Appunti fondamenti informatica

Architettura calcolatore

Tutti i calcolatori elettronici per funzionare nella maniera corretta utilizzano uno schema introdotto da Von Neumann.

Macchina Von Neumann

Andiamo i singoli componenti.

CPU

Questo dispositivo (central processing unit) è diviso al suo interno in due parti:

• CU → Central Unit (Unità centrale)
• ALU → Arithmetic logic unit (Unità logica aritmetica)

Le CPU moderne hanno anche:

• GPU → Graphic processing unit (Processore grafico)

RAM

Questo dispositivo può essere chiamato anche memoria centrale.

Architettura calcolatore

Tutti i calcolatori elettronici per funzionare nella maniera corretta utilizzano uno schema introdotto da von Neumann.

Macchina Von Neumann

Analizziamo i singoli componenti.

CPU

Questo dispositivo (Central Processing Unit) è diviso al suo interno in due parti:

• CU → Central Unit (Unità centrale)
• ALU → Arithmetic Logic Unit (Unità logica aritmetica)

Le CPU moderne hanno anche:

• GPU → Graphic Processing Unit (Processore grafico)

RAM

Questo dispositivo può essere chiamato anche memoria centrale.

E parire per:

• Immagazzinare il programma una volta che viene elaborato dalla CPU.
• Mantenere le modifiche una volta che il programma è stato elaborato dalla CPU.

BUS

Questo dispositivo effettua i collegamenti tra i componenti della macchina e al suo interno viaggiano le informazione che si scambiano tutti i dispositivi della macchina.

Periferica I/O

Questi dispositivi sono opzionali cioè ai fini del funzionamento della macchina non sono importanti però servono per prendere informazioni dell’esterno e per farlo hanno bisogno di una interfaccia.

Codifica dati e istruzioni di un programma

Come fa il calcolatore a capire come e dove importare quando deve elaborare un programma e un dato?

Qui entra in gioco il BIT.

Il BIT è l’elemento minimo in grado di rappresentare un informazione.

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Il bit può avere due stati:

• 0 logico
• 1 logico

Tutto quello che bisogna fare è far capire al calcolatore questi due stati.

• 0 viene percepito con una bassa tensione 0V
• 1 viene percepito con un'alta tensione 5V

In questa maniera il calcolatore può interpretare e manipolare i bit.

I programmi e i dati prima di essere elaborati vengono trasformati in una sequenza di bit che tramite il bus vengono inviati alla CPU per essere elaborati.

N.B. Qualunque elemento per essere elaborato dal calcolatore deve essere trasformato in una sequenza di bit.

Codifica dei numeri

Come vengono trasformati in bit i numeri?

Numeri naturali

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Il calcolatore oltre a codificare numeri naturali in base dieci codifica numeri in base otto e sedici.

Vediamo come viene effettuata la codifica.

• Decimale -> binario (bit)

134₍₁₀₎ -> occorre eseguire divisioni per due, per la codifica.

Per avere la codifica del numero decimale 134 basta prendere tutti i resti delle singole divisioni dall’alto verso il basso.

134₍₁₀₎ -> 10000110_(bit)

• Binario (bit) -> decimale

Fare l'operazione inversa è più semplice.

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Andiamo a codificare il numero binario precedente in base dieci.

1 0 0 0 0 1 1 0 (bit)

Sappiamo che ogni simbolo corrisponde ad una potenza di due.

2⁷ 2⁶ 2⁵ 2⁴ 2³ 2² 2¹ 2⁰

1 0 0 0 0 1 1 0 (bit)

Prendiamo soltanto le potenze di due dove compare l’1 per poi sommarle cioè:

2⁷ 2² 2¹

1 1 1

2⁷ + 2² + 2¹ = 128 + 4 + 2 = 134

Il numero che otteniamo dalla somma è il numero codificato da binario a decimale.

• Decimale → cod.

Il procedimento è analogo a quello effettuato decimale ➔ binario che invece delle divisioni per due dobbiamo dividere in sequenza per sedici.

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Conversione da base otto a base dieci.

152₈ → 98₁₆

Esadecimale → decimale.

In questo caso ogni cifra corrisponde ad una potenza sedicesima.

16¹ 16⁰

9 8

Moltiplichiamo le cifre per le potenze sedicesime rispettive e poi sommiamo i valori ottenuti.

9×16¹ + 8×16⁰ → 144 + 8 = 152

Il numero risultante corrisponde alla base dieci.

Decimale → ottale.

Il procedimento è analogo ai precedenti, solo che dobbiamo dividere per otto.

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