Informatica - il calcolatore convenzionale

STRUTTURA E FUNZIONAMENTO DI UN CALCOLATORE CONVENZIONALE (MACCHINA DI VON NEUMANN)

I sistemi di elaborazione, dal più piccolo al più grande, sono degli organismi di notevole complessità. Lo schema che presentiamo, è importante perché rappresenta in modo semplice, seppur a livello teorico, l'architettura di un qualunque sistema di elaborazione. Con il termine architettura in informatica si intende l'insieme di concetti, metodologie e tecniche per definire, progettare e valutare un sistema. Qui usiamo questo termine riferendolo solo alla composizione ed al funzionamento dei suoi componenti fondamentali.

Possiamo definire un computer (data la complessità di questo oggetto, parleremo di sistema di elaborazione) come un dispositivo in grado di eseguire istruzioni. Premesso che l'evoluzione tecnologica ha portato i sistemi di elaborazione ad una notevole diversificazione riguardo le loro caratteristiche strutturali, allo scopo di

Per esemplificare il suo funzionamento, ci riferiremo ad un sistema di elaborazione c.d. convenzionale (macchina di Von Neumann), cui ricondurre qualunque computer.

Si tratta di un sistema c.d. uniprocessore (con un solo processore P). In conseguenza di ciò, in un qualsiasi istante del suo funzionamento, è in esecuzione una sola istruzione.

Nella figura sottostante sono rappresentati i principali componenti di tale sistema (le linee con le frecce rappresentano le connessioni tra i vari dispositivi).

M = memoria è il dispositivo fisico che ha il compito di immagazzinare le istruzioni e i dati. È organizzata a locazioni (bit, byte e loro multipli vedere dopo), qualcosa di simile ad un casellario postale. L'accesso a queste locazioni si ottiene attraverso indirizzi numerici che identificano la casella in cui si trova il dato (o in cui il dato va scritto). Questi indirizzi sono logici e cioè fanno

Riferimento ad uno spazio indipendente dalle aree fisiche di memoria centrale in cui verrà caricato ed allocato al tempo di esecuzione (rilocazione dinamica). La rilocazione dinamica da indirizzi logici a indirizzi fisici viene, per motivi di flessibilità, affidata ad una unità di gestione della memoria (MMU). Il tempo di accesso varia da pochi nanosecondi (1 nanosecondo = 1/10 secondi) a poche centinia di nanosecondi.

P = microprocessore o CPU (Central Process Unit) ha il compito di preparare ed eseguire istruzioni originariamente scritte in un linguaggio "evoluto" e tradotte in un linguaggio comprensibile da P da un apposito programma. Le istruzioni che P è in grado di comprendere sono espresse in rappresentazione macchina (vedi sotto). Si compone di UC (Control Unit)