Fondamenti di informatica - Sistemi

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Modello a tre blocchi: Processore // Memoria // Input/Output Comunicanti tramite i Bus

Data Bus: Bidirezionale,(32 fili) utilizzato per trasportare dati tra i 3 componenti.

Adress Bus: Unidirezionale, (32 fili) indica la locazione di una memoria o di un I/O alla CPU

Control Bus: Bidirezionale, (8 fili) usato per trasportare segnali di controllo tra i 3 componenti

Processore: E’ la mente del sistema, esegue i programmi e supervisiona la funzione di altre parti.

Memoria: (IAS) Immediate access store, usata per immagazzinare dati o istruzioni

(RAM) Random access memory, può essere sia scritta che letta

(ROM) Read-only memory, non volatile ma può essere solo letta

I/O: Dispositivo che permette la connessione di periferiche e le controlla

Un pezzo del computer che non è parte del CPU è detto periferica.

Polling: La CPU controlla ogni tot se ci sono segnali da parte delle periferiche

Interrupt: La periferica interrompe la CPU segnalando che c’è qualcosa da fare

In generale il processore (CPU), secondo la classica Architettura di von Neumann,

 comunica con gli altri dispositivi o periferiche quali le memorie non volatili e i dispositivi

di input-output (I/O) tramite i Bus di collegamento.

Il processore è composto dai seguenti componenti:

PCU (Program control unit): Recupera (Fetch) istruzioni dalla memoria le decodifica e le esegue (Execute).

ALU (Arithmetic and logic unit): Esegue operazioni aritmetiche e logiche (+ , - , AND, OR …)

Registri: Locazioni di memoria veloci all’interno del processore che possono essere dedicati…

Clock interno: Deriva dal clock del sistema direttamente o meno.

Bus interni: Molti bus che collegano ( Control Unit // ALU // Registri )

Porte logiche: Usate per il controllo del flusso

I registri sono organi di memoria atti a memorizzare una serie di bit, che possono

 essere dati, indirizzi di memoria o istruzioni di programma prelevati dalla memoria del

processore ed espresse in linguaggio macchina .

Registri dedicati:

SP (Stack pointer): Contiene l’indirizzo della locazione di memoria occupata dal top dello stack. Entra in funzione solo

in caso di chiamata o interruzione.

PC (Program counter): Segnala la prossima istruzione che dev’essere recuperata ed eseguita (Fet, Exe)

SR (Status register): Indica lo stato delle operazioni matematiche eseguite dall’ALU (Riporto, nullo ecc..)

ACC (Accumulatore): Salva il risultato del calcolo in corso, immagazinandolo.

CIR (Current instruction register): Mantiene l’istruzione corrente mentre essa viene decodificata ed eseguita.

Qui viene caricata l’istruzione prelevata dalla locazione a cui punta il PC

MAR (Memory address register): Mantiene l’indirizzo della locazione di memoria in uso dal processore.

MBR (Memory buffer register): Mantiene i dati della locazione di memoria in uso dal processore.

L’indirizzo contenuto nel PC viene posto dal MAR sul bus indirizzi, la CPU abilita la

 memoria a porre sul bus dati il contenuto della locazione con l’indirizzo scelto, l’MDR

pone il contenuto nell’ IR dove viene decodificato dalla PCU ed eseguito. Il PC si attiva

passando alla prossima istruzione.

La macchina di von neumann é realizzata mediante l'interconnessione di quattro dispositivi complessi: memoria, cpu,

input e output.

Input: Permette all’utente di interagire con la macchina introducendo dei valori.

Output: Permette alla macchina di mostrare il risultato in un formato numerico.

Memoria: Memorizza i valori e li recupera quando richiesti.

CPU: Contiene due registri in grado di memorizzare dei valori (PC e Accumulatore) e un terzo registro (IR) che entra

in gioco durante l’esecuzione dei programmi.

______________________________________ 

/ ___________________________________ Adress bus |Memory|

/ \ ___________________________ 

|PC| |MAR| |MBR|___________________________ Data Bus |Memory|

_______|__|_____|__|_____|__|__________________________

Internal Bus  ____________________________________________________

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ALU IR SR