Architettura dell'Elaboratore Elettronico (Computer)

Architettura dell’Elaboratore

ElettronicoSlide realizzate da Luca Santoro

Consulente informatico www.santoroluca.it - [email protected]

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Componenti Hardware:o CPUo Memorie di massao Memoria Centrale (RAM – ROM)o Scheda Madre, schede di controllo (Video, Audio, di Rete)o Periferiche

Architettura dell’Elaboratore Elettonico

COMPONENTI HARDWARE

CPU

CU + ALU

Unita di Controllo + Unità Aritmetico Logica

BUS

Unità di INPUTMEMORIE

Unità di OUTPUT

CPU

COMPONENTI HARDWARE

CU

Unità di Controllo

Si occupa della ricezione e del trasferimento dei dati e quindi controlla la

corretta esecuzione dei programmi e coordina il lavoro degli altri

componenti Hardware

CPU

COMPONENTI HARDWARE

ALU

Unità Aritmetico Logica

Svolge i calcoli matematici ed esegue le operazioni logiche;

La ALU è molto importante, perché la potenza elaborativa del computer si misura

contando il numero di operazioni che è in grado di fare

1 HERTZ (Hz) = 1 operazione al secondo

1 dekahertz (simbolo daHz ) = 101 Hz = 10 Hz 1 hektohertz (simbolo hHz ) = 102 Hz = 100 Hz 1 kilohertz (simbolo kHz ) = 103 Hz = 1 000 Hz

1 megahertz (simbolo MHz ) = 106 Hz = 1 000 000 Hz1 gigahertz (simbolo GHz ) = 109 Hz = 1 000 000 000 Hz

La frequenza del processore

CPU

COMPONENTI HARDWARE

CU + ALU


BUS


Unità di OUTPUT

Come ragiona il computerSpento = 0 Acceso = 1

Due valori: 0 e 1 (circuito acceso o spento)Due cifre -> BInary digiT -> BIT

I singoli BIT per noi non hanno senso

L’unità per noi comprensibile sono i Byte = 8 bit

I multipli sono in base 2 e non 10

1 KiloByte = 210 (2x2x2x2x2x2x2x2x2x2)= 1.024

L’unita di misura della memoria: i BIT

Sapendo che un Bit può assumere 2 valori0 e 1

e che 1Byte = 8bitvuol dire che 1 Byte può assumere 28 valori

cioè 2x2x2x2x2x2x2x2 = 256 valoriinterpretabili facendo corrispondere un valore ad

un carattere sfruttando la Codifica dell’Informazione

Quanti dati può rappresentare un Byte

La Codifica più diffusa a 8bit è il CODICE ASCII

Evoluzione di questo è l’UNICODE che utilizza 16bit consentendo di definire 65536 valoriPer rappresentare tutti i caratteri in tutti gli alfabeti

si utilizza lo standard ISO/IEC 10646 che codifica oltre 1 milione di valori

ISO= International Organization for StandardizationIEC= International Electrotechnical Commission

Sistemi di Codifica delle informazioni

Abbiamo visto come l’Elaboratore utilizza un sistema binario utilizzando i soli valori 0 e 1

Il nostro sistema decimale si basa su dieci cifre che vanno da 0 a 9

Veniamo al convertire un numero decimale al uno binario e viceversa tramite due sistemi, uno

matematico ed uno visivo

Basi numericheDecimale & Binario

Basi numeriche: Dal Decimale al Binario

Conversione col metodo visivo:

Per il presente sistema utilizzeremo delle sfere rappresentanti i valori interi

in base decimale (le unità) che verranno raggruppate visualizzando i valori

liberi.

Se nel raggruppamento vi saranno valori non raggruppabili il risultato sarà

la cifra binaria 1 altrimenti sarà 0.

Vediamo un esempio che ci chiarisca le idee.


Raggruppiamo le

sfere in gruppi da 2

Notiamo che non vi

sono sfere distaccate

dunque 0

0


Raggruppiamo le


(22)

Notiamo che non vi

sono sfere distaccate

dunque 0

00


Raggruppiamo le


(23)

Notiamo che vi sono

sfere non

raggruppabili dunque

1

001


Volendo raggruppare

per 16 (24) sappiamo

che non vi saranno

valori raggruppabili

dunque 1

0011


Dunque il

12 in decimale

sarà rappresentato da

1100 in binario

Conversione col metodo matematico:

Per farlo utilizzeremo la divisione per 2 ricordandoci che: Se il risultato è un intero (come risultato delle divisioni) vale = 0I numeri decimali (x,5) valgono = 1Dividiamo il numero dato per 2 (base del binario) e per ogni risultato, lo analizziamo e verifichiamo che se è intero scriviamo 0 altrimenti, se è decimale scriveremo 1. Le divisioni vengono effettuate ripetutamente finché il risultato non sarà uguale a 0,5.




Esempio: dato un numero, useremo l’ 8, calcoliamo il codice binario

1)8/2 = 4 ; quindi sarà 0



4)1/2 = 0.5 ; quindi sarà 1

Il codice del valore 8 sarà : 1000


Per farlo utilizzeremo la moltiplicazione per 2 ricordandoci che come nel decimale i numeri da sinistra a destra aumentano di valore (128 = 1x100 + 2x10 + 8x1)

Moltiplichiamo i valori del numero dato per 2 e sue potenze e sommiamo ogni risultato.

Basi numeriche: Dal Binario al Decimale

Basi numeriche: Dal Binario al Decimale


Esempio: dato un numero, useremo 10010, calcoliamo il numero decimale:

1) 0 * 20

= 0 * 0 = 0 0+2+0+0+16= 18

2) 1 * 21

= 1 * 2 = 2 Il valore decimale del

3) 0 * 22

= 0 * 4 = 0 valore binario10010

4) 0 * 23

= 0 * 8 = 0 sarà18

5) 1 * 24

= 1 * 16 = 16

Quantità Nome Sigla

1 b bit 1 B = 8 bit Byte B

1.024 B Kilobyte KB

1.024 KB Megabyte MB

1.024 MB Gigabyte GB

1.024 GB Terabyte TB

Il byte e i suoi multipli

Memorie di massa

COMPONENTI HARDWARE

MEMORIE

Suddivisione delle Memorie per funzione

Memorie centrali

Memorie di massa

COMPONENTI HARDWARE

Tecnologia EsempiMAGNETICHE Hard Disk e Floppy

Costituite da dischi sui quali è depositato uno strato di ferrite molto sottile che modifica le sue proprietà quando

riceve l’appropriata eccitazione magneticaOTTICHE DVD, CD e BlueRay

Unità di memorizzazione ottica a tecnologia laser caratterizzata da grande praticità, resistenza e capacità

di memorizzazioneSOLIDE USB Pen–Memory e schede di memoria

E’ la nuova tecnologia che permette in piccole dimensioni di allocare grandi quantità di dati

COMPONENTI HARDWARE

RAM

La memoria RAM (Random Access Memory) detta anche memoria centrale a

causa della sua importanza, è la memoria in cui la CPU memorizza i dati in corso

di elaborazione e le istruzioni del programma che si sta utilizzando

Memoria Centrale

COMPONENTI HARDWARE

ROM

La memoria ROM (Read Only Memory) serve alla case costruttrici per inserirci tutte le

principali informazioni della macchina ovvero le informazioni vitali per far funzionare il

computer.

Tali informazioni prendono il nome di BIOS.

Memoria Centrale

COMPONENTI HARDWARE

Cache

È memoria estremamente veloce (ridotto tempo medio di accesso alla memoria) ma

solitamente con una ridotta capacità il cui suo scopo è di velocizzare l'esecuzione delle

elaborazioni, utilizzata per archiviare e recuperare velocemente dati che si prevede

debbano essere utilizzati costantemente nel breve termine.

Memoria Centrale

CPU

COMPONENTI HARDWARE

CU + ALU


BUS


Unità di OUTPUT

COMPONENTI HARDWAREBUS

All’interno del Computer le informazioni viaggiano sotto forma di

segnali elettrici.

Tali segnali viaggiano all’interno del sistema e tra le diverse unità su

dispositivi chiamati BUS

COMPONENTI HARDWARESCHEDA MADRE

Sulla scheda madre vengono istallati tutti i componenti elettrici ed elettronici

necessari al funzionamento del computer, inclusi il Microprocessore, la memoria

RAM e ROM (in cui vi è il BIOS) gli HARD DISK i vari lettori di memorie di massa e

le schede di controllo

CPU

COMPONENTI HARDWARE

CU + ALU


BUS


Unità di OUTPUT

COMPONENTI HARDWAREUnità di INPUT

Dispositivi di puntamento:

Mouse, TrackBall, TouchPad, TouchScreen, Joystick

Tastiera

Scanner

Tavoletta grafica

Videocamere e Fotocamera digitali e WebCam

Strumenti musicali e microfoni

CPU

COMPONENTI HARDWARE

CU + ALU


BUS


Unità di OUTPUT

COMPONENTI HARDWARE

Unità di OUTPUT

Monitor

Stampante

Plotter

Casse acustiche

Videoproiettore

Componenti Hardware:o CPUo Memorie di massao Memoria Centrale (RAM – ROM)o SCHEDA MADRE

Componenti Software:o DI BASE (Sistema Operativo)o APPLICATIVO (Programmi)

Come si Costituisce un PC

E’ quindi il “PROGRAMMA” che ci permette di utilizzare il Personal Computer attraverso i

programmi fondamentali di gestione ed elaborazione adattandosi alle nostre

personali esigenze mettendo noi in relazione alla macchina attraverso l’Interfaccia Grafica

(GUI Grafic User Interface)

Il SoftWare di baseIL SISTEMA OPERATIVO

Senza una GUI che ci interpreta

i valori elaborati i dati ci

apparirebbero quindi come

una incomprensibili serie di

valori

E’ costituito dai Programmi (spesso chiamati Applicazioni) utili per la risoluzione di

particolari esigenze

Il SoftWare ApplicativoI PROGRAMMI

Il Computer, seppur veloce e preciso, pecca di senso pratico e di astrazione richiedendo che il SoftWare debba essere efficace nel definire i comandi attraverso un appropriato linguaggio

macchina che definisca l’Algoritmo.Ma cosa è un Algoritmo?

È una sequenza finita di istruzioni che definiscono in modo chiaro e non ambiguo le operazioni da compiere per raggiungere un

determinato obiettivo.

La logica dell’Elaboratore:gli ALGORITMI


Per noi è molto facile dire: “Apri la porta” poiché sappiamo cosa sia una porta,

come aprirla, come raggiungerla e vedere la sua posizione.

Pensiamo ad una persona priva della vista, che non sappia cosa sia una porta né

conosca l’esistenza della maniglia.

Come possiamo dare il comando desiderato?

Spiegando sequenzialmente le operazioni da compiere. È in questo modo che il

Computer può svolgere le operazioni.


Volendo semplificare il concetto ecco

come dovrebbe apparire un algoritmo,

simile a un diagramma di flusso (flow

chart)

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