Lezione 5

Lezione 5
Architettura degli elaboratori
Mauro Piccolo
[email protected]
Esecutore
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Un elaboratore elettronico `e una esecutore “general purpose” (ossia con finalita generiche e non predeterminate).
Le componenti principali, che analizzeremo nel seguito, sono:
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Hardware
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Software, d’ambiente ed applicativo
Il funzionamento del PC `e basato su due elementi fondamentali:
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Istruzioni da eseguire
Dati da elaborare
HW & SW
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Hardware (HW): componenti fisici di sistema.
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Unita' di elaborazione, memoria centrale, memoria di massa, bus di sistema, stampanti, scanner, lettori CD/DVD, monitor, mouse, …
Software (SW) programmi che vengono eseguiti dal sistema
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Software di sistema: dedicato alla gestione dell’elaboratore. Controlla il comportamento del sistema (il pi`u importante dei software di sistema `e il sistema operativo, che controlla le risorse del sistema e fornisce la base su cui costruire tutti gli altri programmi).
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Software applicativo: `e dedicato alla realizzazione di specifiche esigenze applicative degli utenti, si appoggia sullo strato fornito dal sistema operativo.
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Es. di OS: MSDOS, Windows, Unix, Linux, Mac OS, Android …
Es. di software applicativo: Word, Excel, Firefox, Safari, Explorer, …
Vedrete nel corso di Sistemi di Elaborazione delle Informazioni I
Tipologie di elaboratore (1)
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Un palmare (PDA) e' computer di dimensioni contenute, tali da essere portato sul palmo di una mano. Spesso e' dotato di uno schermo touchscreen. Hanno programmi e sistemi operativi realizzati su misura. Un palmare integrato con il telefono `e chiamato smartphone.
Un laptop o notebook o semplicemente portatile e' un piccolo computer progettato per la portabilita'. Solitamente tutti i componenti hardware sono incorporati in una singola unita'. E' caratterizzato dalla presenza di una batteria ricaricabile.
Tipologie di elaboratore (2)
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Un netbook e' un portatile progettato e commercializzato con l’accento sulla portabilit`a (piccole dimensioni, peso ridotto e spesso maggiore durata della batteria) con prestazioni un poco piu limitate di un notebook standard. Ma per ottenere la riduzione del peso e delle dimensione, possiede poche porte, impiega costosi componenti ed inoltre nella maggior parte dei subnotebook viene omessa l’unita ottica (CD/DVD).
Un tablet e' un computer dotato di un monitor touchscreen come principale dispositivo di input. Il touchscreen consente all’utente di utilizzare il computer con una stilo digitale o con un dito, invece di una tastiera o mouse. E' caratterizzato da una lunga durata della batteria, possiede poche porte e ha prestazioni limitate ancor piu del netbook.
Tipologie di elaboratore (3)
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Un desktop e' un computer destinato ad essere usato esclusivamente in un posto fisso. Il desktop `e caratterizzato da una notevole espandibilit`a e modularit`a e da prestazioni quasi sempre superiori rispetto ad un comune computer portatile.
Una workstation e' un desktop di fascia alta progettato principalmente per applicazioni tecniche e scientifiche e altri compiti altamente professionali. E caratterizzato da prestazioni elevatissime rispetto ai normali desktop.
Tipologie di elaboratore (4)
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Infine i mainframe e supercomputer sono macchine costruite apposta per certe finalita ed alloggiate in strutture costruite su richiesta dall’acquirente. I supercomputer vengono utilizzati per realizzare processi di calcolo intensivi come le analisi meteorologiche (incluse le analisi sull’incidenza dell’inquinamento sull’ambiente), le analisi molecolari (calcolo della struttura tridimensionale e del loro ripiegamento, delle propriet`a chimiche, ecc) simulazioni fisiche (simulazioni di fluidodinamica, simulazioni di detonazioni nucleari, di astrofisica, di fisica nucleare ecc), criptoanalisi e altro. I militari e le agenzie governative di tutte le nazioni ne fanno un uso molto intenso.
Architettura di Von Neumann
CPU
Memoria Principale
Memoria Secondaria
BUS
Dispositivi di I/O
Macchina astratta
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La maggior parte dei calcolatori dei calcolatori sono accomunati dalla medesima architettura, schematizzata dal modello di Von Neumann.
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Il processore estrae le istruzioni dalla memoria e le esegue, le istruzioni possono comportare:
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manipolazione dei dati;
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movimentazione dei dati;
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individuazione della prossima istruzione.
I trasferimenti di dati attraverso elementi funzionali diversi avvengono attraverso il bus di sistema
Tutte le componenti del calcolatore sono sincronizzate da un orologio di sistema (clock)..
Bus di sistema (1)
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Il bus di sistema e' composto da fili in rame, ad esse sono connessi sia i moduli di memoria che le periferiferiche di I/O. Ogni filo e' una connessione elettrica che pu`o trasmettere cifre binarie (0 o 1). Normalmente, solo una coppia di dispositivi alla volta puo utilizzare il bus: un master ed uno slave. Il prima attiva la comunicazione ed il secondo la subisce. Semplificando, possiamo immaginare che sia sempre la CPU ad agire come master, ossia ad iniziare una comunicazione con un’altra componente del calcolatore.
Bus di sistema (2)
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Linee dati. E' il subbus sul quale transitano le informazioni. E' utilizzato da tutti i componenti del sistema, in scrittura ed in lettura.
Linee indirizzi. E' il subbus attraverso il quale la CPU decide in quale indirizzo andare a scrivere o a leggere informazioni. Sia le celle di memoria (RAM) sia le periferiche di I/O (Input/Output) espongono uno o piu celle di memoria, ognuno dei quali accessibile tramite indirizzo. Talune possono essere solo scrivibili o solo leggibili. Lo slave (ossia il dispositivo che subisce la comunicazione) rende la cella di memoria corrispondente all’indirizzo accessibile sul bus dei dati per la lettura e/o la scrittura.
Linee di controllo. Lo scopo dei controlli `e coordinare le attivita' del sistema; tramite esso, la CPU pu`o decidere con quale dispositivo comunicare, cioe' quale dispositivo deve leggere l’indirizzo sul bus indirizzi, se deve essere eseguita una lettura od una scrittura, ed altro.
Riepilogando (1)
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Il calcolatore e' composto da alcuni elementi funzionali interagenti e cooperanti che colloquiano tramite il bus. Le operazioni di elaborazione si susseguono sincronizzate con una scansione temporale dettata da un orologio di sistema (clock).
Il processore o CPU (Central Processing Unit) e' il modulo che svolge effettivamente le elaborazioni e coordina il flusso dei dati all’interno del computer. Compito principale di questa unita' di elaborazione `e quello di far girare i programmi, eseguendo le singole istruzioni che li compongono.
La memoria centrale (RAM) e' utilizzata per memorizzare il programma in esecuzione sulla macchina e i dati utili al loro funzionamento. La sua capacita' di memorizzazione e' limitata e, normalmente, e' volatile (le informazioni vengono perse in caso di mancata alimentazione del PC). La sua caratteristica principale e' quella di permettere un accesso veloce alle informazioni in essa contenute.
Riepilogando (2)
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La memoria secondaria (o di massa) consente, invece, lo stoccaggio di enormi quantita' di dati in modo permanente sfruttando propriet`a magnetiche od ottiche; lo svantaggio dell’utilizzo di tali tecnologie di realizzazione risiede nel tempo di accesso, notevolmente maggiore rispetto a quello della memoria centrale. In un computer tutte le componenti sopra elencate trovano normalmente posto in un unico contenitore detto box o case.
Le unita' periferiche sono dispositivi utilizzati per fornire i dati da elaborare al computer e per ottenere da esso i risultati; esse fungono quindi da interfaccia fisica tra l’elaboratore e l’utilizzatore. Esempi di periferiche sono tastiera, mouse, il monitor, lastampante, modem ...
Motherboard
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I calcolatori tipicamente sono realizzati connettendo tutte le componenti ad una schedamadre. Su di essa viene realizzato il bus che connette gli slot predisposti per ospitare la CPU, la RAM, la memoria secondaria e gli altri dispositivi. Oggi, le schede madre sono realizzate utilizzando i chip (chipset) di un unico produttore (INTEL, ASUS, ...) in maniera piuttosto standard.
Tutti i chipset includono due chip cruciali: il northbridge ed il southbridge.
Chipset
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Con il termine chipset in generale, si indica un insieme di circuiti integrati (chip) che svolgono una specifica funzione. Viene utilizzato per indicare l’insieme di chip di una scheda madre che si occupano di smistare e dirigere il traffico di informazioni passante attraverso il bus di sistema, fra CPU, memoria RAM e controller delle periferiche di input/output. In generale, uno specifico chipset e' progettato per una determinata famiglia di processori. Il socket, anche chiamato zoccolo, e' lo slot (il connettore) destinato ad ospitare la CPU.
CPU (1)
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La CPU `e l’elemento dedicato all’esecuzione dei programmi: si occupa di eseguire tutte le operazioni richieste dal sistema operativo e dal software applicativo.
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Una CU (Control Unit) che legge dalla memoria le istruzioni. Se occorre legge anche i dati necessari all’esecuzione dell’istruzione letta. Quindi, esegue l’istruzione e (eventualmente) memorizza il risultato, scrivendolo in memoria o in un registro della CPU.
Una ALU (Arithmetic Logic Unit) che si occupa di eseguire le operazioni logiche e aritmetiche.
I registri sono le speciali locazioni di memoria interne alla CPU, molto veloci, a cui e' possibile accedere molto piu' rapidamente che alla memoria.
Per rendere pi`u veloci le fasi di trasferimento dei dati vi e' anche una memoria superveloce detta CACHE che immagazzina provvisoriamente i dati piu' recenti letti dalla CPU. Nel caso la CPU dovesse richiederli nuovamente per un’ulteriore elaborazione il loro trasferimento da questa memoria risultera' molto pi`u rapido che dalla RAM.
CPU (2)
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Riassumendo, per poter svolgere il suo compito deve essere in grado di:
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leggere e scrivere i dati nella memoria del computer (RAM)
riconoscere ed eseguire i comandi e le istruzioni fornite dai programmi
indicare alle altre componenti del computer cosa fare, in modo da
organizzare e sincronizzare le varie operazioni da svolgere
Memoria principale
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Memoria RAM (Random Access Memory)
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Accesso diretto alle celle
Il tempo di accesso alle celle e' sempre il medesimo indipendentemente dalla posizione della cella
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Random (tradotto in italiano con casuale)
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Memoria volatile (finche' c'e' energia)
Indirizzamento delle celle
Spazio di indirizzamento
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Utilizzando 16 bit si possono indirizzare
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Utilizzando 32 bit si possono indirizzare
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216 = 64 KB di memoria
232 = 4 GB di memoria
Gli indirizzi a 32 bit sono lo standard nella maggior parte dei calcolatori, anche se oggi alcuni processori utilizzano indirizzi di 64 bit
Concetto di programma memorizzato
Un programma puo' essere codificato come sequenza di bit e memorizzato in memoria principale. Da qui, la CPU puo' estrarre le istruzioni ed eseguirle. In questo modo il programma da eseguire puo' essere alterato piu' facilmente, favorendo la flessibilita'.
Il principio di funzionamento
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Programmi e dati risiedono in memoria secondaria
Per essere eseguiti (i programmi) ed usati (i dati) vengono copiati nella memoria principale
La CPU (Central Processing Unit) e' in grado di eseguire le istruzioni che compongono i programmi
Memoria Principale
Le memorie SRAM
(RAM statiche), dette anche
flash-RAM, hanno costi elevati, tempi di accesso
inferiori ai 2 nanosecondi e sono generalmente usate
per la memoria cache .
Le memorie DRAM (RAM dinamiche) hanno tempi di
accesso pari a 40-60 nanosecondi e sono utilizzate
per la memoria principale degli elaboratori.
Le memorie VRAM (RAM video) hanno caratteristiche
molto particolari e sono usate dagli adattatori video
per la gestione delle immagini. Sono più costose delle
DRAM.
Word
La parola (word) di una architettura:
quanti bit possono essere letti/scritti/usati
dalla cpu con un unico accesso alla memoria
(16, 32, 64, 128 bit)
Piu’ grande e la word, maggiore e’ la
potenza del computer.
Attenzione – non influisce sullo spazio di
indirizzamento - l’unità indirizzabile rimane
sempre il byte.
Memoria ROM
ROM = Read Only Memory (Memoria di sola
lettura)
• Non può essere modificata
• A differenza della RAM non è volatile
• Veloce come la RAM
• Usata per memorizzare programmi e
di uso particolare
– programmi di boot (accensione)
– configurazione del sistema
istruzioni
Il processore e la memoria principale
I registri
All’interno del processore ci sono due tipi di
registri:
Registri speciali usati dall'unità di controllo per
scopi particolari, ad esempio il registro Program
Counter, il Registro Istruzioni, il Registro di Stato e
i registri di comunicazione con la memoria;
Registri generali (o aritmetici) usati per salvare
risultati parziali durante il corso dell'elaborazione.
I registri (P.C.)
Il Program Counter (PC)
Come abbiamo già detto il processore esegue, ad
ogni ciclo, un'istruzione prelevata dalla memoria
principale. Il problema diventa quello di conoscere
l'indirizzo della cella di memoria in cui si trova la
prossima istruzione da eseguire: questo
indirizzo è memorizzato nel registro Program
Counter (PC).
Registri (RI e RS)
Registro
Istruzioni
(RI)
attualmente in esecuzione.
contiene
l'istruzione
Ad ogni ciclo di clock l'istruzione letta dalla memoria
principale viene scritta nel registro istruzioni RI. Il Registro di Stato (PS) contiene le informazioni sullo
stato di esecuzione del processore e può segnalare
eventuali errori avvenuti durante l'esecuzione. Vi
sono diversi tipi di errori che possono avvenire nel
corso dell'esecuzione di un programma. Ad esempio
overflow.
Registri generali
Registri generali - sono in genere sedici o
trentadue e servono come memoria temporanea
per le operazioni interne del processore.
Le dimensioni dei registri coincidono con quelle
delle parole di memoria.
Registri (RIM,RDM e RC)
Registro Indirizzi Memoria (RIM), mediante il quale il
processore può specificare l'indirizzo della cella
su cui vuole operare
che contiene
l'informazione letta dalla memoria o quella che
deve essere scritta nella memoria
Registro
Dati
Memoria
(RDM)
Registro di Controllo (RC) mediante il quale il
processore specifica
l'operazione che deve
essere eseguita e che, al termine dell'operazione,
viene utilizzato per segnalare eventuali errori
che possono essere avvenuti
Collegamento memoria- processore
RC
RIM
MEMORIA
Circuito di
decodifica
RDM
Il processore (l'ALU)
L'Unità Aritmetico-Logica (ALU) è costituita
da un insieme di circuiti in grado di svolgere
le operazioni di tipo aritmetico e logico.
La ALU legge i dati contenuti all'interno dei
registri generali, esegue le operazioni e
memorizza il risultato in uno dei registri
generali.
I processori oggi in commercio hanno anche un particolare modulo
integrato all’interno del processore chiamato FPU (Floating Point
Unit) o NPU (Numerical Processing Unit) che si occupa di potenziare e
supportare la ALU nelle operazioni matematiche complesse.
Il processore (la MMU)
Unità di gestione della memoria (MMU)
Questo modulo, interno alla CPU e gestito
direttamente dall’unità di controllo, si
occupa
di
tutte
le
operazioni
di
indirizzamento da e verso la memoria.
Memoria cache
memoria cache serve per conservare i dati di uso
molto frequente nel transito fra CPU e Memoria
principale. Ha solitamente dimensioni abbastanza ridotte (qualche
centinaio di KB) ed è molto più veloce della RAM. (usa tecnologia
statica)
•
Cache interna – o primaria, chiamata cache
L1, realizzata all’interno del circuito della CPU (su
bus veloce)
•
Cache esterna – o secondaria, chiamata
cache L2, situata sulla scheda madre, più lenta
ma espandibile.
Memoria cache
L’efficacia della cache
funzionali adottati.
dipende
dai
criteri
locality of reference Statisticamente, se il
processore ha letto un dato in memoria, molto
probabilmente avrà bisogno anche di quello
successivo
cache di tipo associativo ossia basate su una
tecnica di accesso alle informazioni logica e non
fisica.
Ciclo macchina
Ciclo di esecuzione
1) Leggi dalla memoria principale la
prossima istruzione da eseguire
2) Esegui l’istruzione
3)Torna a 1.
Terminologia
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Istruzione macchina
●
●
Linguaggio macchina
●
Un'istruzione (o un comando) codificato come una sequenza di bit, riconoscibile dalla CPU
L'insieme di tutte le istruzioni macchina
Instruction set
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Reduced Instruction Set Computing (RISC)
●
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Poche, semplici, veloci ed efficenti istruzioni macchina disponibili
Esempi: PowerPC da Apple/IBM/Motorola e SPARK da Sun Microsystem
Complex Instruction Set Computing (CISC)
●
Molte, comode e potenti istruzioni macchina disponibili
●
Esempio: Pentium da Intel
Tipologia di istruzioni macchina (1)
Istruzioni di lettura dalla memoria. Solitamente
con due argomenti: uno specifica l'indirizzo della
cella di memoria da cui si deve leggere
un'informazione;
l'altro
il
registro
in
cui
l'informazione deve essere scritta.
Istruzioni di scrittura in memoria. Solitamente
con due argomenti: uno specifica il registro da cui
l'informazione deve essere prelevata; l'altro
l'indirizzo della
cella
di memoria in
cui
l'informazione deve essere scritta.
Tipologia di istruzioni macchina (2)
Istruzioni aritmetiche. Permettono di eseguire le
operazioni aritmetiche operando sui dati contenuti nei
registri. Di solito con due o tre argomenti: due specificano
i registri in cui si trovano gli operandi, il terzo specifica il
registro in cui deve essere scritto il risultato. In assenza
del terzo argomento, il risultato viene scritto in uno dei
registri prec edenti.
Istruzioni logiche. Permettono di eseguire le operazioni
logiche sugli operandi contenuti nei registri specificati
come argomenti dell'istruzione. Esempi di operazioni
logiche sono il confronto o l'inversione di bit.
Tipologia di istruzioni macchina (3)
Istruzioni di spostamento. Permettono di
spostare le informazioni da una cella di
memoria ad un'altra; gli indirizzi delle due
celle sono gli argomenti dell'istruzione.
Istruzioni di salto. Per spostare il flusso
del programma da un’istruzione ad un’altra
non immediatamente successiva
Esempio 1
Esempio 2
Un esempio di linguaggio macchina
Parti di una istruzione macchina
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Campo codice operativo
●
●
Campo operando
●
Specifica quale operazione eseguire
Da' informazioni piu' dettagliate sul tipo di operazione
–
Quali sono i valori coivolti
–
Dove salvare il risultato
Composizione di una istruzione macchina
Un semplice linguaggio macchina
Codice
Operando
operativo
Descrizione
1
RXY
Carica nel registro R il valore memorizzato nella cella
XY
2
RXY
Carica nel registro R la configurazione di bit XY
3
RXY
Memorizza nella cella di memoria il cui indirizzo e'
XY il valore presente nel registro R
4
0RS
Copia nel registro S il valore del registro R
5
RST
Somma in complemento a 2 le configurazioni di bit
presenti nei registri S e T e pone il risultato in R
6
RST
Somma in virgola mobile le configurazioni bit presenti
nei registri S e
T e pone il risultato in R
Un semplice linguaggio macchina
Codice
Operando
operativo
Descrizione
7
RST
Fai l'OR bit a bit delle configurazioni presenti nei
registri S e T e poni il risultato in R
8
RST
Fai l'AND bit a bit delle configurazioni presenti nei
registri S e T e poni il risultato in R
9
RST
Fai lo XOR bit a bit delle configurazioni presenti nei
registri S e T e poni il risultato in R
A
R0X
Ruota X volte la configurazione di bit nel registro R
B
RXY
Salta all'istruzione contenuta nella cella di memoria
XY se la configurazione di bit in R e' uguale a quella
del registro 0
C
000
Termina l'operazione
Decodifica dell'istruzione 35A7
Versione codificata dell'esempio 1
Istruzioni di salto
Esecuzione di un programma
Ad ogni ciclo di clock
- si legge dalla memoria principale l'istruzione che si trova all'indirizzo indicato dal registro PC;
- l'istruzione viene scritta all'interno del registro RI;
- si modifica il valore del PC aumentandolo di 1;
- la UC decodifica l'istruzione e individua la sequenza di azioni che devono essere svolte all'interno del
processore;
- si eseguono le azioni specificate dall'istruzione, e cioè:
5.1 in corrispondenza di istruzioni di lettura dalla memoria, la UC attiva i meccanismi di lettura;
5.2 in corrispondenza di istruzioni di scrittura in memoria, la UC attiva i meccanismi di scrittura;
5.3 in corrispondenza di istruzioni aritmetiche o logiche la UC attiva la ALU per eseguire l'operazione;
5.4 in corrispondenza di istruzioni di salto si modifica il valore del registro PC scrivendo l'indirizzo della
istruzione cui si deve saltare
Esecuzione del linguaggio macchina
Esecuzione del linguaggio macchina
Esecuzione del linguaggio macchina
Dischi rigidi (1)
●
Il disco rigido e' il componente dove vengono memorizzate in modo permanente le informazioni elaborate. Le informazioni sono magnetizzate sulla superficie del disco e pertanto rimangono memorizzate anche se viene a mancare la corrente. Oggi vengono anche usati i cosidetti dischi a stato solido, essi non contengono alcun disco sono merie flash (non volatili).
Dischi rigidi (2)
●
I dati memorizzati su disco rigido segueno uno schema di allocazione fisica ben definito in base al quale si puo' indirizzare la zona dove leggere/scrivere i dati sul disco. Uno schema diffuso e' il cosiddetto CHS acronimo per il termine inglese Cylinder/Head/Sector (Cilindro/Testina/Settore); in questa struttura i dati sono memorizzati avendo come indirizzo fisico un numero per ciascuna delle seguenti entita' fisiche.
Dischi rigidi (3)
●
Piatto: un disco rigido si compone di uno o piu' dischi paralleli, di cui ogni superficie, detta ”piatto” e identificata da un numero univoco, `e destinata alla memorizzazione dei dati.
Dischi rigidi (4)
●
Traccia: ogni piatto si compone di numerosi anelli concentrici numerati, detti tracce, ciascuna identificata da un numero univoco. (Indicato A nell’immagine).
Dischi rigidi (5)
●
Cilindro: l’insieme di tracce alla stessa distanza dal centro presenti su tutti i dischi e' detto cilindro. Corrisponde a tutte le tracce aventi il medesimo numero, ma diverso piatto.
Dischi rigidi (6)
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Settore: ogni piatto `e suddiviso in settori circolari, ovvero in ”spicchi” radiali uguali ciascuno identificato da un numero univoco. (Nell’immagine B individua un settore).
Dischi rigidi (7)
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Blocco: L’insieme di settori posti nella stessa posizione in tutti i piatti
Dischi rigidi (8)
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Testina: Su ogni piatto `e presente una testina per accedere in scrittura o in lettura ai dati memorizzati sul piatto; la posizione di tale testina e' solidale con tutte le altre sugli altri piatti. In altre parole, se una testina `e posizionata sopra una traccia, tutte le testine saranno posizionate nel cilindro a cui la traccia appartiene.
Dischi rigidi (9)
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Cluster: raggruppamento di settori contigui.
Comunicare con altri dispositivi
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Controller: un apparato intermedio che gestisce le comunicazioni tra la CPU e il dispositivo
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●
Controller specializzati per dispositivi specifici
Controller in grado di gestire piu' dispositivi (es. USB o FireWire)
Porta: il punto in cui il dispositivo e' connesso al computer
Memorymapped I/O: dispositivi I/O gestiti come celle di memoria
Controller allacciati al bus
Memory mapped I/O
porta
Comunicare con altri dispositivi
●
●
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Direct Memory Access (DMA): la memoria principale e' acceduta direttamente dal controller attraverso il bus
Collo di bottiglia di Von Neumann: competizione tra i dispositivi per accedere al bus
Handshake: il processo di coordinamento tra vari dispositivi che si scambiano tra loro dati
Comunicazione con altri dispositivi
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Comunicazione parallela: diversi bit vengono trasferiti contemporaneamente su linee separate
Comunicazione seriale: trasefrimento di un singolo bit per volta
Controller
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Controller onboard dispositivi periferici (oppure onchip per dispositivi mobili).
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I dischi rigidi e dischi ottici (CD/DVD ...) vengono pilotati tramite un controller posto sulla scheda madre di tipo SCSI, EIDE, PATA o SATA, . . .
La scheda video oggigiorno non e' piu pilotata da un controller, ma a `e sua volta dotata di una CPU dedicata (chiamata GPU, i.e. processore grafico), di memoria ram e di un suo bus.
Negli smartphone il chipset, include il contoller del modem GPRS (2G) e/o un modem HDSPA/HSUPA (3G)
Il controller ethernet per la connessione di rete via cavo
I controller Wifi oppure Bluetooth connessione di rete senza fili. La prima consuma di piu ma fornisce maggior banda e copertura (area di azione). Il bluetooth `e sostanzialmente stato crato per piccoli dispostivi con limitata autonomia energetica.
Connettori esterni
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I connettori esterni consentono la connessione di molti dispositivi esterni
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●
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Le uscite VGA, DVI, HDMI servono a connettere monitor (o televisori) controllandoli con segnali analogici e/o digitali e risoluzioni differenti, ossia con un differente protocollo.
Le porte USB sono le porte fondamentali che permettono di connettere tastiere, mouse, stickmemory, modem HDSPA, bluetoothextension, scanner, stampanti, ecc... Attenzione, ci sono vari standard USB con caratteristiche diverse.
La porta FireWire fornisce concettualmente le stesse funzionalita della porta USB, sebbene sia piu performante.
La porta RJ45 e' lo standard per la connessione di rete, le porte PS/2 (oggi spesso sostituite da porte USB) permettono la connessione a mouse e tastiera.
In passato erano diffuse anche le porte seriali per il mouse e parallela per la stampante.
Video (1)
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La scelta del monitor dipende da: consumo, ingombro, fedelta nella riproduzione, costo, tipo di utilizzo, …
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In principio vi erano i monitor CRT (tubo a raggi catodici): per intenderci, quegli scatoloni, ingombranti e pesanti. Un cannone elettronico ”sparava” fasci di elettroni (3 per pixel, uno per ciascun colore RGB) sullo schermo, in modo da “dipingere”, passata dopo passata (con “pennellate” davvero veloci), l’intera superficie dello schermo. Il fascio veniva deviato da magneti, iniziando dal bordo superiore dello schermo e procedendo riga per riga, fino a riprodurre tutti i pixel. I CRT sono analogici, e non sono quindi predisposti per connessioni digitali come HDMI o DVI, presente invece nei televisori LCD o al plasma.
Video (2)
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La scelta del monitor dipende da: consumo, ingombro, fedelta nella riproduzione, costo, tipo di utilizzo, …
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In seguito, sono arrivati i display LCD (a cristalli liquidi), contenenti appunto uno strato di cristalli liquidi che possono diventare piu' o meno trasparenti a seconda della corrente elettrica applicata a ciascun punto. Anche in questo caso per formare il colore si parte dai tre colori di base (rosso, verde, blu ! RGB), ma qui non vi `e un fascio che percorre lo schermo. I pixel non si illuminano da soli: `e necessario uno strato di illuminazione posto dietro lo strato di cristalli liquidi (per questo si parla di retroilluminazione).
Video (3)
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La scelta del monitor dipende da: consumo, ingombro, fedelta nella riproduzione, costo, tipo di utilizzo, …
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Nei televisori al plasma (utilizzati, appunto, solo come televisori, non monitor per pc) i colori derivano ancora dalla combinazione di celle dei tre colori di base, ma in questo caso non vi sono cristalli liquidi quanto celle contenenti il plasma, un gas che si illumina quando alla sua cella viene applicata una corrente elettrica. Hanno una diagonale minima di 32 pollici.
Video (4)
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La scelta del monitor dipende da: consumo, ingombro, fedelta nella riproduzione, costo, tipo di utilizzo, …
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Gli schermi OLED, dotati di piccoli diodi luminosi che emettono direttamente la luce (non necessitano di retroilluminazione) riproducendo immagini nitide e ben contrastate, oppure i SED, che utilizzano milioni di celle che, sottoposte all’azione di una tensione elettrica, emettono particelle elettricamente cariche. In entrambi i casi, le minuscole celle producono “luci” RGB per comporre ciascun pixel dell’immagine finale.
Tastiera