ARCHITETTURA
DEGLI ELABORATI
+
LAB.
INTRODUZIONE
DOCENTE: Dott.ssa Maria Alessandra Torsello – torsello@di.uniba.it
CFU: 9
ESAMI: prova di laboratorio e prova scritta (o prova orale)
-‐ n° 3 appelli nei mesi di GENNAIO – FEBBRAIO
-‐ n° 2 appelli nel mese di SETTEMBRE
PROGRAMMA:
-‐ Capire come è fatto un elaboratore
Componenti fondamentali costituenti un elaboratore
o
-‐ Capire come funziona un elaboratore
Meccanismi alla base dell’elaborazione automatica dell’informazione
o
-‐ Approccio “strutturato” per livelli
Hardwere … Sistema Operativo
à à
o
TESTI:
-‐ Andrew S. Tanenbaum – ARCHITETTURA DEL COMPUTER: UN APPROCCIO
STRUTTURALE – UTET, Libreria, quinta edizione 2005
-‐ William Stallings – ARCHITETTURA E ORGANIZZAZIONE DEI CALCOLATORI:
PROGETTO E PRESTAZIONI, 6° Edizione
2
INTRODUZIONE AL CORSO
INFORMATICA
Informatica è una parola composta da sue parole: INFORMAZIONE AUTOMATICA.
L’informatica si occupa quindi della rappresentazione e dell’elaborazione
automatica dell’informazione.
Nell’antichità l’obiettivo dell’informatica era quello di avere un “calcolo automatico”
nelle operazioni da svolgere e quindi effettuare calcoli veloci.
L’ELABORATORE è lo strumento o macchina per la rappresentazione, l’elaborazione
e la memorizzazione delle informazioni (dati).
L’elaborazione automatica dell’informazione è quindi un processo in cui
l’elaboratore esegue delle azioni su delle informazioni per risolvere un qualsiasi
problema.
La procedura per eseguire queste azioni deve essere:
-‐ la specifica dei dati da elaborare;
-‐ le azioni da compiere;
-‐ la specifica dei controlli che determinano l’ordine con cui eseguire le azioni.
Le azioni che devono essere eseguite dall’elaboratore sono dette
ALGORITMO, che è
l’insieme delle azioni finite che consentono di risolvere un problema in un tempo
finito.
Ma queste azioni devono essere tradotte in un linguaggio comprensibile alla
macchina ( linguaggio di programmazione) per questo, queste azioni prendono il
nome di PROGRAMMA.
Infine abbiamo l’ELABORATORE che è la macchina che compie le azioni.
MICROCOMPONENTI DELL’ELABORATORE
Le microcomponenti dell’elaboratore sono l’HARDWARE (HW) e il SOFTWERE (SW).
L’hardware (HW) è una struttura fisica costituita da componenti elettronici ed
elettromeccanici.
Il software è invece l’insieme dei programmi che consentono all’HW di realizzare dei
compiti:
-‐ FIRMWARE: software codificato in HW
-‐ SOFTWARE DI BASE: programma di gestione del sistema (sistema operativo)
-‐ SOFTWARE APPLICATIVO: programmi che permettono di svolgere compiti
specifici (ascolto di musica, ritocco foto…)
3
Ma SW e HW sono però equivalenti:
-‐ le operazioni eseguite in HW possono essere eseguite in SW
-‐ le operazioni eseguite in SW possono essere eseguite in HW
Ma perché realizzare funzioni in HW e funzioni in SW?
Per varie ragioni:
-‐ costo;
-‐ velocità;
-‐ affidabilità;
-‐ frequenza di modifiche.
L’ASTRAZIONE IN LIVELLI DI UN ELABORATORE
Un sistema di elaborazione è pensato come stratificazione a livelli.
SCOPO: colmare il divario tra il modo di pensare alla soluzione dell’uomo, e il modo
di pensare alla soluzione della macchina.
Processo di elaborazione
Il processo di elaborazione delle informazioni automatiche è l’insieme delle attività
che l’esecutore deve effettuare attraverso un insieme di dati al fine di risolvere un
problema.
Le fasi sono:
-‐ individuare i dati input
-‐ ordinare le azioni da eseguire
-‐ output soluzione
à
GERARCHIA DI LIVELLI
Per poter essere eseguito sulla macchina reale, un programma scritto in linguaggio
Ln deve essere tradotto in un linguaggio Ln-‐1 e a sua volta in un linguaggio Ln-‐2 fino
ad arrivare al linguaggio L0
TRADUZIONE DI PROGRAMMI
La traduzione da un livello più alto al livello sottostante può essere secondo due
approcci
-‐ compilazione
-‐ interpretazione
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Compilazione
Ogni istruzione del programma scritto in Ln (programma sorgente) è tradotta in Ln-‐1
A questo punto viene generato un altro programma detto
programma oggetto che
potrà essere successivamente eseguito
PROGRAMMA SORGENTE PROGRAMMA OGGETTO
(Ln) COMPILATORE Ln-‐1
In questo modo:
VENGONO RILEVATI SOLO GLI ERRORI SINTATTICI.
GLI ERRORI SEMANTICI SARANNO RILEVATI IN FASE DI ESECUZIONE
Interpretazione
Ogni istruzione del programma scritto in Ln (programma sorgente) è tradotta in Ln-‐1
e immediatamente eseguita .
-‐ non viene generato il programma oggetto
PROGRAMMA SORGENTE
(Ln) INTERPRETE ESECUZIONE
In questo modo:
VENGONO RILEVATI SIA GLI ERRORI SINTATTICI CHE GLI ERRORI SEMANTICI
LINGUAGGI E TRADUTTORI
LINGUAGGIO DI ALTO LIVELLO
-‐ Linguaggi simbolici
indipendenti dalle caratteristiche dell’elaboratore
Es: C, Fortran, Cobol, Pascal
o
-‐ I compilatori traducono i programmi da un linguaggio di alto livello in un
linguaggio assembly o linguaggio macchina
Traduzione 1 a molti
o
LINGUAGGIO DI BASSO LIVELLO
-‐ Linguaggi simbolici
dipendenti dalle caratteristiche dell’elaboratore
Es: Assembly
o
-‐ Gli assemblatori traducono programmi da linguaggio assembly a linguaggio
macchina
Traduzione 1 a 1
o
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L’INFORMAZIONE
L’informazione è un qualcosa che fa aumentare la conoscenza.
Informazione e dati
Un dato è una delle possibili rappresentazioni di un’informazione.
La conoscenza aumenta se riceviamo un dato e la relativa chiave di lettura, ma non
aumenta se manca uni di questi elementi.
-‐ Il dato è la parte estensionale di un’informazione
-‐ La chiave di lettura è la parte
intensionale di un’informazione.
Chiave di lettura (intensionale)
INFORMAZIONE
Dati (estensionale)
Esempio:
-‐ Il signor A comunica al signor B il dato 100
Il signor B non può interpretarlo perché non ha una chiave di lettura.
o
-‐ Il signor A comunica al signor B solo la chiave di lettura
Il signor B non può interpretarlo perché non ha i dati di
o un’informazione.
Rappresentazione dell’Informazione
L’informazione è un’entità astratta
Rappresentazione Analogica
La rappresentazione
analogica di un’informazione si basa su un insieme continuo di
valori.
La rappresentazione è analogica quando utilizza un indicatore che mostri, “per
analogia”, l’andamento continuo nello spazio e nel tempo della grandezza.
-‐ segue con continuità un andamento “analogo” a quello della grandezza.
Esempi:
o La lancetta di un orologio che si muove parallelamente allo scorrimento del
§ tempo
Il termometro a mercurio che rappresenta il valore della temperatura in
§ base alla lunghezza della colonnina di mercurio (a ogni minima variazione di
temperatura si ottiene un’analoga variazione di dimensione della colonnina
di mercurio).
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Rappresentazione Digitale
La rappresentazione
digitale si basa su un insieme discreto di valori.
-‐ l’aggettivo “digitale” (dall’inglese digit: cifra) significa essenzialmente
“numerico”
Un insieme di dati (testo, immagine, suono) è in formato digitale se è rappresentato
attraverso una sequenza di cifre.
-‐ Esempi:
In un orologio digitale le cifre che compongono l’ora, i minuti e i
o secondi indicano solo e soltanto gli 86400 possibili momenti in cui può
essere suddiviso un giorno in secondi.
Si dice digitale un dispositivo che lavora in base a sequenze numeriche
-‐ il computer lavora in base a sequenze di cifre binarie ( bit).
Rappresentazione dell’Informazione
L’informazione per poter essere elaborata da un elaboratore deve essere
rappresentata attraverso grandezze compatibili con le unità che lo compongono.
L’elaboratore è un sistema digitale
-‐ le informazioni sono rappresentate, trasmesse ed elaborate usando livelli
discreti di una grandezza fisica
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