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Matteo Cristani

Dipartimento di Informatica

Facoltà di Scienze MM. FF. NN.

Università degli Studi di Verona

http://www.sci.univr.it/~cristani

Corso di Informatica per Giurisprudenza

Lezione 4

Corso di Informatica per Giurisprudenza

Lezione 4

22

AgendaAgenda

Struttura hardware di un calcolatore Architettura di Von Neumann; CPU e sue caratteristiche; Dispositivi di interfacciamento (input e output); Dispositivi di memoria (RAM, ROM, cache,

Hard disk); Influenza della struttura sulle prestazioni

33

Architettura dei sistemi di elaborazioneArchitettura dei sistemi di elaborazione

Nozione di sistema à la Von Neumann Architettura di Von Neumann Architettura della CPU Circuito digitale

Elementi di calcolo delle proposizioni Tabelle di verità e calcolo digitale

Dispositivi di interfacciamento Dispositivi di memoria

44

Sistema informaticoSistema informatico

Schema concettuale generale di sistema Lettura dati Elaborazione Emissione risultati

55

L’architettura di Von NeumannL’architettura di Von Neumann

Lettura: INPUT Scrittura: OUTPUT Elaborazione

CPU Memoria BUS

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Architettura della CPUArchitettura della CPU

Elaborazione dati mediante processore Schema a Clock Registri come memoria Supporto

ALU CU

Lettura memorie

77

Schema CPUSchema CPU

88

Nozione di circuitoNozione di circuito

Un circuito è una maglia di fili elettrici e dispositivi che ne modificano i flussi

Un circuito digitale è capace di modificare il proprio comportamento sulla base dell’interpretazione che fornisce al valore degli ingressi ed al significato che attribuisce ai dispositivi

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Porte logichePorte logiche

Si chiama porta logica un dispositivo che modifica la corrente portata in un numero di fili di maglia in ingresso nelle correnti di fili di maglia in uscita in modo che sia possibile togliere o immettere corrente in fili di maglia sopra o sotto una soglia definita

1010

Calcolo delle proposizioniCalcolo delle proposizioni

Si dice proposizione un enunciato il cui significato logico sia determinato

ESEMPI: Le matricole di informatica sono 300 La Facoltà di Giurisprudenza ha sede di fronte al

Parcheggio Arena Le aule di Giurisprudenza sono 110 Ogni uomo è mortale Se mangio caviale, allora sono ricco

1111

Calcolo delle proposizioniCalcolo delle proposizioni

Non sono proposizioni quegli enunciati che non sono logicamente determinati Perché vaghi Perché variabili

ESEMPI: Giovanni è alto Lo studente di nome Marco è di Vicenza

1212

Connettivi logiciConnettivi logici

Tra due enunciati possono essere definite le operazioni: PRODOTTO LOGICO ⋀; AND; * SOMMA LOGICA ; OR; ⋁

+ Per un singolo enunciato è definita

l’operazione COMPLEMENTO LOGICO -

1313

Tabelle di veritàTabelle di verità

Il significato logico di un connettivo è determinato dalla sua tabella di verità

Costruiremo le tabelle di verità in modo “Naif”, cioè basandoci sul significato logico attribuito ai connettivi nel linguaggio naturale

1414

Tabella di ANDTabella di AND

A B A AND B

T T T

T F F

F T F

F F F

1515

Tabella di ORTabella di OR

A B A OR B

T T T

T F T

F T T

F F F

1616

Tabella di NOTTabella di NOT

A - A

T F

F T

1717

Dispositivi di interfacciamentoDispositivi di interfacciamento

Definizione tipologica dei dispositivi Secondo la funzione Secondo il tipo di canale di comunicazione Secondo la modalità d’accesso

1818

Classificazione funzionale (1) Classificazione funzionale (1)

Dispositivi di lettura dati esterni Tastiera

Tastiera cordless Radio Bluetooth Ottica

Mouse Mouse cordless

Radio Bluetooth Ottico

Scanner Microfono WebCam

Dispositivi di output Video Stampante

Dispositivi di connessione Modem LAN Adapter

1919

Classificazione funzionale (2)Classificazione funzionale (2)

Dispositivi di memoria esterna Dischi

Dischi magnetici Hard disk Floppy disk Dischi ZIP, JAZ,

FireWire Dischi ottici

CD-ROM, CD-R, CD-RW

DCD-ROM, DVD-R, DVD-RW

Nastri Magnetici Magnetottici

Backup unit DAT

Memorie aggiuntive Dispostivi USB Dispositivi bluetooth

2020

Classificazione basata sul canaleClassificazione basata sul canale

Porta seriale Porta parallela Porta USB (Universal Serial Bus) Porte wireless

Bluetooth Wi-Fi IRDA (Infra Red Data Association) Porta 802.11 per reti locali

2121

Classificazione per accessoClassificazione per accesso

Accesso diretto Dischi ottici Dispositivi aggiuntivi USB

Accesso sequenziale Tutti i dispositivi connessi in porta seriale

Accesso misto (indicizzato) Dischi magnetottici

2222

Dispositivi di memoria (1)Dispositivi di memoria (1)

Memoria RAM (Random Access Memory) Memoria sulla quale un computer e altre

periferiche possono scrivere dati o dalla quale possono leggere dati.

Le informazioni archiviate nella RAM non sono più disponibili dopo la chiusura del computer

2323

Dispositivi di memoria (2)Dispositivi di memoria (2)

Memoria ROM (Read Only Memory) un circuito a semiconduttori in cui il codice o i

dati vengono installati in modo permanente tramite il processo produttivo. La memoria ROM contiene istruzioni o dati che possono essere letti, ma non modificati

2424

Memoria cacheMemoria cache

Memoria cache Memoria ad accesso rapido Disposta per accedere a

Indici Dati letti di frequente

Memoria di massa Hard disk ed altri dischi esterni Accesso sequenziale o misto

2525

Influenza della struttura sulle prestazioniInfluenza della struttura sulle prestazioni

Misure delle prestazioni di un calcolatore Affidabilità delle misure Natura delle architetture e specifiche

definitorie

2626

Misure prestazionaliMisure prestazionali

Frequenza di clock Misurata in Hertz (e corrispondentemente in

KHz, MHz, GHz) Corrisponde al numero di cicli di clock in cui

viene ripartito un secondo Istruzioni al secondo

1 Mips = 1.000.000 di istruzioni per secondo

2727

Carattere e relazioni tra prestazioniCarattere e relazioni tra prestazioni

La frequenza di clock non è completamente significativa per vari motivi

1. Le singole istruzioni possono essere eseguite in più di un ciclo di clock,

2. Istruzioni di alto livello corrispondono a più o meno istruzioni macchina a seconda se l’architettura prevede

1. Poche istruzioni (RISC – Reduced Instruction Set Code) 2. Tutte le istruzioni possibili (CISC – Complete Istruction Set

Code)

3. Il Bus Dati può costituire un collo di bottiglia importante

2828

Architetture e prestazioniArchitetture e prestazioni

Architetture fast bus Architetture a ridotta dissipazione di

potenza (mobile CPU) Architetture low power dissipation (h/w per

videoterminali mobili)

2929

Caratteristiche architetturaliCaratteristiche architetturali

Relazione tra sistema operativo e memorie Relazione tra sistema operativo e dispositivi

di interfacciamento Relazione tra sistema operativo e

periferiche esterne