Appunti Calcolatori Elettronici

CALCOLATORI

ELETTRONICI

CALCOLATORI ELETTRONICI

CALCOLATORI ELETTRONICI

• INTRODUZIONE

- IL CALCOLATORE È UNA MACCHINA PER L'ESECUZIONE AUTOMATICA DI ALGORITMI

- UN PROGRAMMA È UN ALGORITMO ESPRESSO IN UN LINGUAGGIO DI PROGRAMMAZIONE

- IL LINGUAGGIO DIRETTAMENTE ESEGUIBILE DAL CALCOLATORE È IL LINGUAGGIO BINARIO

COMPONENTI PRINCIPALI DI UN CALCOLATORE

1. PROCESSORE - CENTRAL PROCESSING UNIT (CPU)

   • PROVVEDE ALL'ESECUZIONE DELLE ISTRUZIONI MACCHINA
   • CICLO DI ESECUZIONE
     • PRELEVA ISTRUZIONE DALLA MEMORIA
     • DECODIFICA L'ISTRUZIONE
     • ESEGUE ISTRUZIONE
   • IL PROCESSORE È COMPOSTO DA DUE SOTTOSISTEMI
     • 1-UNITÀ DI CONTROLLO - CONTROLLA IL SEQUENZIAMENTO E L'ESECUZIONE DELLE
       • ISTRUZIONI GENERANDO SEGNALI DI CONTROLLO
     • 2-UNITÀ DI ELABORAZIONE: ESEGUE LE ISTRUZIONI (DATAPATH)
       • BANCO DEI REGISTRI
         • MEMORIA INTERNA CPU
         • PROGRAM COUNTER (PC)
         • INSTRUCTION REGISTER (CIR)
       • ALU -> ESEGUE OPERAZIONI SUI DATI

2. LA MEMORIA

   • 1-MEMORIA CENTRALE: CONTIENE ISTRUZIONI/DATI DEI PROGRAMMI IN ESECUZIONE
     • VOLATILE
     • RAM - RANDOM ACCESS MEMORY
     • VELOCE (~10 - 100 ns)
   • 2-MEMORIA SECONDARIA: DISCHI CD ...
     • MEMORIA DI LUNGO PERIODO (NON VOLATILE)
     • TEMPO DI ACCESSO MAGGIORE (~ms)

3. DISPOSITIVI DI INPUT E OUTPUT

   • TASTIERA
   • MOUSE
   • MONITOR
   • STAMPANTE

La Memoria Centrale

• È composta di celle, a loro volta composte da un certo numero di bit
• Tipicamente 1 cella = 1 Byte = 8 bit
• Una cella di memoria può memorizzare solo i valori 0 e 1
• Ogni cella è associata a un indirizzo nell'intervallo [0,1,...,M-1]
• La CPU accede alle informazioni in scrittura/lettura tramite l'indirizzo della cella

• Per ragioni di efficienza le operazioni di lettura/scrittura vengono effettuate per gruppi di byte detti word
• 1 parola = 1, 2, 4, 8 byte

Disco Rigido

• Costituito da un insieme di piatti rotanti (da 1 a 15)
• I piatti sono rivestiti di una superficie magnetica
• Esiste una testina per ogni faccia (2 testine per ogni piatto)
• Velocità di rotazione costante
• Ogni piatto è suddiviso in tracce (1000-5000 tracce)
• Ogni traccia è divisa in settori
  • Il settore è la più piccola unità che può essere trasferita

ESECUZIONE DI UN PROGRAMMA

• Input del codice
• Codice viene salvato in memoria
• Il processore preleva un istruzione
• L'unità di controllo del processore decodifica l'istruzione
• L'unità di esecuzione del processore esegue l'istruzione
• Alla fine risultati vengono salvati/inviati su un dispositivo di output

IL LINGUAGGIO ASSEMBLER

è composto da istruzioni simboliche che corrispondono a istruzioni binarie

Un programma ASSEMBLATORE

1. Prende in ingresso un programma scritto in assembler
2. Genera il corrispondente programma in linguaggio macchina

Un programma COMPILATORE

1. Traduce un linguaggio di programmazione ad alto livello (es. C, Python, Java) al linguaggio assembler
2. Talvolta traduce direttamente da linguaggio ad alto livello a linguaggio macchina

COMPILAZIONE

• È un processo di traduzione che, a partire da un programma scritto in linguaggio simbolico, ne genera una versione equivalente in linguaggio macchina
• Il programma risultante può essere eseguito direttamente sul calcolatore

INTERPRETAZIONE

• È un processo di esecuzione indiretta di un progr