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UNIVERSITA’ STUDI DI ROMAUNIVERSITA’ STUDI DI ROMA“FORO ITALICO”“FORO ITALICO”
Corso di Laurea TriennaleCorso di Laurea Triennale
INFORMATICAINFORMATICA
LezLez. 33
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Struttura logica del computer
Von Neumann (metà anni ’40)
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Struttura logica del computer: le memorie
La memoria è la base
sulla quale vengono
registrati i dati su cui
operare e le istruzioni
al momento
dell’esecuzione del
programma.
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Struttura logica del computer: la Memoria Centrale
Detta anche MemoriaPrincipale o
MemoriaVeloce,è costituita da duecomponenti:
• la RAM• la ROM
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• (Random Access
Memory), memoria ad
accesso diretto. Registra i dati
e le istruzioni del programma
al momento dell’esecuzione. È’
una memoria volatile: dati e
istruzioni vengono persi
quando viene interrotta
l’alimentazione elettrica, a
seguito dello spegnimento del
computer.
• (Read Only Memory),
memoria di sola lettura.
Memorizza i programmi di
servizio per le funzioni base del
computer (Firmware) che
consente al personal computer
di eseguire le funzioni
fondamentali come
l’avviamento del software di
base (ROM-BIOS, ovvero Read
Only Memory - Basic Input
Output System). Questa
memoria non è volatile.
RAM ROM
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Interpreta ed esegue le istruzioni.
È costituita da un microprocessore, ossia un insieme di circuiti elettronici miniaturizzati.
Struttura logica del computer: CPU (Central Processing Unit) o UCE (Unità Centrale di Elaborazione)
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CPU (Central Processing Unit)
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Struttura logica del computer: Sistema Centrale
+=
Sistema Centrale
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Unità di Input - macchine o dispositivi che permettono di introdurre dati nel computer.
Unità di Output -
macchine o dispositivi che permettono di ricevere dati dal computer.
Struttura logica del computer:Unità periferiche
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I dati e le istruzioni dell’elaborazione vengono trasmessi tra Memoria e:
• Unità Centrale di Elaborazione • Unità Periferiche (sotto il controllo della CPU)
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Per svolgere queste funzioni la CPU utilizza:
• l’Unità Logico-Aritmetica (ALU, Arithmetic Logic Unit), che esegue le istruzioni logiche e di calcolo;
• l’Unità di controllo, che sovraintende alle operazioni di ingresso e di uscita dei dati.
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Le singole istruzioni sono costituite da:
• un Codice operativo, che indica il tipo di operazione che deve essere eseguita; le istruzioni possono riguardare il calcolo, la lettura e la scrittura, il confronto di dati e il trasferimento dell’esecuzione a un punto diverso del programma, il trasferimento di dati in memoria.
• uno o più Operandi, che danno gli indirizzi di memoria dei dati da elaborare e di dove memorizzare risultati ottenuti.
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Prestazioni di un computer
Le prestazioni dell’elaboratore dipendono:
• dalla velocità dell’unità centrale di elaborazione;
• dalla capacità della memoria centrale di gestire programmi costituiti da un elevato numero di istruzioni;
• dalla velocità di accesso alle memorie di massa;
• dall’eventuale frammentazione dei dati su disco;• dalla disponibilità di schede grafiche (se richieste dal
sistema);
• dalla disponibilità di acceleratori per le operazioni di calcolo;
• dall’ utilizzo contemporaneo di più programmi, multiprogrammazione o multitasking.
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Quando, su un disco magnetico, i files vengono scritti
e cancellati di continuo, come avviene normalmente, i files
si frammentano, cioe' invece di essere registrati tutti di fila,
cominciano a essere registrati in ogni spazio libero del disco.
L'attivita' di deframmentazione ottimizza i file e lo spazio
a disposizione, e sarebbe buona norma eseguirla sovente,
per avere un sistema piu' efficiente.
Frammentazione e deframmentazione
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La velocità dell’Unità Centrale di
Elaborazione si misura in MIPS (milioni di
istruzioni al secondo) ed è proporzionale alla
velocità del Clock di Sistema, un orologio che sincronizza
l’esecuzione delle istruzioni.
La velocità del clock si misura in Mhz (milioni di
cicli al secondo) o Ghz (miliardi di cicli al
secondo)
Prestazioni di un computer:unità di misura
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Nel computer la memorizzazione dei dati si basa sul sistema digitale binario:
• digitale perché all’interno dell’elaboratore tutto viene rappresentato con numeri, cifre (in inglese: Digit),
• binario perché si usa un sistema di numerazione su base 2, quindi con l’utilizzo di due sole cifre (0 e 1).
• L’unità di rappresentazione minima è il bit (Binary Digit = cifra binaria).
Memorizzazione dati
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I bit vengono raggruppati in byte di 8 bit. Ogni byte è in grado di rappresentare256 (= 28) combinazioni diverse.
• bit • byte = 8 bit • KB (kilobyte) = 2 alla 10 byte = 1024 byte • MB (Megabyte) = 2 alla 10 KB = 1024 Kilobyte • GB (Gigabyte) = 2 alla 10 MB = 1024 Megabyte • TB (Terabyte) = 2 alla 10 GB = 1024 Gigabyte
Memorizzazione dati
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• Il carattere è l’unità minima di registrazione e occupa 1 byte.
Esempi di caratteri sono:
• S • 3 • /
Memorizzazione dati
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• Il campo è un insieme di caratteri che rappresentano un dato. Occupa alcuni byte.
Esempi di campi sono:
• Cognome • Età • Data fattura.
Memorizzazione dati
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• Il record è un insieme di campi che costituiscono un’informazione unitaria. Occupa decine o centinaia di byte.
Un esempio di record può essere dato dalla seguente sequenza di campi:
• Cognome, Nome, Indirizzo, Città.
Memorizzazione dati
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• Il file è l’insieme dei record omogenei, cioè aventi la stessa struttura. Può occupare da pochi kilobyte a qualche gigabyte.
• La cartella o directory è un insieme di file al quale viene dato un nome simbolico, che ne facilita la ricerca.
Memorizzazione dati
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Quiz
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Quale è la maggiore tra le seguenti unità di memoria?
a.Mbyteb.Gbytec.Tbyted.Kbyte
Il termine ROM indica:
a.Random Optical Memoryb.Random Only Memoryc.Read Only Memoryd.Read Optical Memory
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Quale è il compito della ALU?
a. Eseguire le operazioni di calcolo, logiche e di confronto tra dati
b. Controllare eventuali errori dell’hardwarec. Controllare il funzionamento della memoriad. Controllare le operazioni di input e output
In un byte può essere memorizzato:
a. Un carattereb. Alcuni caratteric. Un campod. Un record
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Un record è un insieme di:
a. Campib. Comandic. Istruzionid. Funzioni
Durante il funzionamento del computer,nella RAM sono presenti:
a. Il BIOSb. Solo il Supervisorec. Solo i programmi applicativid. Il Supervisore e i programmi applicativi