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Architettura del computer

Appunti di base sull'architettura degli elaboratori. Da usare sia per esami di informatica di base in qualsiasi corso di laurea sia alle scuole superiori.
Gli appunti sono frutto di una rielaborazione personale dei contenuti usata per fare esami e ripetizioni a studenti universitari o della scuola secondaria

Esame di Fondamenti di informatica docente Prof. P. Scienze matematiche

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Architettura del computer

Introduzione

L'informatica è la scienza che si occupa del trattamento delle informazioni e della loro

manipolazione. L'informazione è tutto ciò che ha un significato ed è di utilità pratica (ad esempio il

nome di una persona, un immagine, i numeri di telefono ecc..).

Lo sviluppo e la crescita delle informazioni da elaborare e gestire hanno portato alla necessita di

avere macchine capaci di elaborare e gestire le informazioni e quindi i dati a loro connesse.

Per fare fronte a questo problema sono allora nati i computer che sono delle macchine(formate da

elementi elettrici,meccanici e ottici) capaci di elaborare in maniera automatica e veloce i dati, ed

ottenere quindi le informazioni volute.

Per fare tutto ciò i computer (o elaboratore o sistema di elaborazione) non fa altro che svolgere

“operazioni elementari”, ovvero somme e sottrazioni.

Bisogna ricordare sempre che i computer sono delle macchine “stupide” ovvero non fanno nulla se

nessuno gli dice quello che devono fare, colui che gli dice cosa devono fare è il programmatore che

attraverso delle istruzioni impartisce ordini alla macchina

Riassumendo allora un computer è una macchina programmabile che:

risolve automaticamente problemi di vario tipo attraverso la manipolazione ed elaborazione

– di dati;

necessita di una serie di ordini dall'esterno per funzionare;

Le componenti principali (le risorse) di un sistema di elaborazione sono 2: Hardware e Software.

L'hardware è la componente fisica (l'architettura) del computer ed include quindi i componenti

fisici del computer (scheda madre, lettore cd, scheda video, ecc) ed è quella che materialmente

svolge l'elaborazione;

Il software è la componente “logica” ovvero i programmi che fanno funzionare l'hardware (es. Il

sistema operativo, i programmi di video scrittura, i video giochi, ecc) .

Modello di Von Newman

L'hardware di un sistema di elaborazione può essere costruito in vari modi, ma rispetta sempre

(anche adesso, anche se con varianti) il modello concettuale di Von Newman (figura 1) che prende il

nome dallo scienziato John Von Newman che l'ha ideato.

Figura1

Tale modello comprende:

-le unità di input (Ingresso)

-l'unità centrale di elaborazione (CPU)

-la memoria centrale

-le unità di output

-le memorie ausiliarie (o di massa, classificate alle volte come dispositivi input/output)

Le unità di I/O (intput/output) e le memorie ausiliarie vengono dette periferiche dato che fanno da

tramite tra il computer e l'ambiente esterno.

Questi dispositivi assieme alla memoria centrale sono collegati alla CPU (Il processore!) attraverso

il BUS che è il mezzo che permette la comunicazione bidirezionale o unidirezionale dei dati.

E' da notare che la caratteristica principale del modello di Von Newman è la presenza di un solo

processore (l'unità che esegue le operazioni di elaborazione), come accennato è si la più diffusa ma

non è più l''unica, infatti adesso sono presenti più processori e ciò è dovuto a vari fattori quali la

necessità di elaborare una maggior quantità di dati velocemente, la necessità di eseguire più

programmi contemporaneamente, usare più periferiche contemporaneamente, ecc.

L'unità Centrale

Detta anche CPU (Unit Processing Unit) è il dispositivo hardware che esegue le operazioni logiche,

aritmetiche e di trasferimento dei dati. La CPU può essere divisa nelle seguenti parti:

ALU (Aritmetic Logic Unit)o Unità Aritmetico Logica:

– Svolge le operazioni elementari di tipo aritmetico e logico;

CU (Controll Unit) o Unità di controllo:

– Controlla le attività svolte all'interno del processore;

E' presente inoltre un piccola memoria ovvero i registri che hanno ognuno diversa funzione e

contengono i dati e le istruzioni che devono essere eseguite dalla ALU. I registri sono nella CPU

perchè hanno la funzione di velocizzare lo svolgimento delle operazioni.

Memoria centrale

E' un dispositivo in grado di immagazzinare temporaneamente dati espressi in forma binaria

(sequenza di 0 e 1).

Può essere immaginata come delle piccole celle destinate a contenere bit:

figura 2

Per rappresentare un simbolo (parole o numeri, ecc) sono necessari più bit raggruppati in

configurazioni multiple dette parole (word) , la lunghezza di una parola può varia a seconda del

computer da 8 bit (1 byte) e procedendo per multipli fino a 64 bit.

Per misurare la capacità della memoria si una in byte con i suoi multipli:


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AUTORE

serius

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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in informatica
SSD:
Università: Messina - Unime
A.A.: 2016-2017

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher serius di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Fondamenti di informatica e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Messina - Unime o del prof Scienze matematiche Prof.

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