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Barebone
Microcontrollori
Supercomputer
Tipi di
Computer
Workstation
Minicomputer
Microcomputer
Personal
Computer
Home Computer
MACCHINE VIRTUALI
UNA MACCHINA VIRTUALE RENDE POSSIBILE
RIPRODURRE IL FUNZIONAMENTO DI ALTRI SISTEMI
OPERATIVI DIRETTAMENTE SUL PC MEDIANTE UN
PROCESSO CHIAMATO EMULAZIONE.
L’ARCHITETTURA DI UN COMPUTER
UN SISTEMA DI ELABORAZIONE PUÒ ESSERE DEFINITO COME
L’INSIEME DI HARDWARE E SOFTWARE ED UNO STRATO
INTERMEDIO CHIAMATO FIRMWARE. L’ARCHITETTURA DEI
COMPUTER STUDI LE TECNICHE CON LE QUALI COMPONENTI DI
UN SISTEMA DI ELABORAZIONE VENGONO PROGETTATI E UNITI
LOGICAMENTE TRA LORO.
I COMPONENTI ELETTRONICI CHE FORMANO UN COMPUTER
POSSONO ESSERE SINTETIZZATI IN DUE CATEGORIE PRINCIPALI:
PORTE LOGICHE E GENERATORI DI SEGNALE;
LE PORTE LOGICHE SONO CIRCUITI ELETTRONICI IN GRADO DI
SVOLGERE LE OPERAZIONI LOGICHE DELL’ALGEBRA BOOLEANA.
I GENERATORI DI SEGNALI SONO COMPONENTI IN GRADO DI
PRODURRE UN SEGNALE PERIODICO UTILE A SINCRONIZZARE GLI
ELEMENTI HARDWARE PRESENTI NEL COMPUTER.
ACCANTO ALLE ARCHITETTURE HARDWARE SI SOVRAPPONGO LE
ARCHITETTURE SOFTWARE CHE COMPRENDONO UN SISTEMA
OPERATIVO.
IL MODELLO DI VON NEUMANN
IL MODELLO DI VON NEUMANN DESCRIVE IL COMPORTAMENTO DI
UNA MACCHINA CHE IL SUO INVENTORE CHIAMÒ STOREDPROGRAM COMPUTER (ESECUTORE SEQUENZIALE DOTATO DI
PROGRAMMA MEMORIZZATO).
QUESTO MODELLO È IN PARTE VALIDO ANCORA OGGI COME
PUNTO DI PARTENZA PER COMPRENDERE LA STRUTTURA E IL
FUNZIONAMENTO DI UNA MODERNA CPU.
IL SIGNIFICATO DI STORED-PROGRAM COMPUTER PUÒ ESSERE
SINTETIZZATO IN:
COMPUTER: RAPPRESENTA LA CPU CHE COMPIE AZIONI DI
ELABORAZIONE COME MODIFICARE IL CONTENUTO DELLA
MEMORIA, PRELEVARE O MODIFICARE INFORMAZIONI DAI
DISPOSITIVI DI INPUT/OUTPUT.
LA CPU È IN GRADO DI ESEGUIRE LE PROPRIE AZIONI IN MODO
SEQUENZIALE. LA MISURA DELLA VELOCITÀ DELLA CPU È
STRETTAMENTE LEGATA ALLA FREQUENZA DEL CLOCK.
STORED-PROGRAM: INDICA LE ISTRUZIONI È SONO COLLOCATE
NELLA MEMORIA DEL COMPUTER.
LA MEMORIA
SI DISTINGUONO DUE TIPI DI MEMORIA: RAM (RANDOM ACCESS
MEMORY) E ROM (READ ONLY MEMORY).
LA RAM È VOLATILE CIOÈ NON PERMANENTE ED È RISCRIVIBILE;
LA ROM È UNA MEMORIA PERMANENTE DI SOLA LETTURA, VIENE
USATA PER MEMORIZZARE PROGRAMMI NON MODIFICABILI E PER
DATI DI AVVIAMENTO (BIOS).
LA MEMORIA È UN DISPOSITIVO FISICO CHE HA IL COMPITO DI
IMMAGAZZINARE LE ISTRUZIONI E I DATI, È ORGANIZZATA A
CELLE, L’ACCESSO ALLE CELLE AVVIENE ATTRAVERSO INDIRIZZI
NUMERICI CHE IDENTIFICA LA CASELLA IN CUI SI TROVA IL DATO.
IL TEMPO NECESSARIO PER LEGGERE O SCRIVERE UN DATO SU
UNA CELLA DI MEMORIA È DELL’ ORDINE DEL NANOSECONDO.
L’INPUT/OUTPUT
I DISPOSITIVI DI INPUT/OUTPUT RAPPRESENTANO I FLUSSI DI DATI
IN INGRESSO E IN USCITA DA E VERSO LE PRINCIPALI
PERIFERICHE, ATTRAVERSO APPOSITI CIRCUITI DI INTERFACCIA.
LA CPU GESTISCE LA COMUNICAZIONE CON TALI DISPOSITIVI IN
MODO ASINCRONO TRAMITE UN SEGNALE PARTICOLARE
CHIAMATO DI INTERRUPT.
I BUS
POSSONO ESSERE PARAGONATI AD AUTOSTRADE SULLE QUALI
SCORRONO I BIT. IL BUS DI DATI CONSENTE LA TRASMISSIONE DI
DATI DALLA CPU AGLI ALTRI ELEMENTI E VICEVERSA. IL BUS
INDIRIZZI CONTIENE L’INDIRIZZO DELLA CELLA DI MEMORIA O
DEL DISPOSITIVO DI I/O SUL QUALE O DAL QUALE LA CPU HA
DECISO DI OPERARE.
IL BUS DI CONTROLLO TRASPORTA GLI ORDINI DALLA CPU E
RESTITUISCE I SEGNALI DI CONDIZIONE DAI DISPOSITIVI.
LA CPU
LA CPU (CENTRAL PROCESSING UNIT) O PIÙ SEMPLICEMENTE IL
PROCESSORE È L’ELEMENTO CHE SVOLGE L’ELABORAZIONE DEI DATI,
ED È RAPPRESENTATA A LIVELLO FISICO DAL MICROPROCESSORE.
IL LINGUAGGIO MACCHINA
È UN LINGUAGGIO TRAMITE IL QUALE SONO CODIFICATE TUTTE LE
ISTRUZIONI ESEGUIBILI DAL PROCESSORE ED È FORMATO DA UN
ALFABETO BINARIO, NON SI TRATTA DI UN VERO È PROPRIO LINGUAGGIO
DI PROGRAMMAZIONE, POICHÈ QUESTA ESPRESSIONE È RISERVATA AI
SOLI LINGUAGGI DI ALTO LIVELLO (C++, JAVA, VISUAL BASIC ECC.).
NEL LINGUAGGIO MACCHINA VIENE DEFINITO IL SET DI ISTRUZIONI
FONDAMENTALI CHE UN PROCESSORE È IN GRADO DI ESEGUIRE.
IL FUNZIONAMENTO DELLA CPU PUÒ ESSERE COSÌ SCHEMATIZZATO:
LA CPU ESTRAE LE ISTRUZIONI DALLA MEMORIA LE CODIFICA E LE
ESEGUE
IL TRASFERIMENTO DI DATI AVVIENE MEDIANTE IL BUS DI SISTEMI
TUTTE LE ELABORAZIONI DESCRITTE SI SUSSEGUONO IN MODO
SINCRONO RISPETTO A UNO OROLOGIO DI SISTEMA CHIAMATO CLOCK
DURANTE OGNI INTERVALLO DI TEMPO UNITÀ DI CONTROLLO
STABILISCE LE OPERAZIONI DA ESEGUIRE
TIPI DI COMPUTER
Computer in italiano significa elaboratore elettronico cioè un dispositivo
capace di elaborare dati in Input e restituirne un elaborazione in Output.
Esistono diversi tipi di computer a secondo del compito che devono
svolgere, ma alcune caratteristiche accumunano tutti i computer.
Un tipo di computer è la macchina di Turing cioè un macchinario
immaginario in grado di manipolare i dati contenuti su un nastro di
lunghezza infinita.
Una prima distinzione può essere effettuata chiamando General Purpose i
computer riprogrammabili dall’utente, Special Purpose i computer
rappresentati da sistemi dedicati a una sola applicazione.
Una seconda distinzione può essere effettuata distinguendo due tipi di
computer General Purpose: monoutente oppure multiutente, a sua volta
un computer monoutente può essere monotasking o multitasking.
MAINFRAME
Sono computer utilizzati da grandi aziende consentono di gestire in
maniera centralizzata tutte le risorse dei sistemi formati da una potente
unità centrale.
SUPERCOMPUTER
Sono computer speciali datati di elevatissima capacità di elaborazione
utilizzano processori vettoriali (array CPU) oppure GPU e sono
progettati per svolgere operazioni matematiche su più dati
contemporaneamente.
MINICOMPUTER
Sono di dimensioni paragonabili ad un armadio e molto simili ai
mainframe ma possono essere collegati ad un numero inferiori di
terminali.
I MICROCOMPUTER
UN MICROCOMPUTER È FORMATO DA UN SINGOLO PROCESSORE
CON UN INGOMBRO RIDOTTO. APPARTENGONO A QUESTA
CATEGORIA DI COMPUTER I PERSONAL COMPUTER, LE CONSOLE
PER VIDEOGIOCHI, I TABLET PC E GLI HOME COMPUTER.
Gli home computer
Sono macchine a costo contenuto di utilizzo prevalentemente domestico.
I personal computer
È un microcomputer destinato ad utilizzo personale, si distingue dagli
home computer grazie ad una capacità di memoria ed una maggiore
velocità di calcolo.
Le workstation
Sono computer di tipo General Purpose è sono destinati per usi e compiti
professionali perché adatti al calcolo e alla programmazione
I microcontrollori
Sono veri e propri computer contenuti in un singolo circuito integrato
dedicati ad una specifica applicazione (Special Purpose) in sistemi di tipo
embeded. Sono contenuti in quasi tutti gli apparecchi elettrodomestici e
solitamente eseguono lo stesso programma
I sistemi barebone
Sono personal computer preassemblati pronti per ulteriori
personalizzazioni da parte di rivenditori e non consentono aggiornamenti
da parte dell’utente.