Esame Elementi di informatica

Funzionamento di un Registro di Memoria

Per comprendere il funzionamento di un registro di memoria si può pensare ad una lavagna il cui uso può essere così esemplificato:

• Leggere informazioni a patto che vi siano state scritte;
• La lettura non cancella quanto scritto;
• La scrittura di nuove informazioni obbliga a cancellare quelle precedenti che pertanto vengono perse.

Buffer è un'area di transito dei dati dalla CPU alla memoria e viceversa.

Funzionamento di una Memoria

1. La CPU indica l'indirizzo del registro interessato dall'operazione.
2. La memoria decodifica l'indirizzo abilitando solo il registro ad esso corrispondente affinché:
• Per un'operazione STORE copi il dato del buffer nel registro.
• Per un'operazione LOAD copi il dato del registro nel buffer.

Le operazioni di load e store richiedono tempi di attuazione che dipendono dalle tecnologie usate per la costruzione delle memorie e dalle modalità di accesso:

• Nel caso di load, il tempo di...

registrate anche quando il sistema viene spento, ad esempio le memorie ROM. Il tempo di accesso è una misura del tempo necessario per accedere ai dati memorizzati in una determinata memoria. Nel caso della memoria ad accesso casuale (RAM), il tempo di accesso è costante indipendentemente dalla posizione dei dati. Al contrario, nella memoria ad accesso sequenziale, il tempo di accesso dipende dalla posizione dei dati. Esistono anche memorie a sola lettura (ROM) che consentono solo la lettura delle informazioni e non permettono la scrittura. Queste memorie sono utilizzate quando si desidera che alcune istruzioni o dati non vengano mai modificati o persi. Le memorie possono essere classificate anche in base alla loro volatilità. Le memorie volatili, come la RAM, perdono le informazioni registrate al loro interno quando il sistema viene spento. Al contrario, le memorie permanenti, come le memorie ROM, conservano le informazioni anche quando il sistema viene spento.registrateanche quando il sistema viene spento, esempi: memorie di tipo magnetico, ottico, astato solido (SSD) e tutti i tipi di ROM.

Memorie di Massa

Le memorie di massa sono memorie ausiliarie caratterizzate da una elevata capacità.

Memoria centrale

• CPULe informazioni contenute nella memoria centrale possono essere direttamente prelevate dalla CPU

Memoria di massa centrale

• MemoriaLe informazioni contenute nella memoria di massa devono essere dapprima trasferite nella memoria centrale e successivamente elaborate

CPUMemoria centraleMemoria di massa

Le informazioni prodotte dalla CPU devono essere depositate in memoria centrale per poi essere conservate nelle memorie di massa

Le memorie di massa hanno tempi di accesso maggiori rispetto alle memorie centrali dovuti alle tecnologie impiegate per realizzarle, infatti nelle memorie centrali troviamo i buffer interni:

• Buffer di input
• Buffer di output

Ha il compito di accumulare dati La CPU, molto più veloce, in memoria

ricevuti vengono assemblati e preparati per l'elaborazione successiva 4. Execution=l'istruzione viene eseguita utilizzando i dati preparati 5. Write Back=i risultati dell'elaborazione vengono scritti nella memoria centrale o in un registro interno Memoria Centrale È il dispositivo di archiviazione principale del computer, dove vengono memorizzati i dati e i programmi in esecuzione. È divisa in celle di memoria, ognuna delle quali può contenere un singolo byte di informazione. La memoria centrale è accessibile direttamente dalla CPU. Input/Output (I/O) È il meccanismo attraverso il quale il computer comunica con il mondo esterno. Include dispositivi come tastiere, mouse, monitor, stampanti, unità di archiviazione esterne, ecc. I dati vengono trasferiti tra la CPU e i dispositivi di I/O attraverso i buffer di input e output. Bus di Sistema È un insieme di linee di comunicazione che collegano la CPU, la memoria centrale e i dispositivi di I/O. Attraverso il bus di sistema, la CPU può inviare e ricevere dati e istruzioni dalla memoria centrale e dai dispositivi di I/O. In conclusione, il modello di Von Neumann è un'architettura di computer che prevede una CPU, una memoria centrale, dispositivi di I/O e un bus di sistema per la comunicazione tra di essi. La CPU elabora i dati e le istruzioni contenute nella memoria centrale, utilizzando i buffer per gestire il trasferimento dei dati tra i componenti.

Vengono prelevati dalla memoria (se servono all'istruzione)

Execute: l'istruzione viene eseguita

Unità Logico Aritmetica (ALU): esegue operazioni aritmetiche, di confronto e bitwise sui dati della memoria centrale o dei registri interni. L'esito dei suoi calcoli viene segnalato da appositi bit in un registro chiamato Condition Code. A seconda dei processori, l'ALU può essere molto complessa. Nei sistemi attuali, l'ALU viene affiancata da processori dedicati alle operazioni sui numeri in virgola mobile, detti processori matematici.

Registri interni: durante le sue elaborazioni, la CU può depositare informazioni nei suoi registri interni. Questi registri sono più facilmente individuabili e hanno tempi di accesso inferiori a quelli dei registri della memoria centrale. Il numero e il tipo di tali registri varia a seconda dell'architettura della CPU.

PRINCIPALI REGISTRI INTERNI

La CPU è anche detta processore

BUS: canale di comunicazione condiviso da

più utilizzatori, permette alla CPU di comunicare con la memoria e tutti i dispositivi di input ed output.

Tipologie di bus:

• Bus di Controllo (Control Bus) = serve alla CU per indicare ai dispositivi cosa devono fare, tipici segnali del Control Bus sono quelli di read e write usati dalla CU per indicare ai dispositivi se devono leggere un dato dal Data Bus (read) o scriverlo su di esso (write)
• Bus Dati (Data Bus) = permette ai dati di fluire tra CPU e registro di memoria selezionato per operazioni di STORE e LOAD
• Bus Indirizzi (Address Bus) = serve alla CU per comunicare l'indirizzo del dispositivo interessato da una operazione di lettura o scrittura