Appunti 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 di registri
         • Memoria interna CPU
         • Program Counter (PC)
         • Instruction Register (IR)
       • 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

RAPPRESENTAZIONE INTERI POSITIVI E NEGATIVI

- ESISTONO VARIE RAPPRESENTAZIONI:

• MODULO E SEGNO
• COMPLEMENTO A 1
• COMPLEMENTO A 2
• ECCESO

1) MODULO E SEGNO

- SI USA UN BIT PER IL SEGNO (0 PER IL +, 1 PER IL MENO) - m BIT PER IL MODULO

INTERVALLO DI RAPPRESENTAZIONE CON m BIT: [-(2^m-1-1); 2^m-1-1]

ES. CON m=4 BIT → INTERVALLO [-7; +7] 5=0101 -5=1101 PROBLEMA 1: DOPPIA RAPPRESENTAZIONE DELLO ZERO PROBLEMA 2: ADDIZIONE E SOTTRAZIONE COMPLICATA

2) COMPLEMENTO A 1

- PER I NUMERI POSITIVI SI AGGIUNGE UNO 0 A SINISTRA (ES. 5=0101 → 5=0101) - PER CAMBIARE SEGNO SI COMPLEMENTANO TUTTI I BIT (5=0101 → -5=1010)

INTERVALLO DI RAPPRESENTAZIONE CON m BIT: [-(2^m-1-1); +2^m-1-1]

3) COMPLEMENTO A 2

- I NUMERI POSITIVI HANNO LA STESSA RAPPRESENTAZIONE CHE IN COMPLEMENTO A 1 - I NEGATIVI SI OTTENGONO SOTTRAENDO 1 ALLA LORO RAPPRESENTAZIONE IN COMPLEMENTO A 1

INTERVALLO DI RAPPRESENTAZIONE CON m BIT: [-(2^m-1); +2^m-1-1]

ES. 6=0101 CP2 -5=1101 CP2 = -(8-2+1)

TRADUZIONE IN LINGUAGGIO MACCHINA DA ASSEMBLER

• ESEMPIO COMPLETO:

$t1 ➔ vettore A$s2 ➔ h

A[300] = h + A[300]

ASSEMBLER

LINGUAGGIO MACCHINA DECIMALE

LINGUAGGIO MACCHINA BINARIO