Architettura di Von Neumann Architettura di Von Neumann

Architettura di Von Neumann
INFORMATICA PER LE
DISCIPLINE UMANISTICHE 2
(13042)
Computer → elaboratore di informazione
riceve informazione in ingresso (input)
elabora questa informazione
restituisce informazione ottenuta elaborando i dati
di input (output)
Architettura dell’elaboratore
Architettura di Von Neumann
Architettura di Von Neumann
I computer sono dei sistemi di elaborazione:
costituiti da molte componenti
funzionamento coordinato delle diverse componenti
architettura di riferimento generale: architettura di
Von Neumann
Caratteristiche dell’architettura di Von Neumann
Descrizione di un elaboratore universale
Dati e istruzioni sono memorizzati nello stesso
dispositivo
Utilizzo dell’aritmetica binaria
Distinzione tra memorizzazione ed elaborazione
Elaboratori costruiti secondo questa architettura:
Turing equivalenti
Descrive
l’architettura dell’elaboratore
Le componenti principali
Il coordinamento tra le componenti
Architettura di Von Neumann
Architettura di Von Neumann
Componenti dell’architettura di Von Neumann
Processore (CPU, Central Processing Unit): funzioni
di elaborazione
Memoria:
divisa
in celle, ognuna associata ad un indirizzo univoco
contiene istruzioni e dati da elaborare
Interfaccia input/output: interfaccia con esterno
Bus: canale di comunicazione
Orologio di sistema: coordina le varie fasi
Orologio di sistema
Bus
Orologio di sistema (clock):
controlla la velocità delle operazioni del computer
invia una sequenza costante di impulsi alla CPU
ad ogni impulso → ciclo di elaborazione (ciclo
macchina)
Bus di sistema: comunicazione tra le diverse
componenti
Funzionalmente diviso in tre parti:
bus dati → dati da elaborare
bus indirizzi → indirizzi delle celle di memoria per
la lettura/scrittura di dati
bus di controllo → istruzioni per il coordinamento
delle componenti
Linguaggio macchina
Linguaggio macchina
Linguaggio macchina:
Linguaggio compreso dalla macchina
Insieme di istruzioni eseguibili dalla macchina
Ogni istruzione corrisponde ad una elaborazione
elementare (lettura e scrittura in memoria,
operazioni aritmetiche, confronto tra numeri,…)
Istruzioni codificate con numeri binari
Tre tipi di istruzioni:
Istruzioni logico-aritmetiche: add, sub, and
Istruzioni di trasferimento dati: load, store
Istruzioni di controllo
Linguaggio macchina
Hardware/Software
Ogni processore riconosce una determinata codifica
di istruzioni:
Software:
Istruzione
Add (somma)
Sub (sottrazione)
…
Codice
0111 1111
0110 1001
Processori con codifiche identiche: compatibili
Istruzioni
eseguite dall’elaboratore → programmi
Codificate nella memoria dell’elaboratore
Hardware
Componenti
fisiche di un elaboratore
Classificazione degli elaboratori
Classificazione degli elaboratori
Gli elaboratori sono classificati in base a
Velocità di elaborazione
Capacità di archiviazione
Capacità di connessione
Dimensioni
Modularità – Scalabilità
Prezzo
…
Classificazione
Supercomputer
Multi-utente
Mainframe
Minicomputer
Workstation
Personal Computer:
Desktop, Tower, Small form factor
Laptop (Notebook, Tablet PC, Netbook)
Network computer, Terminali
Calcolatori embedded (automobili, lettori MP3,…)
Architettura di un elaboratore
Architettura dell’elaboratore
Componenti principali
Descrizione di un moderno elaboratore basato sull’architettura di Von
Neumann
Componenti principali
case
alimentatore
scheda madre
CPU
memoria primaria
memoria secondaria
bus di comunicazione
orologio di sistema
periferiche di input/output
Scheda madre
Scheda madre : circuito stampato a cui si collegano
le varie componenti del computer
CPU
memoria
connettori
per periferiche
…
Permette la comunicazione tra le componenti: bus