Appunti Fondamenti di informatica

LA MACCHINA DI VON NEUMANN

Il primo modello di calcolatore è la macchina di Von Neumann, progettato nel

1945, è un modello semplificato dei calcolatori moderni. La macchina non è

reale, ma è un’architettura di riferimento che rappresenta tutte le macchine

reali. E’ importante poiché stabilisce le 4 componenti funzionali:

-CPU(unità centrale di elaborazione), è costituita dai circuiti elettronici capaci di

leggere(dalla memoria centrale), decodificare ed eseguire(impartendo gli

opportuni comandi alle varie parti del sistema) le istruzioni di un programma,

uno alla volta. La CPU è a sua volta formata da due componenti:

-ALU: effettua le operazioni numeriche e logiche all’interni del computer,

è un esecutore di operazioni

-UC(unità di controllo): fa da registra del calcolatore.

- MEMORIA PRINCIPALE: serve per memorizzare dati e funzioni che servono al

funzionamento dei programmi.

- INTERFACCE DI INPUT E DI OUTPUT: sono quei sistemi che servono per far

comunicare il pc con i dispositivi, l’interfaccia ha il compito di tradurre i segnali

interni del calcolatore in un formato comprensibile alle periferiche.

-BUS: rappresenta i collegamenti per il trasporto delle informazioni

L’hardware di un computer è l’insieme delle componenti fisiche e tangibili

che costituiscono il sistema informatico. In altre parole, è tutto ciò che puoi

toccare. Fanno parte di questo : LE MEMORIE

ci sono due tipi di memorie:

1. memorie PRIMARIE: sono quelle che lavorano direttamente con la CPU

per eseguire programmi e gestire dati temporanei più rapidamente

possibile. (RAM; ROM; CHACHE)

2. memorie SECONDARIE: sono usate per salvare i dati in modo

permanente, anche dopo lo spegnimento del computer. Non lavorano

direttamente con la CPU ma sono fondamentali per conservare file,

programmi, sistema operativo.(HARDISK;SSD;DVD)

DIVERSE TECNOLOGIE:

- elettroniche Elevata velocità d’accesso, volatili, vanno alimentate (in

genere), elevato costo per bit RAM : lettura e scrittura nell’ordine delle

decine di nanosecondi per parola –

- magnetiche n lente, buona capacità, non volatili, basso costo per bit

- ottiche Simili alle magnetiche, ma non riscrivibili

- Magneto/ottiche Simili alle ottiche, ma riscrivibili – tuttavia hanno tempi

di scrittura elevati

LE MEMORIE PRIMARIE

-La memoria più importante è la RAM, la caratteristica principale di questa è la

velocità, e questa memorizza i programmi in esecuzione e i dati dei programmi

in esecuzione. Questa memoria è volatile: viene cancellata ogni volta che si

spegne il computer. Un’ altra caratteristica è che possono essere accedute sia

in lettura che in scrittura

- La ROM: Memoria permanente che contiene istruzioni di avvio del sistema

(come il BIOS o il firmware). Non è volatile, contiene informazioni fisse non

facilmente modificabili nel tempo. A differenza della RAM permettono solo la

lettura dei dati

- Memoria cache: memoria piccolissima e ultrarapida vicina alla CPU, per i dati

più usati, memorizza le pagine che usiamo più di recente. Strategia di utilizzo:

la prima volta che la CPU carica dati dalla memoria centrale, questi sono

caricati anche sulla cache n le volte successive, i dati possono essere letti dalla

cache invece che dalla memoria centrale (più lenta). Tipi di

memoria cache: cache di I° livello: contenuta nel microprocessore ; cache di II°

livello: aggiungibile successivamente

- Buffer: piccole parti di RAM con funzione di memoria temporanea.

-Registri: sono memorie molto piccole all’interno della CPU, quindi hanno

massima velocità e servono alla ALU.

Quando si progetta un sistema informatico, le memorie o le CPU, si deve

trovare un compromesso tra:

Prestazioni (velocità)

 Spazio disponibile (capacità)

 Prezzo da pagare per ottenere quelle caratteristiche



Tipo di Velocit Capacità Costo per bit

memoria à

Registri CPU Altissim Bassissim Altissimo

Tipo di Velocit Capacità Costo per bit

memoria à

a a

Molto

Cache Bassa Molto alto

alta

RAM Alta Media Medio

SSD Media Alta Basso

Hard Disk Molto alta Molto bassaolto

Bassa

(HDD) as basso

LE MEMORIE SECONDARIE

Sono usate per salvare i dati in modo permanente, anche dopo lo

spegnimento del computer. Non lavorano direttamente con la CPU( ma

attraverso le interfacce)ma sono fondamentali per conservare file, programmi,

sistema operativo.

CARATTERISTICHE:

- Non volatilità

- Grande capacità in byte

- Bassi costi(il costo per bit è inferiore rispetto alla memoria centrale)

- Bassa velocità di accesso, ma non è molto importante perché non

comunica con la CPU

- tecnologie usate: magnetica, ottica, magneto-ottica, elettronica

- -I dati di una memoria secondaria per essere elaborati dal processore

devono passare nella memoria centrale

LE MEMORIE MAGNETICHE3

Sono dei piatti d’alluminio ricoperti di materiale ferromagnetico, salvano le

informazioni alterando il campo magnetico di piccole aree su un supporto

fisico (di solito un disco o un nastro). Nel piatto vengono realizzate delle tracce,

ed ogni traccia rappresenta la porzione di disco in cui si memorizzano i bit, li

viene realizzata la polarizzazione. Il disco viene identificato con dei settori che

servono per identificare la posizione esatta su cui si memorizza. Quando un

dato viene scritto, una testina magnetica cambia la polarità delle aree del

supporto per rappresentare i bit (0 e 1). Per leggere i dati, la testina rileva

queste polarità. La testina di lettura/scrittura è sospesa a pochi nanometri

dalla superficie del disco, ma non la tocca mai (in condizioni normali).

Scrittura: il passaggio di una corrente elettrica positiva o negativa

 attraverso la testina magnetizza l'area sottostante del disco,

polarizzandola per rappresentare un bit (1 o 0).