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Informatica di base Monga Architettura di Von Neumann Principio di funzionamento 1 Modulo informatica di base 1 — Linea 2 Mattia Monga Dip. di Informatica e Comunicazione Universit` a degli Studi di Milano, Italia [email protected] a.a. 2010/11 1 c 2010 M. Monga. Creative Commons Attribuzione-Condividi allo stesso modo 2.5 Italia License. http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5/it/. Rielaborazione del materiale 2009/10 c S. Mascetti. Informatica di base Monga Architettura di Von Neumann Principio di funzionamento 32 Lezione IV: Gli strumenti di calcolo Informatica di base Monga Architettura di Von Neumann Principio di funzionamento 33 Computer Informatica di base Monga Architettura di Von Neumann Principio di funzionamento 34 Un modello: la macchina di Von Neumann Questi sistemi molto diversi fra loro possono essere modellati con uno schema molto semplice la macchina di Von Neumann un processore (CPU), in grado di operare elaborazioni di informazioni (segnali elettrici) una memoria, in grado conservare informazioni dispositivi periferici per trasdurre e attuare segnali elettrici verso il mondo esterno collegamenti diretti fra CPU e memoria e fra CPU e dispositivi (e in alcuni casi anche fra memoria e dispositivi) (bus)
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Modulo informatica di base1 — Linea 2
Mattia Monga
Dip. di Informatica e ComunicazioneUniversita degli Studi di Milano, Italia
a.a. 2010/11
1c© 2010 M. Monga. Creative Commons Attribuzione-Condividi allo stesso modo 2.5 Italia License.
http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5/it/. Rielaborazione del materiale 2009/10 c© S. Mascetti.
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Lezione IV: Gli strumenti di calcolo
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Computer
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Un modello: la macchina di Von Neumann
Questi sistemi molto diversi fra loro possono essere modellaticon uno schema molto semplice la macchina di Von Neumann
un processore (CPU), ingrado di operare elaborazionidi informazioni (segnalielettrici)
una memoria, in gradoconservare informazioni
dispositivi periferici pertrasdurre e attuare segnalielettrici verso il mondoesterno
collegamenti diretti fra CPUe memoria e fra CPU edispositivi (e in alcuni casianche fra memoria edispositivi) (bus)
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CPU
E in grado di eseguireistruzioni, in genere piuttostosemplici:
p.es: attiva il segnaleelettrico che simboleggiauno 0 in un certocomponente elettronico
piu comodo (ecomprensibile) parlaremetaforicamente: metteuno 0 in un registro
somma il contenuto di dueregistri e mette il risultatonel terzo
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Memoria
Memorizza segnali elettrici in componentielettronici.
E direttamente accessibile dalprocessore: ossia esistono istruzioni chepossono riferirsi direttamente aicomponenti della memoria(p.es. somma il contenuto di una celladi memoria con quello di un registro)
memoria centrale o primaria (RAM)
Il segnale viene conservato solo fintantoche c’e corrente elettrica
memoria volatile (cioe nonpermanente)
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Periferiche
Sono i dispositivi che permettono di interagire con il calcolatore
input forniscono dati da elaborare (trasdurre)
tastieramouse. . .
output forniscono dati da interpretare nel mondo esterno(attuare)
videospeaker. . .
input/output entrambe le cose
touchscreenmemorie di massa (permanenti!)schede di rete. . .
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Bus
Il bus sono collegamentielettrici fra i componentifunzionali: sono ospitati sullascheda madre
Occorre stabilire lemodalita con le quali sitrasmette correnteelettrica sui fili
p.es. PCI, SCSI, USB,Firewire, . . .
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I circuiti elettronici del processore
Circuiti elettronici bistabili: due stati possibili, checonvenzionalmente indichiamo con i simboli 0 e 1
Non e una limitazione: qualsiasi informazione puo essererappresentata con una sequenza abbastanza lunga disimboli binari (rappresentazione digitale binaria)
E molto facile definire le tabelle delle operazioni
0 1
0 0 11 1 0∗
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Ciclo di esecuzione
Le macchine del tipo Von Neumann funzionano semplicementeripetendo ciclicamente queste tre operazioni
1. Fetch preleva una parola dalla memoria
2. Decode ogni sequenza di bit (parola) rappresentaun’operazione (e probabilmente i suoi operandi),quindi il processore decide quale istruzione deveessere attivata
3. Execute attiva l’istruzione, ottenendo i segnali elettricirisultanti
Queste operazioni vengono eseguite miliardi di volte al secondo(1GHz = 109 cicli al secondo).L’insieme delle parole di memoria che vengono prelevate dalprocessore, costituiscono la parte variabile che determina ilfunzionamento di alto livello del sistema (software)
