2.3 Informatica1 Uni Fe L.P
-
Upload
luigi-puzone -
Category
Education
-
view
744 -
download
4
Transcript of 2.3 Informatica1 Uni Fe L.P
1
1Luigi Puzone © Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 2.3 Architettura elaboratori
Informatica 1
ing. Luigi Puzone
Hardware e Software
2Luigi Puzone © Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 2.3 Architettura elaboratori
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.
2
3Luigi Puzone © Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 2.3 Architettura elaboratori
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…
4Luigi Puzone © Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 2.3 Architettura elaboratori
…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
3
5Luigi Puzone © Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 2.3 Architettura elaboratori
Macchina di von Neumann
Input Memoria Output
CPU
Schema di principio della macchina di Von Neumann
6Luigi Puzone © Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 2.3 Architettura elaboratori
Macchina di von Neumann
Input
Memoria
Output
CPU
Schema di principio della macchina di Von Neumann:
Bus di comunicazione
BUS
4
7Luigi Puzone © Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 2.3 Architettura elaboratori
Macchina di von Neumann
• 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.
8Luigi Puzone © Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 2.3 Architettura elaboratori
Macchina di von Neumann
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
5
9Luigi Puzone © Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 2.3 Architettura elaboratori
Macchina di von Neumann
Input
Memoria
Output
CPU
Schema di principio della macchina di Von Neumann:
Bus di comunicazione
BUS
ALU CU
10Luigi Puzone © Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 2.3 Architettura elaboratori
Macchina di von Neumann
• 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.
6
11Luigi Puzone © Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 2.3 Architettura elaboratori
Macchina di von Neumann
• 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.
12Luigi Puzone © Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 2.3 Architettura elaboratori
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.
7
13Luigi Puzone © Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 2.3 Architettura elaboratori
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.
14Luigi Puzone © Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 2.3 Architettura elaboratori
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
8
15Luigi Puzone © Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 2.3 Architettura elaboratori
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).
16Luigi Puzone © Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 2.3 Architettura elaboratori
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
9
17Luigi Puzone © Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 2.3 Architettura elaboratori
…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)