18 Aug 2019 - 07:14--=[Computer]=----=[Computer]=----=[Musica]=----=[Musica]=----=[Geometra]=----=[Geometra]=----=[Download]=----=[Download]=----=[Link]=----=[Link]=----=[Articoli]=----=[Articoli]=--
Indice Computer Computer/ Hardware/ Von Neumann/


L'architettura dell'hardware di un calcolatore reale è molto complessa. Per comprendere in modo più semplice e immediato l'hardware di una macchina reale si fa riferimento alla MACCHINA DI VON NEUMANN, che è un modello semplificato dei calcolatori moderni; Von Neumann è stato il progettista (intorno al 1945), del primo calcolatore in cui i programmi potevano essere memorizzati anzichè codificati mediante cavi e interruttori.


Elementi della macchina di Von Neumann

La macchina di Von Neumann è composta da quattro tipologie di componenti funzionali fondamentali:
1) l'unità centrale di elaborazione (CPU), è un componente in grado di eseguire istruzioni per l'elaborazione dei dati, svolge anche funzioni di controllo (di coordinamento), delle altre componenti funzionali;
2) memoria centrale, memorizza e fornisce l'accesso a dati e programmi;
3) interfaccie di ingresso e uscita: input/ouput abbreviate I/O, sono componenti di collegamento con le periferiche del calcolatore, le periferiche sono dispositivi (esterni al calcolatore), che consentono lo scambio di dati tra calcolatore e utente;
4) Bus, svolgono la funzionalità di trasferimento di dati e di informazioni di controllo tra le varie componenti funzionali.

Macchina

Il funzionamento di un calcolatore può essere quindi descritto in termini di poche componenti (macro-unità) funzionali, ciascuna macro-unità è specializzata nello svolgimento di una tipologia omogenea di funzionalità, ad eccezione dell'unità centrale di elaborazione, che svolge sia la funzionalità di elaborazione di controllo.


Rappresentazione delle informazioni e dati.

Lo scopo fondamentale di un elaboratore è di permattere l'elaborazione dei dati, un dato è una informazione elementare.
I dati che un calcolatore sa rappresentare ed elaborare direttamente sono molto semplici, e i dati vengono rappresentati nel calcolatore mediante delle codifiche binarie. Alcuni esempi di dati che possono essere rappresentati in un calcolatore sono: numeri interi, numeri razionali, caratteri, valori di confrontro tra vero e falso.


Elaborazione

Le istruzioni del linguaggio macchina di un calcolatore corrispondono ad operazioni elementari di manipolazioni dei dati che possono essere:
1) operazioni aritmetiche (somma, prodotto ecc...);
2) operazioni relazionali (confronto tra dati);
3) operazioni su caratteri valori e unità;
4) altre operazioni numeriche (calcolo logaritmi, funzioni trigonometriche, ecc...).
Un calcolatore sa eseguire poche tipologie di operazioni elementari, ma le sa eseguire in modo molto efficiente e precise, può eseguire milioni di calcoli in linguaggio macchina al secondo.
L'elaborazione dei dati viene svolta dall' unità aritmetico-logica (ALU), che è un componente dell'unità centrale di elaborazione (CPU, che in avanti spiegheremo come funziona).


Memorizzazione

Un calcolatore ha la necessità, in modo temporaneo o permanente, di memorizzare i dati per la rappresentazione delle informazioni di interesse e i programmi per la loro elaborazione.
La memoria è l'unità responsabile della memorizzazione dei dati, ed è organizzata in celle:
1) a ciscuna cella è associato un indirizzo, che la identifica;
2) ciascuna cella è in grado di memorazziare un singolo dato.
Una unità di memoria fornisce due sole operazioni:
1) memorizzazione di un valore in una cella (scrittura), dato un valore da memorizzare e l'inidirizzo di una cella, memorizza il valore nella cella, modificando pertanto lo stato della memoria;
2) accesso al valore memorizzato in una cella (lettura), dato l'indirizzo di una cella, restituisce il valore memorizzato nella cella.


Trasferimento

Il bus è il componente del calcolatore dedicato al trasferimento dei dati e delle informazioni di controllo tra le varie parti del calcolatore. Il bus è l'insieme dei collegamenti su cui vengono trasferiti i dati e i segnali di controllo in un calcolatore. L'idea di base del bus è la seguente:
1) nel calcolatore è necesserio collegare tutti i componenti tra di loro (per permettere lo scambio di dati tra i componenti);
2) ci sono due modalità per collegare un insieme di componenti, la prima collegare ciascun componente con ogni altro componente, la seconda collegare tuuti i componenti ad un unico insieme di linee (il bus, appunto, vedi fugura sopra);
3) l'uso del bus favorisce la modularità e l'espandibilità del calcolatore.


Controllo

Il controllo tra le varie parti del calcolatore è svolto dall' unità di controllo, l'unità di controllo è un altro componente dell'unità centrale di elaborazione, ogni componente dal calcolatore esegue solo le azioni che gli vengono richieste dall'unità di controllo. Le caratteristiche principali svolte dall'unità di controllo sono due:
1) il controllo avviene in modo sincrono rispetto rispetto alla scansione temporale imposta dall'orologio di sistema (clock);
2) il controllo consiste nel coordinamento dell'esecuzione temporale delle funzioni che devono essere svolte sia internamente all'unità di elaborazione che negli altri elementi funzionali.


Unità cantrale di elaborazione

L'unita centrale di elaborazione o processore è composta dall'unità di controllo e dall'unità aritmetico-logica, l'unità centrale di elaborazione controlla l'esecuzione di un programma (memorizzato in memoria centrale sotto forma di una sequenza di istruzioni del linguaggio macchina), eseguendo ordinatamente le istruzioni del programma.


Periferiche e interfacce di ingresso-uscita

Un calcolatore può essere collegato a diversi dispositivi di I/O (chiamati periferiche), ad esempio la tastiera , il mouse, ecc... (anche le memorie di massa (ad esempio, le unità disco) sono considerati periferiche).Nella macchina di Von Neumann, le periferiche non fanno parte del calcolatore, ogni periferica viene controllata mediante un'opportuna interfaccia, una interfaccia ha il compito di tradurre i segnali interni del calcolatore in un formato comprensibile alla periferica stessa e viceversa.
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