Architettura degli elaboratori

Architettura

degli

elaboratori

problema

lgtoritvno

# ' che

elementari esecutore

ambigui

passi non un

= automatico risolvere problema "

può per

usare un .

L'

Non informatica

ammettono algoritmo risoluzione

problemi

tutti dei

di

i si occupa

un .

problemi computabili .

Si deve tenere della complessità

conto . "

:

:

÷: :

÷

:

fattoriale (

XI

blu ! X

) polinomiale

c- non

Nota l'

Turing

Con

bene "

da " "

informatica "

artigianato

è passata scienza

a .

La

Nota bene di

realizzazione algoritmo avvale digitale

di sistema

un si un .

Ci realizzarlo

tre strade

sono :

per

l'

Hardware algoritmo di ( Si

• fa solo

qualcosa )

fisica

diventa

→ semiconduttori se

.

l' Se

ben

algoritmo poichè

fissata

definita si

costosa

è

è e .

,

hanno volumi fare dato che

grandi costi si

può i

però si ,

,

,

ammortizzano .

Software prendere

• → hardware supporti

che configurazioni configurarlo

più

un e

come serve .

General hardware

• riprogrammabile

→

porpose

Sistema ( dedicato

• altamente

embedded hardware specializzato

sistema sistema

→

ad )

applicazione

specifica

una .

#

SISTEMI General

PURPOSE

EMBEDDED

Definizione Il ( l'

50 hardware

gli strumenti

dà

operativo

sistema per riprogrammare

ci .

Linguaggio Assembly la

" CPU

ci spiega

→

a .

basso livello ?

Assembly

Cosa permette

il di

il ottenere

Questo

traduce

compilatore quando

fa in

c ci

le C' Assembly

prestazioni la il

"

"

che

tra suo

è

massime CPU

in

mapping ciò

un capisce e

. .

Sistema Digitale

tiepide

fiderai

! :

:-. -

htt

AHAH

^

- tempo

-

At R

tempo e

Nota Tutte fisiche

le

bene tra due

reali

grandezze appartengono sarà

ci

numeri

ai :

qualcosa mezzo

sempre in .

Data di di

intervallo

permetterci osservarla

fisica

grandezza

una possiamo ogni

,

tempo ATLTI

detto .

¥ Hz

la frequenza esprime

è si in

e .

(/

Definizione è

campionamento fisica

grandezza

osservare una . (

il otteniamo di

finito

campionamento

→ infiniti cioè

con numeri

numero con

un

)

decimali

infinite cifre .

Si

Nota (

deve

bene discretezza)

approssimare .

Dalla

Nota bene funzione di perdono delle di

informazioni

partenza si causa

a

discreti problema

Questo

campionamento però

azione è

e zz :

non un

,

,

.

Shannon che

ha definito

detto il certezza

campionamento sappiamo con

l'

che soglia

la prescelta

sotto

errore rimarrà E .

A ( digit )

da la

ottenere

fisica

partire qualsiasi dei

possa

grandezza con

numeri

codifica (

la possibile )

decodifica

Con torna indietro quanto

si

invece per

,

, .

.

Rivoluzione '

90

→ digitale inizio anni

- . (

Si )

digitale distribuiti

che

da

è numeri

passato analogico vengono

a .

Nota Quando fa

bene Si

di scegliere

parla quali

codifica deve

si numeri usare

si .

"

detta ALFABETO "

codice

con un . loinavy

(

base binari

dicono

I

lavorano

I digitali

sistemi 2

in numeri si

.

)

digit BIT

- .

bit bit

digitale

→ sistema →

n m

"

Nota "

BITS le

bene BITS di

informazioni di

ape perdono valore

: partenza ,

tutti uguali

solo

perché sono

e

numeri

sono .

La codifica

sette Codici

I nani : :

Dotto -

• ooo

Gongolo

-

• 00 '

\

Pisolo

• 010

Cucciolo 011

• o

#

Mammolo ' 00

• Brontolo 101

• ' la

Eolo -

•

Nota deve

Se M

bene ho al

bit

informazioni valere

quanto

io minimo

e n n

,

( informazione

?

codificare

poter

per ogni

Con bit diversi

codici

"

costruire 2

~ posso .

si M

>

log logan

" 7

2

, logan

z

n Tlog MI

n = ,

"

K Byte bit

-8

1024

2 -

- 220

M = 230

G = 240

%

Le Una

codifiche l' tra

sceglierle codifica è

noi

possiamo associazione numeri e

.

valori

concetti o .

Una semplicità

determinata

codifica da

anche velocità

è e .

Alcune state

codifiche standardizzate

sono .

La È formata da

codifica bit

standard Ascii che

chiama

caratteri 8

i si

per ,

.

valori differenti alle

I

ammettono caratteri

usati

128

256 i comuni

primi per

sono

.

lingue della

Da

neolatine usati stessa

le lingua

sono specificità

255

128 per

a .

.

Esistono codifiche

più i

dei

• numeri

↳ assoluti

interi

↳ interi relativi

↳ razionali

reali ! Sono

↳ solo !

matematico

artificio

no un

musica

• video

• ↳ mpegt dei

Codifiche assoluti

interi

numeri 100

'

5 7

571 to + .

= -

. notazione posizionale

una

amo '

1012 1.22 0.2 1.20

+ +

= =

⇐

Lei zn -1

=

o zst 1.24+1.23+0.22+0

571 1. -21 1.27 111012

t

=

.

La binario

in

somma I

1

a 57 I

t 1

I i

0

o +

o

Io 2

I 0 la

O I

O 0 =

37 -

=

lo 1

I I

I 1 o

0

-

94

[ il

overflow bit

ha di

risultato disposizione

quelli

occuperebbe

quando

si più a .

2^-1

N

s S

→ o

Codifica relativi

dei interi

numeri

Ho bisogno C'

bit indica

di il

che la complemento

codifica

anche in

segno è

un .

2

a .

Modulo Segno

t

t

→

o

1- → - 1)

57 1 I

I

+ 0

O i

o

=

,

57 l 1

0 O

l

I

=

- , .

Nessun sistema calcolo

di Con

questa sistema

questo

codifica

usa

però

,

, ,

.

infatti complessa

la troppo

è

somma

, .

Per la complemento

questo due

motivo codifica

usa

si in a . La

Con la modulo

codifica te

numeri

in ci -0

e i

segno sono e .

elimina

complemento problema

codifica in questo

2

a .

n

µ

TT

I

0 1 I Modulo Nszn

0 1 O

I +6 E

0 -1

:

I +5

01

O -2^-1+1 #

"

Modulo

+4 1

O Ns

I

00

I z -

:

segno

e

+3

0 I 1

O

0 +2

I

O 0 "

" "

"

cinéma

IIII

I 1 lo -2

1 I

I -3

O

I -4

1 00

| -5

O 1

I

| -6

0

O I

I I -7

0 O

I 000 -8 u

Nel

Nota bene complemento ( 5

bit esistente

c'è

2 riporlo non

su

se un es :

a un

)

bit basta

4 bit overflow

ne considerarla

non

è

con : .

57

+ l la

l

I O

0

O ¥

=

, "

1

I

O

00 o

/

0 O I

0

O

0

0 =

- -57

l

I l

I

0 0 O - ,

La base esadecimale

Ho bisogno di base

simboli

16 lavorare

poter

per 16

in : B

8

IL 7 9 D

5

1 6 A C

0 3

2

F

E /

| 1 I

O

I

O 0 0 ,

-

- B

B l l

l

Attenzione ! 57

I t

I

1

I

000 - .

3

I I O

0 = - IO

-1

I

I 0 6010

0

0

O -

i. t

I

I

O 0

I t

0 I

O

0 0

O

O

0 =

- 8

4 -44

1

I 32

0 0

I O t t

O = =

Non Si

bene il

! deve !

estendere

va segno

,

~

Se (

completo )

" bit

allunga

negativo 1

"

è con

,

Se (

completo )

" bit

allunga "

è positivo con o

,

Codifica dei razionali

numeri

tipi

Ci Sono

due di utilizzate

sono codifica entrambe .

.

Filed decido il la

point precisione

numero

• e

Max

priori

a

: .

Floating la calcoli

adatto all' dei

point

° precisione esecuzione

: .

La floating

codifica sistemi general

adatta

point è purpose

ai .

La sistemi embedded

fixed

codifica point nei

usa

si .

Fived Point

8

n =

↳ 4 (

interi )

codifica interi

numeri

per

decimali

4

↳

Esempio I

0 I

0 O I 1

0

• 2-12-22-32-4

2120

23 22 )

(

( %) ¥

'

+4 { f-

+ +

+ +

=

+ lo

Nota C' base

bene teorema razionale

in

razionale

è numero

per una

un cui in

può essere

un

base

altra

un' .

Esempio

7 I

1 0

I

.

• ^

i

§ f-

f- f-

f-

f- §

se o

=

- =

= -

-

t I

= I 0 O

.

9 § §

f-

§

f- =

= -

-

§ f- ¥ di

259-6 §

per

approssima eccesso

~

=

= -

-

§ 1 I

O 0

. 4¥

% f- di §

§ approssima eccesso

per

~

= -

=

-

1-

= I

I 0 O

.

9 GII ¥6

%

% ¥6

di

~ approssima eccesso

per

=

= -

-

Si l'

dice assoluto dice

E Si

nella codifica Ei

errore commesso . .

l' che calcola

percentuale si

errore così :

,

E-

E. loro

=

, .

valore iniziale

Con l'

ultimo di codifica ad

esempio esempio :

,

1

-

§ §

9.gt-g.io % 1,25%

Ho

= = =

= .

.

.

[ sulla nel

che

calcolare sola frazionaria

errore sul

si parte

sia suo

può numero

( frazionaria)

completo intera parte

parte t . frazione

La essere

parte frazionaria impropria

può

ne una .

Virgola mobile IEEE 754 standard

1985 della fine

d

←

- codifica point

Ci hardware

voluti realizzare compatibile questa specifica

sono lo con

per

circa anni

@ esponente

poi

± .

mainfissa

Si devono la C- =)

efficiente la Ciò

rendere fa

somma si

comparazione con

e .

La normalizzazione .

Durante calcolo la

calcolo la

il codifica eseguito

può a

variare ma

,

codifica deve

di specifico

uno univoca

essere

numero .

Una dei alla

dedicata

bit all'esponente

vnantssa

parte è una

, .

Aumentando della

bit la

manttssa aumenta

i precisione .

Servirebbero calcolo

dei di

anche codici rappresentare errori

per .

↳ )

(

Nan not number

a

↳ a

+

↳ o

-

Lo standard che

singolo doppia

esiste precisione

a

a

sia .

↳ float

singola C

in

precisione =

↳ doppia double C

in

precisione =

Float ( byte

bit 4

32

→

Double 18

bit

64 )

byte

→ totale bit

32

=

in

t t

esponente manhissa

segno

La manlissa virgola nella

fissa 1

codificata forma

è in ,

n

( bit

23 (

% costi

la "

Dato che perchè

Questa forma stato

normalizzata deciso

è

c'

è è

sempre

.

rappresentato

non va .

Esempio

I I doppio

1 O

1

0 questo deve

normalizzare

per si

numero eseguire un

.

→ shift destra

a

shift .

Eseguendo K

Nota K

deve

di all'

destra esponente

shift sommare

si

posizioni

a

una

bene il cambia

così numero non .

Talvolta la shift sinistra

eseguito

va a . ( 1)

Con la scartando

shift Con la

destra perdere

potrei dei bit

precisione

a .

shift sinistra perdo MAI precisione

non

a .

L' diversamente Infatti

codificato bit

esponente corrisponderebbero

0

32 a

è .

dio che Ecco

" "

la

dà scontato

poiché 1

nautica inizi

si sempre con

per

, . .

l' piccolo

il

che -127

quindi esponente corrisponde più

a

0000 numero

per

ooao ,

Hanno l' deve

( ) quindi

rappresentabile bit inventato

8 127

segno si

eccesso

con :

con . Per

al valore deciso bit

rappresentato è

si che 32

127

aggiungere o

convenzione

.

effettivamente

corrispo