Esame Orale Elementi di programmazione

Unità aritmetico logica (ALU)

indirizzoPrelievo dell'istruzione (Fetch): è in PC. L'istruzione viene copiata nel registro IR.

L'unità di controllo esamina i bit di IR e ricavaDecodi ca / prelievo degli operandi (Decode): il tipo di operazione e i suoi operandi.

L'unità di controllo richiede all'ALU di e ettuareEsecuzione dell'istruzione (Execute): l'operazione e invia il risultato a un registro o alla memoria

Ciclo fondamentale della CPU

Acquisizione dell'istruzione (fetch):

• 4 sottopassi (micro operazioni)
• Iterpetrazione
• Incremento del PC1 2 34: PC=PC+1 Codice operativo 13fi ff

Esecuzione: un numero variabile di micro-sequenze molto diverse

Indirizzo dell'operando Valore letto dalla periferica

Formato delle istruzioni in linguaggio macchina

Codici delle istruzioni:

• Codice operativo
• Operandi 0, 1, 2 o raramente 3 operandi

Se i primi 4 bit sono un codice operativo allora posso avere 16

Codici rappresentati da quei 4 bit. I codici operativi possono essere più di 4.

Istruzioni in linguaggi macchina

Struttura delle istruzioni: a seconda di dove sono memorizzati gli operandi

• Memoria-registro
• Registro-registro
• Memoria-memoria

Repertorio dei codici operativi (stabilisce la facilità o difficoltà del codice):

• Un insieme limitato: da qualche decina a qualche centinaia
• Deve costituire un insieme funzionalmente completo

Semantica delle istruzioni in linguaggio macchina

• Istruzioni aritmetico-logiche
• Istruzioni di controllo sequenza
• Istruzioni di trasferimento

- Trasferimento dati e istruzioni tra CPU e memoria

- Trasferimento dati e istruzioni tra CPU e dispositivi di ingresso/uscita (attraverso le relative interfacce)

Interruzioni

In alcuni casi, ad esempio al fine di gestire richieste provenienti dalle periferiche può essere necessario interrompere la normale esecuzione di un programma. La periferica segnala sue

particolari necessità attraverso una interruzione. Ad ogni passo di esecuzione l’unità di controllo verifica lo stato del registro delle interruzioni. Se si è verificata una interruzione:

• Lo stato del processore (registri) viene salvato in memoria
• Viene attivata una speciale procedura di gestione delle interruzioni (parte del S.O.)
• Quando la procedura di gestione delle interruzioni termina, lo stato del processore viene ripristinato ed il programma viene ripreso

Clock del processore:

• Sotto-unità della CPU, nelle tre fasi del ciclo, è sincronizzato da un orologio che invia un segnale periodico al processore (clock)
• Maggiore è la frequenza del segnale, maggiore è la velocità del ciclo del processore

Frequenza del Clock:

• Si misura in multipli di Hertz
• La frequenza del segnale di clock (Megahertz/MHz o Gigahertz/GHz)
• La velocità complessiva di un processore dipende anche da altri fattori, quindi non

Ha senso confrontare la frequenza di clock di modelli di processori diversi.

Collegamento tra le Unità:

• Le unità sono collegate tra loro tramite bus.
• Un bus è un insieme di linee in grado di trasmettere un segnale elettrico.
• Le unità si scambiano dati o istruzioni attraverso un bus.
• Il bus che collega la ALU alla Unità di controllo è detto bus interno.
• Il bus che collega la memoria con le altre parti del sistema è detto bus esterno (o bus di sistema).

Reti di calcolatori, Networking e protocolli:

Evoluzione dei sistemi informatici:

Il modello centralizzato:

Negli anni settanta, prevalse il modello time-sharing multi-utente (il modello centralizzato) che prevede il collegamento di molti utenti ad un unico elaboratore potente attraverso terminali.

Terminale: un dispositivo hardware, usato solo per inserire dati e ricevere dati per la visualizzazione (per esempio, con ma senza capacità di tastiera, schermo, mouse).

Di elaborazione) Informatica distribuita

Gli anni ottanta hanno visto nascere l'era dell'informatica distribuita. Una nuova tendenza che consiste nel collegare in rete gli elaboratori e quindi gli utenti, che si trovano in uno stesso ufficio o in località diverse.

Il modello distribuito significa che gli elaboratori sono collegati tra di loro e possono condividere le risorse. Ogni utente ha a disposizione una macchina su cui lavorare, ma anche le informazioni con gli altri utenti. L'informatica distribuita offre molteplici vantaggi rispetto al modello centralizzato.

Il modello distribuito: vantaggi rispetto al modello centralizzato

• Flessibilità: In caso di guasto all'elaboratore centrale, nessuno si blocca. Ogni utente può continuare a lavorare.
• Economicità: Le risorse possono essere condivise tra gli utenti, riducendo i costi.

Reti a

stella/HUB (rete locale)

Tipica architettura per LAN di tipo Ethernet. Tutti i dispositivi sono collegati tra di loro tramite un HUB (concentratore di informazioni).

Reti a stella: vantaggi e svantaggi

Vantaggi:

• Costo
• Prestazioni elevate
• Facilità di controllo
• Semplicità protocollo di comunicazione

Svantaggi:

• Problemi di sovraccarico e collisioni
• Il punto più sensibile dell'architettura è l'Hub

Topologia: reti lineari (a Bus)

Reti lineari (broadcast). Rispetto alle reti a stella sono più semplici:

• unico canale di comunicazione condiviso da tutte le macchine della rete
• Hanno un (dorsale)
• messaggi inviati da un vengono ricevuti da tutti ma solo l'elaboratore
• I elaboratoreelaborerà il messaggio, gli altri elaboratori lo ignoreranno
• destinatario

Reti a Bus: vantaggi e svantaggi

Vantaggi:

• Semplicità
• Accessibilità

Svantaggi:

• Tutte le stazioni dipendono da un

unico mezzo trasmissivo

• Prestazioni
• Non garanzia di consegna del messaggio

Tecnologia di connessione

La trasmissione di dati tra calcolatori può avvenire tramite

• linee siche che portano il messaggio al ricevitore
• Mezzi guidati: ottiche)(doppino telefonico e fibre
• irradiazione di segnali nello spazio (wireless)
• Mezzi non guidati: 17fl fi

Caratteristiche della trasmissione

• velocità di trasmissione
• Capacità del canale (Larghezza di Banda)
• Grado di attenuazione del segnale (distanza dal Hub, modem etc.)
• Interferenza
• Numero dei ricevitori

Differenze tra i metodi di trasmissione

• Condivisione del canale (linee dedicate / commutate): esempio Topologia a Bus.
• Trasmissione seriale / parallela
• Trasmissione sincrona / asincrona
• Trasmissione digitale / analogica

Trasmissione digitale (logica /analogica (logicabinaria) continua)

usare connessioni specializzate dedicate solo a trasmissione di

Reti locali: si

Sono presenti percorsi diversi:

• Packet Switching:
  • Pacchetti non arrivano necessariamente nell'ordine giusto;
  • Il destinatario aspetta che arrivino tutti prima di ricostruire il messaggio;
  • Ogni pacchetto occupa la connessione per un tempo molto breve;
  • I pacchetti possono essere inviati in parallelo.

Potenzialmente, Reti di computer:

• Non esiste una classificazione univoca delle reti ma due aspetti hanno un particolare importanza:
• Tecnologia di trasmissione;
• Scala (dimensione).

Le reti locali si differenziano in base alla copertura che riescono a coprire:

• LAN (Local Area Network): 0 a 100 metri;
• MAN (Metropolitan Area Network): rete distribuita in un ampio spazio come una città, unione di LAN;
• WAN (Wide Area Network): reti distribuite a livello geografico, WAN interregionale, internazionale, etc.

Un tipico

• reti più piccole per scala (distanza di 10 metri) sono le Le PAN (Personal Area Network): auricolari wireless, smart-watch.

La rete come strumento di comunicazione

L'uso fondamentale di una rete è quello di consentire la comunicazione tra i nodi.

• I nodi si scambiano dei d