile alla CPU.

0010 000000000111

0010 000000001000

0000 000000000111

0110 000000001000

0001 000000001000

0011 000000001000

0101 000000001000

0000 000000000000

0010 000000000111

0010 000000001000

0000 000000000111

0110 000000001000

0001 000000001000

0011 000000001000

0101 000000001000

0000 000000000000

0000 000000000000

4/5/2012 27

Scrittura nella memoria

centraleLa scrittura in una locazione di memoria consiste nel trasferimento fisico del contenuto del registro dei dati (MDR) nella cella di memoria selezionata tramite il registro MAR.

•Una operazione di scrittura consiste nei seguenti passi:

si invia il comando di scrittura sul bus di controllo

si scrive sul registro MDR il dato da inserire o immagazzinare in memoria (store),

si scrive sul MAR l'indirizzo della locazione da ricoprire (con il dato contenuto nel registro MDR),

questo poi viene trasferito al bus che trasporta l'indirizzo in memoria,

la quale trascorso il tempo di accesso scrive il dato che arriva dal bus dati nella locazione di memoria selezionata.

indirizzo a 6 bit

MAR=7

MDR=0101010101010101

Struttura di una Memoria centrale

0

0

1

2

3

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

26-1

0 0 1 1 10

0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

Leggi/Scrivi Dato a 16 bit

MEMORIEIl Computer per funzionare ha bisogno di memorizzare le informazioni

binarie attraverso degli elementi di archiviazione detti memorie.

•persistenza, capacità della memoria di memorizzare dati in modo

indipendente dal collegamento con la rete elettrica, viceversa le

memorie volatili ricordano le informazioni soltanto se alimentate;

•dimensione o capacità espressa nei multipli del Byte (vedi capitolo

precedente);

•tempo di accesso alle informazioni (espresso nei sottomultipli dei secondi);

•tipo di accesso ai dati: sequenziale o ad accesso diretto (o casuale);

•costo, influenzato dalla dimensione della memoria.

ACCESSO DIRETTO

Si ha accesso diretto (o casuale) ai dati quando,

ovunque sia l‟informazione richiesta, la si può

raggiungere immediatamente, senza dover

attraversare un percorso; questo è il caso della

memoria RAM e di dispositivi a disco quali Dischi

Fissi, CD, ecc..

ACCESSO SEQUENZIALE

Si ha accesso sequenziale ai dati quando,

per raggiungere l‟informazione richiesta, è

necessario scorrere tutte le informazioni

presenti fino a posizionarsi sul punto

richiesto. E‟ questo il caso dei dispositivi a

nastro quali Videocassette, Musicassette,

ecc..

testina nas

tro

TIPOLOGIE DI MEMORIAMEMORIA PRIMARIA o CENTRALE

Implementata da circuiti elettronici chiamati microchip e utilizzata direttamente dalla CPU.

Si divide in:• RAM: Random Access Memory

• ROM: Read Only Memory (contenente il BIOS)

• CACHE

MEMORIA SECONDARIA o DI MASSA

E‟ composta da unità di memorizzazione periferiche capaci di mantenere i dati nel tempo:

• DISCHI FISSI

• DISCHI REMOVIBILI

• UNITA’ DI BACKUP

TIPOLOGIE DI MEMORIAMEMORIA PRIMARIA o CENTRALE

Implementata da circuiti elettronici chiamati microchip e utilizzata direttamente dalla CPU.

Si divide in:• RAM: Random Access Memory

• ROM: Read Only Memory (contenente il BIOS)

• CACHE

MEMORIA SECONDARIA o DI MASSA

E‟ composta da unità di memorizzazione periferiche capaci di mantenere i dati nel tempo:

• DISCHI FISSI

• DISCHI REMOVIBILI

• UNITA’ DI BACKUP

più lenta della memoria

primaria ma permanente

MEMORIA CENTRALE

I dati e le istruzioni che devono essere elaborati

dalla CPU devono essere memorizzati nella

memoria centrale (diversi tipi).

Caratteristiche della memoria centrale:

• veloce

• volatile

• implementata con circuiti elettronici

MEMORIA RAM

Random Access Memory (memoria ad accesso casuale)

E‟ il principale tipo di memoria centrale.

Accesso casuale sta ad indicare che il processore impiega sempre lo stesso tempo per accedere a una qualsiasi (casuale) parte (locazione) della memoria.

La memoria RAM è una memoria volatile, ciò significa che quando si spegne il computer tutti i dati contenuti nella memoria RAM vengono persi.

La grandezza della RAM viene misurata in MegaByte; maggiore è la quantità di RAM, più spazio sarà disponibile per i dati sui quali può operare la CPU per l'elaborazione.

INDIRIZZAMENTO DELLA MEMORIA

Ogni cella della memoria è identificata da un numero,

chiamato indirizzo di memoria.

Ogni dato da memorizzare o già memorizzato deve avere una

precisa collocazione, rappresentata dal corrispondente

indirizzo.

In questo modo è possibile recuperare ogni dato memorizzato

all‟interno della memoria o decidere dove memorizzarlo,

indicandone l‟indirizzo.

Lo spazio di indirizzamento indica il massimo indirizzo di

memoria rappresentabile, ed è vincolato al numero di bit

utilizzati per rappresentare gli indirizzi di memoria.

Ad esempio, prevedendo 2 bytes (16 bit), l‟indirizzo massimo

rappresentabile sarà 65535 (il limite massimo di memoria

supportata dai vecchi computer a 16 bit).

INDIRIZZAMENTO DELLA MEMORIA

<dim. memoria> = =

= 1 MegaByte

Byte 1 x 220

<dim.memoria> = 2 <numero bit indirizzi> x <dim. cella>

Esempio:

numero bit indirizzi = 20 ; dimensione cella = 1 Byte

MEMORIA ROMRead Only Memory (Memoria a sola lettura)

E‟ un tipo di memoria a sola lettura contenente dati e istruzioni che non possonoessere modificati.

Il computer può soltanto leggere le informazioni (istruzioni di base checoordinano il funzionamento del PC e non sono modificabili dall‟utente) dallaROM, ma non può scriverci sopra.

In questa memoria si trovano i programmi che servono per l‟avvio della macchina, i cosiddetti programmi di sistema e il BIOS (Basic Input Output System) sistema di base per il controllo di entrata ed uscita.

MEMORIA CACHELa memoria cache (cacher:nascondere … la ‘lentezza’ della memoria) è

un tipo di memoria adibita esclusivamente a contenere i

dati che la CPU deve elaborare, molto più veloce della

RAM nel reperimento e nella memorizzazione dati in

quanto adiacente alla CPU (nei processori di ultima

generazione la memoria cache è collocata all’interno del

processore stesso per ottimizzarne le prestazioni)

4/5/2012 41

Un programma eseguibile dalla macchina di Von

Neumann consiste in una lista di istruzioni registrate

in memoria centrale, che devono essere eseguite una

alla volta secondo l'ordine specificato nel

programma fino a quando non si incontra

un‟istruzione di controllo, la quale può alterare il

flusso sequenziale stabilendo il numero d‟ordine

della successiva istruzione da eseguire.

Il funzionamento della

Macchina di Von Neumann

Nell‟esecuzione di un Programma, la CPU opera in

modo ciclico, ripetendo fino alla terminazione del

Programma almeno queste tre fasi (azioni atomiche):

• Lettura (fetch): acquisizione dalla memoria della prossima istruzione da eseguire;

• Decodifica (decode): riconoscimento dell‟istruzione e identificazione delle operazioni da svolgere per completarne l‟esecuzione;

• Esecuzione (execute): effettuazione delle operazioni corrispondenti all‟istruzione

Il funzionamento della

Macchina di Von Neumann

CPU: Linguaggio Macchina

Il linguaggio in cui sono scritti i Programmi che la

CPU è in grado di eseguire si chiama linguaggio

macchina.

• Ogni istruzione (es. lettura, somma, etc.) è definita da

un codice binario speciale detto codice operativo.

• Ogni CPU è caratterizzata da un suo insieme di

istruzioni elementari (instruction set) che ne

costituisce il linguaggio macchina.

CPU: Linguaggio Macchina

Un‟istruzione è costituita da una stringa di bit

contenente:

– il codice operativo dell‟istruzione

– gli operandi dell‟istruzione

• Esempio di istruzione che effettua il caricamento di un operando situato nella locazione di memoria di indirizzo 7 nell‟accumulatote (un registro dell‟ALU)

codice operativo operando0000 000000000111

Linguaggio Assembler

La scrittura di un Programma in Linguaggio Macchina è

un‟operazione estremamente complicata, per via del fatto di dover

indicare istruzioni e operandi in codice binario.

• Il Linguaggio Assembler (o Assemblativo) è un linguaggio

simbolico, nel senso che vengono adoperati dei simboli per la

rappresentazione del codice operativo (tipo add per la somma) e

degli operandi di un‟istruzione (direttamente il nome di un

Registro, es. R01, o un numero in esadecimale per indicare un

indirizzo di memoria).

• In pratica sussiste una corrispondenza biunivoca tra l’insieme

delle istruzioni in Linguaggio Macchina e quello delle istruzioni in

Linguaggio Assembler per una stessa CPU.

• Un Programma scritto in Assembler deve essere tradotto in

Linguaggio Macchina per essere eseguito dalla CPU, la

traduzione è effettuata da un Programma apposito, chiamato

Assemblatore.

ESEMPIO

Come esempio consideriamo un programma che esegue la moltiplicazione di due numeri A e B letti in ingresso e

stampa il risultato A*B.

0 IN 7 1 IN 8 2 LOA 7 3 MUL 8 4 STO 8 5 OUT8 6 HALT 7 <DATO INTERO A> {16 bit}

8 <DATO INTERO B>

Esempio di

RAPPRESENTAZIONE BINARIA DEL PROGRAMMA IN LINGUAGGIO ASSEMBLER

0 IN 7 0 0010 0000000001111 IN 8 1 0010 000000001000 2 LOA 7 2 0000 000000000111

3 MUL 8 3 0110 0000000010004 STO 8 4 0001 000000001000

5 OUT8 5 0011 0000000010006 HALT 6 0101 000000001000 7 DATO INTERO A 7 0000 000000000000

8 DATO INTERO B 8 0000 000000000000

4/5/2012 49

Il funzionamento della Macchina di Von Neumann

fetch

decode

execute

4/5/2012 50

Fase di fetch•

All'inizio della fase di fetch il contenuto del PC, che come detto, contiene l'indirizzo della prossima istruzione da eseguire, viene trasferito nel MAR e da lì sul bus degli indirizzi dando inizio al reperimento (fetch) e alla lettura della istruzione da eseguire. Trascorso il tempo d'accesso in memoria la locazione di memoria selezionata, contenente l’istruzione da eseguire, viene depositata sul bus dati e da lì giunge sul registro MDR, e in fine nel registro delle Istruzioni IR (Instruction Register). Al termine della fase di fetch della istruzione l'unità di controllo incrementa di uno il contenuto del PC, per predisporsi ad eseguire l'istruzione successiva.

4/5/2012 51

Fase di decode

• Il registro istruzioni (IR) dato il formato delle istruzioni è logicamente diviso i due parti: la prima parte contiene il codice operativo e la seconda parte l'operando. Pertanto inizia la fase di decodifica del codice operativo a carico dell'unità di controllo la quale a seconda della operazione decodificata provvederà all'esecuzione della istruzione stessa.

4/5/2012 52

Fase di execute

• L'esecuzione della istruzione può comportare

nuovi accessi in memoria per il recupero degli

operandi (fetch operandi), in questo caso,

prima della esecuzione vera e propria della

istruzione, viene eseguita la fase di fetch degli

operandi.

Quando tutto ciò che comporta l'istruzione è

caricato nei registri opportuni del processore

l'unità di controllo esegue l'istruzione.

Ciclo di esecuzione della CPUTutte le azioni eseguite all‟interno della vengono sincronizzate da segnale di clock (per mezzo di un oscillatore a cristalli di quarzo ) che segna la scansione temporale degli eventi.

La frequenza di clock si misura in Hertz (cicli

o oscillazioni al secondo).

• Le frequenze delle CPU dei moderni Calcolatori è

dell‟ordine dei GHz (1 GHz = 1000000000 Hz) ovvero milioni di cicli al secondo.

• Il ciclo di clock e‟ l‟intervallo di tempo che

intercorre tra due colpi di clock (la frequenza ne e‟

l‟inverso)

• Il ciclo di clock e‟ misurato in secondi (o in

frazioni di secondo), la frequenza in Hertz (o

equivalentemente in cicli al secondo)

• Ad esempio un clock che va a un Gigahertz (109

Hertz) equivale a un periodo di clock pari a 10-9

secondi (un miliardesimo di secondo – un nanosecondo)

Ciclo di esecuzione della CPU

MEMORIE DI MASSA

Esistono più tipi di memoria permanente ( tecnologie ottiche o magnetiche )

Supporti Magnetici (dischi fissi, nastri…)

Sfruttano la capacità di superfici magnetiche di trattenere lo stato „magnetizzato/non

magnetizzato‟ facile da cambiare e rileggere tramite una testina di lettura/scrittura che

li converte in segnali elettrici

Supporti Ottici (CD-ROM, DVD,…)

Usano la caratteristica di „riflessione/non riflessione‟ di un raggio laser.

Supporti Magneto-Ottici

Sfruttano la superficie magnetica per memorizzare i dati e quella ottica per allineare la

testina

Memorie Flash (usate da camere digitali, agende elettroniche,...)

Un tipo particolare di memoria elettronica che permette di mantenere lo stato delle

proprie celle anche alla disconnessione dal segnale elettrico.

DISCO FISSO

Il DISCO FISSO è la principale unità di registrazione permanente del

PC ad accesso diretto ed è in grado di conservare grandi quantità di dati e

programmi.

E‟ formato da uno o più dischi magnetici rigidi che girano continuamente

ad altissima velocità e da due o più testine di lettura che si spostano per

accedere ai dati richiesti.

E‟ molto veloce nell‟accesso ai dati (ma molto meno della RAM).

A differenza dei dati caricati nella RAM, le informazioni su disco fisso

restano memorizzate quando di spenge il computer.

I dischi fissi• Tecnologia impiegata: magnetica

• Capacità di memorizzazione: ~500 GB

• Velocità di accesso ai dati: alta, nell’ordine

delle decine di ms

FORMATTAZIONE, TRACCE

E SETTORIPrima di poter scrivere su un supporto di memorizzazione è

necessario compiere l‟operazione di formattazione che consiste

nel predisporre degli spazi all‟interno dei quali troveranno

posto le informazioni.

Nel caso dei dischi la suddivisione è rappresentata da cerchi

concentrici (detti tracce) a loro volta ripartiti in segmenti (detti

settori) adibiti al contenimento dei dati.

Tale suddivisione permette di identificare i punti nei quali i file

sono memorizzati.

Esiste uno spazio particolare, detto FAT (File Allocation

Table), all‟interno del quale è memorizzato l‟indice del

contenuto dei settori. Tale tabella permette di conoscere la

collocazione dei blocchi di informazione che compongono i

file.

settoresettore

settore

traccia

Struttura dei dischi

SettoriTracce e

cilindri

UNITA‟ REMOVIBILI

Tali unità permettono di registrare dati in maniera

permanente, ma su supporti trasportabili.

Tali supporti sono di solito meno capienti del disco fisso e

prevedono tempi di accesso più lenti.

CD-ROM• Tecnologia impiegata: ottica

• Capacità di memorizzazione: fino a 700 MB

• Velocità di accesso ai dati: media, nell’ordine

delle centinaia di ms

Il supporto ottico contrariamente a quello magnetico, sebbene

risulti facilmente alterabile dalla presenza di polvere, offre

migliore garanzie di persistenza delle informazioni per una

maggiore tolleranza al calore ed ai campi magnetici.

Evoluzione dei CD-ROM: CD R, CD RW

DVD-ROM

• Tecnologia impiegata: ottica

• Capacità di memorizzazione: fino a 17 GB

• Velocità di accesso ai dati: media, come i CD

• Evoluzione DVD: DVD±RW, Blu-Ray

Unità di backup

Unità a nastro (DAT) Tape library

Le unità a nastro vengono usate specificamente per il

backup, non per lo spostamento dati. La ragione è che

questa tecnologia consente solo un accesso sequenziale al

contenuto del nastro.

I loro punti di forza stanno nella capacità di memorizzazione

e nel basso costo dei nastri.

Periferiche di INPUT/OUTPUT

Le unità periferiche, chiamate anche dispositivi di Input/Output

(I/O), permettono lo scambio bidirezionale dei dati tra il

computer e il mondo esterno.

In funzione del verso della trasmissione dati si dividono in

periferiche di input (verso il computer), periferiche di output

(dal computer) e periferiche di I/O (da e verso il computer).

Periferiche di INPUT/OUTPUT

Le unità periferiche, chiamate anche dispositivi di Input/Output

(I/O), permettono lo scambio bidirezionale dei dati tra il

computer e il mondo esterno.

In funzione del verso della trasmissione dati si dividono in

periferiche di input (verso il computer), periferiche di output

(dal computer) e periferiche di I/O (da e verso il computer).

Esempi di periferiche che permettono alla CPU di comunicare con l‟esterno:Tastiera, Mouse, Monitor, ecc.

Esempi di periferiche che consentono al calcolatore lo scambio di informazione con altri computer: Modem, cavi di comunicazione, schede di rete, ecc.

Input: tastieraE’ il dispositivo di input più comune ed usato.

Il layout (ovvero la disposizione dei tasti) non è casuale ( nelle macchine

da scrivere era pensato per ridurre le possibilità che i martelletti relativi si

accavallassero). Esistono diversi tipi di layout che prendono il nome dalle

prime sei lettere della prima riga (alfabetica), il più diffuso è il layout

QWERTY .

Alla pressione dei

tasti corrisponde

l’invio verso l’unità

di elaborazione dei

caratteri

corrispondenti (o

meglio, della

codifica digitale dei

caratteri

corrispondenti).

Input: tastiera

Tutti i simboli riconosciuti dal computer, anche se non presenti sulla tastiera, possono essere

inseriti tenendo premuto il tasto [Alt] (ALTernative) e digitando il corrispondente codice

ASCII con i numeri situati nel tastierino numerico posto alla destra della tastiera (il Bloc

Num nel tastierino numerico deve essere attivo)

Es. ALT 125 } }{

Input: dispositivi di puntamento

Con la diffusione di interfacce

utente grafiche (MacOS,

Windows, ecc.) sono stati

sviluppati dispositivi di

puntamento sempre più

evoluti.

Alcuni dei quali si adattano

particolarmente bene a

specifici contesti d‟uso.

• Mouse

• Trackball

• Touchpad

• Trackpoint

• Tavoletta grafica

Trackpoint.

Comune

nei portatili

IBM

Il mouse affianca la tastiera come dispositivo di

input, e ci aiuta a selezionare aree e oggetti nello

schermo quando si utilizzano interfacce grafiche.

(al movimento del mouse su un piano viene fatto

corrispondere il movimento del puntatore nello

schermo)

Dispositivi di output: monitor

Tecnologia:LCD (Liquid Crystal Display)

Dispositivi di input/output: Touchscreen

Stampanti ad aghiLe stampanti ad aghi sfruttano l'impatto di una griglia di aghi contro un nastroinchiostrato, trasferendo così l'inchiostro sulla carta.

La qualità di stampa dipende dal numero di aghi. Questo tipo di stampante è piuttosto rumorosa e la qualità della stampa ottenuta risulta abbastanza scadente.

Si tratta di una tecnologia ormai obsoleta.

Dispositivi di output: stampanti

Stampanti a getto d‟inchiostro

Le stampanti a getto d‟inchiostro, come suggerisce il nome, sonodotate di ugelli che spruzzano l‟inchiostro sulla pagina,indirizzandolo in maniera da formare il testo e le immaginirichieste.

Sono abbastanza silenziose, ma quanto a velocità e qualità di stampa sono in genere inferiori alle stampanti laser.

Stampanti laser

Utilizzano una tecnologia simile a quella delle fotocopiatrici:

•un laser crea un‟immagine della pagina su un tamburo fotosensibile;

• sul tamburo viene applicata una polvere molto fine (il toner) che aderisce unicamente alle aree sensibilizzate;

• il tamburo viene applicato alla pagina, trasferendo il toner su carta.

HP LaserJet 4550

Plotter

Il plotter è un dispositivo di stampa di grosse dimensioni, in cui latestina di stampa è costituita da uno o più pennini di diversi colori.

• viene utilizzato per riprodurre grafici, schemi tecnici o altri disegni al tratto di carattere analogo.

• I plotter trovano largo utilizzo nel settore CAD (Computer Aided Design) e sono in grado di operare su fogli di grandi dimensioni.

Interfacce di I/O

Sono i dispositivi che permettono di effettuare i collegamenti con le periferiche

interne o esterne. Corrispondono a degli alloggiamenti di solito posti sul retro del

pc, in cui vengono inseriti i cavi delle periferiche

USB (Universal Serial Bus)E‟ una connessione di tipo seriale.

Consente di collegare più periferiche (fino a 127) “a cascata”, anche a

computer acceso (hot-swap).

Entro certi limiti di assorbimento elettrico, i dispositivi connessi possono

essere alimentati direttamente – senza bisogno di altri cavi o trasformatori

esterni.

Un altro dei vantaggi dell‟interfaccia USB è la

possibilità di usarla per qualunque tipo di

periferica, dai mouse alle stampanti ai

masterizzatori. Connettori Usb

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OSSERVAZIONI

• Il modello della Macchina di Von Neumann anche se ha ormai quasi

cinquanta anni di vita è tuttora adottato dalla maggior parte degli

elaboratori.

• Il fatto innovativo della Macchina di Von Neumann, che la ha distinta

dalle altre macchine di calcolo è che il programma registrato in memoria

(stored program computer) insieme ai dati è considerato dall'esecutore a

sua volta come se fosse un dato; infatti le istruzioni che lo compongono

possono variare durante l'esecuzione del programma adattandosi a

risolvere situazioni diverse.

• In altre applicazioni c'è ugualmente un programma registrato ma questo è

statico e non cambia.

• Il suo principale limite è che tutte le operazioni vengono eseguite in stretta

sequenza.

• Modelli più evoluti prevedono di introdurre varie forme di parallelismo.

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Specifiche di un computer medio attuale

(Aprile 2012)

• Le specifiche di un personal computer

medio attuale sono ad esempio:

– 2,6 GHz Pentium dual core G630

– 2 GB RAM

– 500 GB Hard Disk

Che perido ha un processore che lavora con unafrequenza di clock di 2,2 GHz?

Domande

Qual è la dimensione di una memoria RAM chememorizza parole binarie da 8 bit e utilizza un indirizzamento a 16 bit ?

Domande