6.ARCHITETTURA

Elementi fondamentali
dell’ Architettura di
di un elaboratore elettronico
Modello Von Neumann
UNITA’ DI
INGRESSO
MEMORIA
UNITA’
DI
PROCESSORE
CONTROLLO
PROCESSORE
(CPU)
UNITA’(CPU)
ARITMETICO-LOGICA
clock
UNITA’ DI
USCITA
Modello Von Neumann:
Caratteristiche principali
DATI
Memoria unica per
ISTRUZIONI
Elaborazione (trasformazione) sequenziale
Linguaggio di programmazione
Imperativo (linguaggio macchina)
Programma memorizzato
Limiti: stretta sequenza delle operazioni
Evoluzione: verso architetture parallele
Modello di Von Neumann organizzato a bus
(bus oriented)
PROCESSORE (CPU)
REGISTRI
DISPOSITIVI
DI
INGRESSOUSCITA
MEMORIA
SECONDARIA
MEMORIA
PRINCIPALE
BUS DI CONTROLLO, BUS INDIRIZZI E BUS DATI
UNITA’ DI
CONTROLLO
UNITA’
ARITMETICOLOGICA
Funzioni dei bus

Funzioni del Control bus: comando di Read,
Write al Data bus

Funzioni del Data Bus: azione di Store
(scrittura), Load (lettura) di un dato o
istruzione

Funzioni dell’ Address bus: trasferire un
indirizzo di una locazione di memoria
UNITA’ DI CONTROLLO
LINGUAGGIO MACCHINA (L.M.)

Definizione di istruzione elementare:
Un’istruzione elementare è un’istruzione in
linguaggio macchina espressa in binario,
immediatamente interpretabile ed eseguibile dai
circuiti elettronici della CPU.

Esistono diverse tipologie di istruzioni elementari :
aritmetiche, logiche, di confronto, di trasferimento, di
controllo flusso istruzioni, e così via.
CICLO MACCHINA
o FASI DI LAVORO DELLA CPU
prelievo istruzione da Memoria (fetch)
interpretazione istruzione (decode)
esecuzione dell’ istruzione (execute)
IL CLOCK
Vel. Luce 300.000 km/sec =30 cm/ns
Il clock genera 1 impulso ogni ns =(1 MILIARDO DI
IMPULSI AL SECONDO=1 GHz)

Velocità di elaborazione
Definizione:
Numero di attività elementari
eseguite in un secondo
1 Khz = 1000 cicli al secondo
1 Mhz = 1 000 000 di cicli al secondo
1 Ghz = 1 000 000 000 di cicli al secondo
1’’
clock che lavora a 1 Ghz permette alla CPU di eseguire
fino a 1 miliardo di microoperazioni al secondo
Es.: Intel Pentium 4
1.6-3.8 GHz
UNITA’ ARITMETICO-LOGICA
ALU
ALU è un dispositivo che esegue operazioni e funzioni
Operandi
Circuiti elettronici
Codice
operazione
Registro Risultato C
Funzioni: esegue Operazioni AND, OR, NOT
Operazioni aritmetiche, logiche,
di confronto e manipolazione di bit
PORTA LOGICA

per porta logica si intende un circuito
elettronico che ha il compito di eseguire una
delle operazioni logiche booleane elementari
quali NOT, AND, OR, XOR, NOR, NAND,
XNOR.
0
AND
1
0
ALGEBRA DI BOOLE
interruttori
A 0
A1
ALGEBRA DI BOOLE
A
B
And Logico
A
B
AND
0
0
0
1
0
0
0
1
0
1
1
1
ALGEBRA DI BOOLE
Or Logico
A
B
A
B
OR
0
0
0
1
0
1
0
1
1
1
1
1
EVOLUZIONE CPU
Tipo
Pentium 4
Anno
Clock
(Mhz)
2000-2005
Bit
dei
Registri/
Bus dati
Compone
nti attivi
(milioni)
1600-3800
32/64
42
EVOLUZIONE CPU
•Tipo
•Anno
•Clock
•(Mhz)
•Bit dei
Registri/
Bus dati
•Componenti
attivi
•(migliaia)
•Pentium
•1993
•60-200
•32/64
• 3100
•Pentium II
•1997
•233-400
•32/64
• 7500
•PentiumIII
•1999
•450-1133
•32/64
•24000
•Pentium IV
•2000
•2005
•1600-3800
•32/64
•42000
I5,I7
2009/ 2,93-3,6
2010 GHz