Appunti di architettura dei calcolatori

Lezione 1 - Concetti

Elaboratore: Macchina capace di eseguire istruzioni semplici.

Programma:

• Sequenza di istruzioni della macchina.
• Programmi e dati su cui il programma lavora sono nella memoria del calcolatore _{sono immagazzinati dentro a 0 e file}.

1. Architettura ARCHITECTURE
2. Programma PROGRAM

3. Programma eseguito da architettura tramite calcolatori: DATA

4. I dati vengono messi nella memoria interna sottoforma di FILES.

Memoria

• Operativa: con cui lavora la macchina
• Geografica: dove immagazzina i files

Capacità Memoria

Si chiama byte. 1 byte = 8 bit.

• KB (kilobyte) 2¹⁰ = 1024 ~ 1,000 byte) = 10³
• MB (megabyte) 2²⁰ = ~1,000,000 byte) = 10⁶
• GB (giga byte) 2³⁰ = ~1,000,000,000 byte) = 10⁹

Lezione 1

Concetti

Elaboratore

Macchina capace di eseguire istruzioni semplici.

Programma

Sequenza di istruzioni della macchina.Programmi e dati su cui il programma lavora sono nella memoria del calcolatore: sono memorizzati dentro a 0 e 1.

• Architettura
• Programma
• Programma eseguito da architettura tramite calcolatori: Data
• I dati vengono messi nella memoria: anche sottoforma di files.

Memoria

Operativa = con cui lavora la macchinaDegenarativa = dove immagazzini files

Capacità Memoria

Si chiama Byte: 1 byte = 8 bit.

• KB (kilobyte) 2¹⁰ = 1024 ~ 1,000 byte) ~ 10³
• MB (megabyte) 2²⁰ ~ 1,000,000 byte) ~ 10⁶
• GB (gigabyte) 2³⁰ ~ 1,000,000,000 byte) ~ 10⁹

Si prende il 2 perché il byte è 8 bit e il bit assume 2 valori.

1 byte = 2⁸ = 256 configurazioni / valori

Processore

È il cuore dell'elaboratore, che esegue le istruzioni. Si chiama anche CPU. Processore e memoria vengono realizzati mediante circuiti integrati, o chip, che contengono transistor.

Bus

Esse attore e contatore sono in contatto tramite i bus, che collegano processore, memoria e periferiche.

portano i dati dall'esterno. insieme di queste componenti.

Software Operativo

Parte centrale del software nella macchina, che permette di eseguire i programmi.

Livelli

• Level 5: Problem-oriented language level
• Translation (compiler)
• Level 4: Assembly language level
• Translation (assembler)
• Level 3: Operating system machine level
• Partial interpretation (operating system)
• Level 2: Instruction set architecture level
• Interpretation (microprogram) or direct execution
• Level 1: Microarchitecture level
• Hardware
• Level 0: Digital logic level

Storia

Meccanismo di AnticiteraStorico strumento di calcolo automatico (100 a.C.)

Pascal1622: calcolatrice con 8 rotelleLeibniz1670: calcolatrice x prodotti e divisioniSecondo algoritmi

Babbage1822: 1° calcolatrice meccanica programmabile

Zuse1930: calcolatrice a relè

Atanassoff - Berry1946: 1° macchina programmabile a relè

Eckert & Mauchly : ENIAC1946: 1° calcolatore a triadi (valvole)

Von Neumann : IAS1954: 1° meccanismo con architettura simile agli attuali computer

TX-O1956: 1° calcolatore a transistor

Integrazione : Legge di MooreN° di transistor nel chip quadruplicato ogni 3 anniCrescita esponenziale2 x 2 = 4

Livello 0... lezione 2

Segnale Elettrico

Rappresenta l'informazione.

• Segnale modulato - analogico, ad ∞ livelli.
• Segnale presente - assente = digitale, a 2 livelli.

Informazione Binaria (volt)

• Logica Positiva
• Tensione presente (2-5 V) = 1
• assente (~0V) = 0
• Logica Negativa
• Tensione presente (2-5V) = 0
• assente (~0V) = 1

Circuiti Logici

• Segnali digitali in ingresso = input
• " " in uscita = output

Senza memoria (combinatori): uscita dipende da ingresso

Con memoria (sequenziali): uscita dipende anche da stato interno

Porte Logiche

Il circuito si ottiene combinando porte logiche, che sono