Architettura dei Calcolatori

FETCH (ISTRUZIONI)

FETCH (DESCRIZIONE)

1. BUS = PC - Per prima cosa il Sistema Operativo, dopo aver ricevuto il comando dall'esterno (come un click su un'icona, Enter, ecc.), avvia l'eseguibile che inserisce l'indirizzo della prossima istruzione da eseguire. La CPU carica l'istruzione dalla memoria principale mediante Data Bus nel Memory Data Register (MDR). Il valore dalla MDR è poi depositato nell'IR, un registro che trattiene l'istruzione temporaneamente così che possa essere decodificata ed eseguita.
2. MA = BUS - MA = PC - copia PC in MA
3. Invia il RE alla memoria, che abilita MB = M[MA]
4. BUS = MB
5. D = BUS - D = MB - copia MB in D
6. PC = PC + (numero di byte della word)

DECODE (ISTRUZIONI)

DECODE (DESCRIZIONE)

1. carica in MA, attraverso il bus indirizzi, il valore di A
2. invia il RE alla memoria, che pone MB = M[A]

Dopodiché carica i dati richiesti 3. carica in MA, attraverso il bus dalla memoria principale per poi indirizzi, il valore di MB essere processati e depositati 4. invia il RE alla memoria, che all'interno dei registri. pone MB = M[MB] Dall'Instruction Register, l'istruzione è decodificata dall'Unità di Controllo (ControlUnit). Eventuali indirizzi di memoria in cui leggere o scrivere dati sono contenuti nel MEM register, un ulteriore registro oltre l'Instruction Register. Al termine della fase di Decode, il Program Counter aumenta di 1 l'indirizzo contenuto in memoria (ad esempio da 1000 passa a 1001), per indicare che la prossima istruzione sarà contenuta all'interno di questa nuova cella di memoria EXECUTE (ISTRUZIONI) EXECUTE (DESCRIZIONE) Completando l'istruzione A questo punto, se l'istruzione precedente: 1. BUS = MB memorizzati precedentemente in 2. R[RA] = BUS {registro IRall'interno dei registri ALU, i dati destinazione = operando possono essere manipolati da origine} quest'ultima: in generale il dato Oppure, nel caso di nuovo viene scritto mediante un'istruzione "ADD" scrittura distruttiva" in uno dei OP_Mem, OP_Reg ": registri stessi dell'ALU, il che 1. BUS = MB comporta la perdita eventuale di 2. O1 = BUS {1° op registro dati precedentemente memorizzati ALU = operando memoria} nello stesso registro. Nel caso 3. O2 = R[RA] {2° op registro invece l'istruzione non prevedesse ALU = operando registro} la manipolazione, ma solo la 4. Invio del segnale di scrittura di una cella o la sua controllo all'ALU che lettura, l'ALU non viene effettua U = O1+ O2 interpellata. Se l'azione è 5. BUS = U terminata con successo, il ciclo 6. R[RA]=BUS può allora ricominciare Cap. 9 – Memoria permamente Che cos'è il BIOS? Il BIOS è un chip ROM specifico di una scheda madre. Le

Le istruzioni in esso contenute possono essere divise in:

• POST (Power On Self Test): istruzioni per il controllo del funzionamento elettronico dei dispositivi all'accensione del PC;
• SETUP: istruzioni per la configurazione dei dispositivi dopo l'accensione e il POST;
• BOOT: istruzioni per la partenza del Sistema Operativo;
• DRIVER: software a basso livello, che il sistema operativo sfrutta per interagire con alcune periferiche di base, come tastiera, HDD e altri dispositivi di Input/output.

Le istruzioni di BIOS sono utilizzate dalla CPU e all'accensione restano fisse per tutto il ciclo di vita della macchina.

Che cos'è la ROM? (Read Only Memory)

La ROM è una memoria a sola lettura, non volatile, adatta a contenere informazioni memorizzate dal costruttore del dispositivo (programmi per il controllo di periferiche, cartucce per i giochi, ecc...). La PROM è una variante della ROM in cui l'utente aggiorna il contenuto.

della ROM sostituendo quest’ultima con laROM ottenuta programmando (una sola volta) con la PROM.(Erasable PROM)

La EPROM è una variante che può essere non soloprogrammata dall’utente ma anche cancellata. Esse, hanno una finestradi quarzo a contatto con il chip. Se la finestra viene esposta ad una forteluce ultravioletta per 15 minuti tutti i bit sono messi a 1.(Elettrically EPROM)

Abbiamo infine la EEPROM che si può cancellare (unbyte alla volta) tramite impulsi elettrici e si può riprogrammare sul postosenza estrarla. Esse, sono molto usate anche come memorie portatili(tipo, la chiavetta USB), ma sono anche più costose delle RAM e menoveloci delle RAM. Inoltre, le più recenti si chiamano FLASH, il quale sicancellano per blocchi di byte.

Che cos’è la memoria cache?

La memoria cache è una memoria poco capace ma veloce, situata tra laRAM e la CPU usata per ridurre gli intervalli di attesa della CPU.

poiché durante i cicli di clock nell'operazione di lettura o scrittura in memoria, la CPU passa in uno stato di attesa che mantiene sino al completamento dell'operazione e più la memoria è lenta più i cicli dovranno aspettare la CPU. La CPU anziché di accedere alla RAM, accede alla cache: se il contenuto dell'indirizzo di memoria richiesto non è presente in cache (cache miss), si effettua la copia dalla RAM alla cache; infine, copia il numero di locazioni contigue, in cui è contenuto anche l'indirizzo di memoria richiesto. Abbiamo tre tipologie di memoria cache: - cache di primo livello o interna (32-64 KB): garantisce un flusso continuo all'interno del processore; - cache di secondo livello o esterna (28K-2MB): limita il degrado delle prestazioni dovute alla lentezza della memoria centrale; - cache di terzo livello (8MB, 32MB): condivisa da più core della stessa CPU. Che cos'è la memoria dimassa?La memoria di massa, o memoria secondaria, è un tipo di memoria che raccoglie grandi quantità di dati e in maniera non volatile. Cosa sono i dischi magnetici?I dischi magnetici sono supporti di plastica o vinile su cui è depositato del materiale magnetizzabile, sono i dispositivi di memoria di massa più diffusi. I dischi sono suddivisi in tracce concentriche e settori, ogni settore è una fetta di disco. I settori suddividono ogni traccia in porzioni di circonferenza dette blocchi (o record fisici). Più settori rappresentano un cluster. Formattazione: suddivisione della superficie di un disco in tracce e settori; Blocco: minima unità indirizzabile in un disco magnetico e il suo indirizzo è dato da una coppia di numeri che rappresentano il numero della traccia e il numero del settore; accesso diretto: è possibile posizionare la testina su un blocco senza passare su quelli precedenti. Per effettuare la lettura e la

La scrittura di un blocco è necessario spostare la testina in modo da posizionarla all'indirizzo desiderato (durante la lettura/scrittura la testina è ferma mentre il disco si muove). Ci sono vari tipi di tempo di accesso:

• Seek time: tempo di posizionamento, tempo per spostare la testina in senso radiale fino a raggiungere il cilindro e quindi la traccia interessata;
• Tempo di latenza: tempo che bisogna attendere perché il settore passi sotto la testina;
• Tempo di trasmissione: tempo perché il blocco da leggere/scrivere transiti sotto la testina.

Che cos'è l'Hard Disk?

Hard Disk è un dispositivo hardware del computer che consente l'archiviazione e memorizzazione dei dati su supporti magnetici racchiusi in contenitori sigillati in modo da evitare qualunque contatto con la polvere. Hanno capacità dell'ordine di decine di GB/TB e hanno il tempo di accesso dell'ordine dei millisecondi (10^-3).

Cosa sono i dischi

ottici?piatto rigido su cui viene proiettato un raggio laser la cui riflessione cambia quando incontra le depressioni (PIT) rispetto alla superficie(LAND), ovvero se la riflessione passa a 1, si avrà una variazione tra PIT e LAND o viceversa, invece se passa a 0 non ce nessuna variazione. I dischi sono scritti una sola volta, perché le modifiche fisiche prodotte durante la scrittura sono irreversibili e sono usati per la distribuzione dei programmi come archivi che non devono essere modificati.

Che cos'è il CD e che cos'è il DVD?(Compact Disc),Il CD è il primo tipo di disco ottico in cui l'informazione è memorizzata in una traccia a spirale, la quale densità di scrittura è costante e la distanza tra 2 giri successivi della spirale è 1,6 micron. Ci(CD-Recordable),sono anche delle varianti: CD-R che se il programma di masterizzazione consente di mantenere aperta la sessione di scrittura, possono essere aggiunti file.

in più di una scrittura, senza poter cancellare(CD-Re-Writable),quelli inseriti in precedenza; CD-RW permette l'aggiuntae la cancellazione di file molte volte, anche in sessioni di scrittura(CD-Read-Only-Memory),differenti; CD-ROM che sono usati per lamemorizzazione di dati generici e imprimono in lettura, la velocità dirotazione diverse che dipendono della tecnologia costruttiva. Invece, il(Digital Versatile Disc),DVD è il secondo tipo di disco ottico ma ha lacapacità di 5GB, i PIT sono piccoli e possono essere a due strati e a duefacce. Anch’esso ci sono vari varianti, tipo: DVD-R, ovvero scrivibile solouna volta, DVD-RAM, ovvero leggibile e scrivibile e viene inserito in unsupporto, DVD-ROM, molto simile al CD-ROM, ma che la capacità delsupporto non raddoppia, perché una parte di memoria è dedicata allacreazione di un indice e al controllo della distribuzione dei dati.

Cap. 10Cos’è la scheda video?È un

re per migliorare la qualità dell'immagine e ridurre il ritardo di visualizzazione, e monitor LED, che utilizza diodi a emissione di luce per illuminare l'immagine. La scheda video è un componente essenziale per il corretto funzionamento del computer e per la visualizzazione delle immagini sul monitor.