Fondamenti di informatica - Sistemi

Modello a tre blocchi

Processore // Memoria // Input/Output

I componenti comunicano tramite i Bus.

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

È 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.

Input/Output (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.

Modalità di comunicazione

• 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.

Componenti del processore

• 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.

Dettagli sui registri

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 (Fetch, Execute).
• SR (Status register): Indica lo stato delle operazioni matematiche eseguite dall'ALU (Riporto, nullo ecc.).
• ACC (Accumulatore): Salva il risultato del calcolo in corso, immagazzinandolo.
• 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...