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05/04/2012 2
Sommario• Architetture del Calcolatore e sue componenti
principali
• Macchina di Von Neumann
– CPU
– L‟unità aritmetico logica
– La memoria centrale
• Il funzionamento della Macchina di Von Neumann
• Linguaggio macchina
• Linguaggio Assembler
Architettura dei Calcolatori Elettronici
L‟architettura della maggior parte degli calcolatori elettronici
adotta il modello della macchina di Von Neumann.
John von Neumann (1903-1957) matematico di origini ebraiche nato in Ungheria
ed emigrato negli Stati Uniti, nel 1946 realizzò il primo elaboratore fondato sull‟
idea di “programma memorizzato”, contenente tutte le istruzioni operative,
immagazzinate sotto forma di codice binario.
John von Neumann: First Draft of a Report on the EDVAC, Moore School of Electrical Engineering, University of
Pennsylvania, June 30, 1945
Il primo documento che descrive una macchina elettronica nella cui memoria vengono registrati dati e
programma
Macchina di Von Neumann
La macchina di Von Neumann che consiste di 4 elementi
funzionali:
1. Processore oCPU (Central Processing Unit) unità di
elaborazione centrale ( a sua volta suddivisa in CU e ALU);
2. Memoria centrale;
3. Un insieme di interfacce ingresso/uscita dati (I/O) per il
collegamento delle unità periferiche;
4. BUS (il canale di comunicazione tra i dispositivi ).
Macchina di Von Neumann
CU
ALU
Memoria
Centrale
CPUPeriferiche
di I/O
Interfacce di
I/O
Bus
Il Processore o CPU è la componente più complessa del computer.Ha il compito di elaborare i dati secondo le indicazioni ricevute dal programma presente in memoria tramite appositi comandi (istruzioni). La CPU è composta da un‟unità di controllo (CU), e da un‟unità aritmetico logica (ALU).
Macchina di Von Neumann
CU
ALU
Memoria
Centrale
CPUPeriferiche
di I/O
Interfacce di
I/O
Bus
Accoglie dati e
programmi da elaborare
E‟ un “passaggio
obbligato” per le
informazioni da e verso
le periferiche (le
operazioni che
comportano I/O)
Macchina di Von Neumann
CU
ALU
Memoria
Centrale
CPUPeriferiche
di I/O
Interfacce di
I/O
Bus
Le Interfacce di I/O
forniscono il
collegamento verso le
periferiche che
permettono lo scambio
di informazioni tra il
computer e il mondo
esterno (I/O)
Macchina di Von Neumann
CU
ALU
Memoria
Centrale
CPUPeriferiche
di I/O
Interfacce di
I/O
Bus
Realizza il
collegamento tra gli
elementi funzionali
CPU – Central Processing UnitIl Processore o CPU è la componente più complessa del computer.
Ha il compito di elaborare i dati secondo le indicazioni ricevute dal programma presente in memoria tramite appositi comandi (istruzioni).
La CPU è composta da un‟unità di controllo (CU), e da un‟unità aritmetico logica (ALU).
CPU 11
La CPU (Processore) e‟ composta da due sottosistemi:
CU–(Unità di Controllo) -
Parte di Controllo: Controlla il sequenziamento e l‟esecuzione delle istruzioni generando i segnali di controllo
ALU + registri (Unita‟ di Elaborazione Dati )–
Parte Operativa: Esegue le istruzioni
– ALU
• Esegue operazioni logico aritmetiche sui dati provenienti dalla Memoria Centrale
– Program Counter (PC)– Indirizzo Prossima Istruzione
– Instruction Register (IR)– Codice Istruzione da eseguire
CPU – Central Processing Unit
CU- Control Unit
L‟unità di controllo coordina e controlla l‟esecuzione dei comandi
impartiti alla CPU. Gestisce il reperimento di dati e istruzioni dalla
memoria centrale ed il loro collocamento in apposite locazioni, dette
registri, per poter essere elaborati dall‟ALU.
I comandi vengono interpretati secondo regole ben precise per ogni tipo di
microprocessore.
Dopo che l‟ALU ha elaborato i dati, è di nuovo la CU che si occupa di
copiare i risultati nella memoria RAM.
ALU – Arithmetic Logical Unit
E‟ il componente più importante dell‟intero processore in quanto elabora,
nel vero senso della parola, i dati provenienti dalla memoria.
Il compito di questa unità è unicamente quello di eseguire i calcoli, le
operazioni logiche e di confronto richieste dall‟unità di controllo.
+ - * / AND OR NOT < > = <>
4/5/2012 17
Memoria CentraleDal punto di vista funzionale la memoria centrale è:
un insieme finito di locazioni (celle o registri) di uguali
dimensioni;
ogni locazione di memoria consta di n bit, ciascuno dei quali
può rappresentare una informazione binaria, ovvero una
informazione che può assumere solo i valori 0 e 1;
ogni locazione è caratterizzata da un indirizzo e dal contenuto;
si chiama indirizzo di una locazione la posizione che questa
occupa nella memoria rispetto alla prima locazione che ha
indirizzo zero;
il contenuto di una locazione ovvero l'informazione in essa
registrata si chiama parola di memoria.
0010 000000000111
0010 000000001000
0000 000000000111
0110 000000001000
0001 000000001000
0011 000000001000
0101 000000001000
0000 000000000000
0010 000000000111
0010 000000001000
0000 000000000111
0110 000000001000
0001 000000001000
0011 000000001000
0101 000000001000
0000 000000000000
0000 000000000000
0
1
2
3
4
5
6
7
indirizzo 3 bit
Contenuto 8 bit – 1 byte
Indirizzi da
0 a 23-1=7
MAR=4
MDR=00010100
Memoria con 23=8 locazioni di 8 bit
Capacità = 8*8= 64 bit
0 01
0 0 1 0 10 000 0 0 1 0 1 0 0
indirizzo 6 bit
Contenuto a 8 bit -1byte
Indirizzi
da 0 a
26-1=63
MAR=7
MDR=01010101
Memoria con 26= 64 locazioni di 8 bit
Capacità = 64 byte
1 0 1 0 10 10
0
1
2
3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
26-1
0 0 1 1 10
0 1 0 1 0 1 0 1
4/5/2012 21
Memoria
La memoria centrale è caratterizzata:
• dal numero totale di locazioni
• dalla dimensione (numero di elementi) di
ciascuna locazione
Caratteristiche della memoria
centrale• La memoria centrale è caratterizzata dalla dimensione della parola, la lunghezza
di una parola di memoria può essere 8,16,32,64 bit, e dalla capacità ovvero dal numero totale di locazioni di memoria.
• Poiché la dimensione della parola di memoria può variare da calcolatore a calcolatore, ma comunque è un multiplo del byte, la capacità della memoria si misura in multipli del byte.
• Sono multipli del byte: il Kilo byte rappresentato dal simbolo KB, il Mega byte (MB), il Giga byte (GB), il Tera byte (TB).
• I termini Kilo, Mega, Giga e Tera vengono associati alle seguenti potenze di 2:
• 1KB = 210 = 1024 103 (mille) byte 1MB = 220 = 1024 K 106 (un milione) byte 1GB = 230 = 1024 M 109 (un miliardo) byte 1TB = 240 = 1024 G 1012 (mille miliardi) byte
4/5/2012 23
Operazioni sulla memoria centrale
• Alla memoria centrale si accede per effettuare operazioni di
lettura o scrittura.
• Ciascuna locazione di memoria può essere selezionata specificando,
nel registro degli indirizzi (MAR Memory Address Register), il suo
indirizzo ossia la sua posizione rispetto alla prima cella di memoria,
a cui viene attribuita per convenzione l'indirizzo zero.
4/5/2012 24
Indirizzamento della memoria centrale
• L'indirizzamento di una locazione di memoria consiste nel selezionare
elettricamente la locazione relativa all'indirizzo specificato.
Se il (MAR) registro degli indirizzi ha k bit può indirizzare 2k celle di memoria i
cui indirizzi variano da 0 a 2k-1.
In particolare con un MAR di 10 bit si possono indirizzare 210 ovvero 1024
locazioni di memoria.
4/5/2012 25
Lettura della memoria centrale
La lettura di una locazione di memoria consiste nel trasferimento fisico dei byte che costituiscono la locazione dalla memoria alla unità centrale di processamento.
•Una operazione di lettura consiste nei seguenti passi:
si invia il comando di lettura sul bus di controllo
si scrive sul MAR l'indirizzo della locazione da leggere,
questo poi viene trasferito al bus degli indirizzi che trasporta l'indirizzo in memoria,
la quale trascorso il tempo d'accesso (in genere dell'ordine dei nanosecondi (nano=10-9)) scrive a sua volta sul bus dei dati il contenuto della locazione di memoria selezionata,
che successivamente viene inserita o caricata (load) nel registro dei dati (MDR Memory Data Register) restando così disponibile alla CPU.
0010 000000000111
0010 000000001000
0000 000000000111
0110 000000001000
0001 000000001000
0011 000000001000
0101 000000001000
0000 000000000000
0010 000000000111
0010 000000001000
0000 000000000111
0110 000000001000
0001 000000001000
0011 000000001000
0101 000000001000
0000 000000000000
0000 000000000000
4/5/2012 27
Scrittura nella memoria
centraleLa scrittura in una locazione di memoria consiste nel trasferimento fisico del contenuto del registro dei dati (MDR) nella cella di memoria selezionata tramite il registro MAR.
•Una operazione di scrittura consiste nei seguenti passi:
si invia il comando di scrittura sul bus di controllo
si scrive sul registro MDR il dato da inserire o immagazzinare in memoria (store),
si scrive sul MAR l'indirizzo della locazione da ricoprire (con il dato contenuto nel registro MDR),
questo poi viene trasferito al bus che trasporta l'indirizzo in memoria,
la quale trascorso il tempo di accesso scrive il dato che arriva dal bus dati nella locazione di memoria selezionata.
indirizzo a 6 bit
MAR=7
MDR=0101010101010101
Struttura di una Memoria centrale
0
0
1
2
3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
26-1
0 0 1 1 10
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
Leggi/Scrivi Dato a 16 bit
MEMORIEIl Computer per funzionare ha bisogno di memorizzare le informazioni
binarie attraverso degli elementi di archiviazione detti memorie.
•persistenza, capacità della memoria di memorizzare dati in modo
indipendente dal collegamento con la rete elettrica, viceversa le
memorie volatili ricordano le informazioni soltanto se alimentate;
•dimensione o capacità espressa nei multipli del Byte (vedi capitolo
precedente);
•tempo di accesso alle informazioni (espresso nei sottomultipli dei secondi);
•tipo di accesso ai dati: sequenziale o ad accesso diretto (o casuale);
•costo, influenzato dalla dimensione della memoria.
ACCESSO DIRETTO
Si ha accesso diretto (o casuale) ai dati quando,
ovunque sia l‟informazione richiesta, la si può
raggiungere immediatamente, senza dover
attraversare un percorso; questo è il caso della
memoria RAM e di dispositivi a disco quali Dischi
Fissi, CD, ecc..
ACCESSO SEQUENZIALE
Si ha accesso sequenziale ai dati quando,
per raggiungere l‟informazione richiesta, è
necessario scorrere tutte le informazioni
presenti fino a posizionarsi sul punto
richiesto. E‟ questo il caso dei dispositivi a
nastro quali Videocassette, Musicassette,
ecc..
testina nas
tro
TIPOLOGIE DI MEMORIAMEMORIA PRIMARIA o CENTRALE
Implementata da circuiti elettronici chiamati microchip e utilizzata direttamente dalla CPU.
Si divide in:• RAM: Random Access Memory
• ROM: Read Only Memory (contenente il BIOS)
• CACHE
MEMORIA SECONDARIA o DI MASSA
E‟ composta da unità di memorizzazione periferiche capaci di mantenere i dati nel tempo:
• DISCHI FISSI
• DISCHI REMOVIBILI
• UNITA’ DI BACKUP
TIPOLOGIE DI MEMORIAMEMORIA PRIMARIA o CENTRALE
Implementata da circuiti elettronici chiamati microchip e utilizzata direttamente dalla CPU.
Si divide in:• RAM: Random Access Memory
• ROM: Read Only Memory (contenente il BIOS)
• CACHE
MEMORIA SECONDARIA o DI MASSA
E‟ composta da unità di memorizzazione periferiche capaci di mantenere i dati nel tempo:
• DISCHI FISSI
• DISCHI REMOVIBILI
• UNITA’ DI BACKUP
più lenta della memoria
primaria ma permanente
MEMORIA CENTRALE
I dati e le istruzioni che devono essere elaborati
dalla CPU devono essere memorizzati nella
memoria centrale (diversi tipi).
Caratteristiche della memoria centrale:
• veloce
• volatile
• implementata con circuiti elettronici
MEMORIA RAM
Random Access Memory (memoria ad accesso casuale)
E‟ il principale tipo di memoria centrale.
Accesso casuale sta ad indicare che il processore impiega sempre lo stesso tempo per accedere a una qualsiasi (casuale) parte (locazione) della memoria.
La memoria RAM è una memoria volatile, ciò significa che quando si spegne il computer tutti i dati contenuti nella memoria RAM vengono persi.
La grandezza della RAM viene misurata in MegaByte; maggiore è la quantità di RAM, più spazio sarà disponibile per i dati sui quali può operare la CPU per l'elaborazione.
INDIRIZZAMENTO DELLA MEMORIA
Ogni cella della memoria è identificata da un numero,
chiamato indirizzo di memoria.
Ogni dato da memorizzare o già memorizzato deve avere una
precisa collocazione, rappresentata dal corrispondente
indirizzo.
In questo modo è possibile recuperare ogni dato memorizzato
all‟interno della memoria o decidere dove memorizzarlo,
indicandone l‟indirizzo.
Lo spazio di indirizzamento indica il massimo indirizzo di
memoria rappresentabile, ed è vincolato al numero di bit
utilizzati per rappresentare gli indirizzi di memoria.
Ad esempio, prevedendo 2 bytes (16 bit), l‟indirizzo massimo
rappresentabile sarà 65535 (il limite massimo di memoria
supportata dai vecchi computer a 16 bit).
INDIRIZZAMENTO DELLA MEMORIA
<dim. memoria> = =
= 1 MegaByte
Byte 1 x 220
<dim.memoria> = 2 <numero bit indirizzi> x <dim. cella>
Esempio:
numero bit indirizzi = 20 ; dimensione cella = 1 Byte
MEMORIA ROMRead Only Memory (Memoria a sola lettura)
E‟ un tipo di memoria a sola lettura contenente dati e istruzioni che non possonoessere modificati.
Il computer può soltanto leggere le informazioni (istruzioni di base checoordinano il funzionamento del PC e non sono modificabili dall‟utente) dallaROM, ma non può scriverci sopra.
In questa memoria si trovano i programmi che servono per l‟avvio della macchina, i cosiddetti programmi di sistema e il BIOS (Basic Input Output System) sistema di base per il controllo di entrata ed uscita.
MEMORIA CACHELa memoria cache (cacher:nascondere … la ‘lentezza’ della memoria) è
un tipo di memoria adibita esclusivamente a contenere i
dati che la CPU deve elaborare, molto più veloce della
RAM nel reperimento e nella memorizzazione dati in
quanto adiacente alla CPU (nei processori di ultima
generazione la memoria cache è collocata all’interno del
processore stesso per ottimizzarne le prestazioni)
4/5/2012 41
Un programma eseguibile dalla macchina di Von
Neumann consiste in una lista di istruzioni registrate
in memoria centrale, che devono essere eseguite una
alla volta secondo l'ordine specificato nel
programma fino a quando non si incontra
un‟istruzione di controllo, la quale può alterare il
flusso sequenziale stabilendo il numero d‟ordine
della successiva istruzione da eseguire.
Il funzionamento della
Macchina di Von Neumann
Nell‟esecuzione di un Programma, la CPU opera in
modo ciclico, ripetendo fino alla terminazione del
Programma almeno queste tre fasi (azioni atomiche):
• Lettura (fetch): acquisizione dalla memoria della prossima istruzione da eseguire;
• Decodifica (decode): riconoscimento dell‟istruzione e identificazione delle operazioni da svolgere per completarne l‟esecuzione;
• Esecuzione (execute): effettuazione delle operazioni corrispondenti all‟istruzione
Il funzionamento della
Macchina di Von Neumann
CPU: Linguaggio Macchina
Il linguaggio in cui sono scritti i Programmi che la
CPU è in grado di eseguire si chiama linguaggio
macchina.
• Ogni istruzione (es. lettura, somma, etc.) è definita da
un codice binario speciale detto codice operativo.
• Ogni CPU è caratterizzata da un suo insieme di
istruzioni elementari (instruction set) che ne
costituisce il linguaggio macchina.
CPU: Linguaggio Macchina
Un‟istruzione è costituita da una stringa di bit
contenente:
– il codice operativo dell‟istruzione
– gli operandi dell‟istruzione
• Esempio di istruzione che effettua il caricamento di un operando situato nella locazione di memoria di indirizzo 7 nell‟accumulatote (un registro dell‟ALU)
codice operativo operando0000 000000000111
Linguaggio Assembler
La scrittura di un Programma in Linguaggio Macchina è
un‟operazione estremamente complicata, per via del fatto di dover
indicare istruzioni e operandi in codice binario.
• Il Linguaggio Assembler (o Assemblativo) è un linguaggio
simbolico, nel senso che vengono adoperati dei simboli per la
rappresentazione del codice operativo (tipo add per la somma) e
degli operandi di un‟istruzione (direttamente il nome di un
Registro, es. R01, o un numero in esadecimale per indicare un
indirizzo di memoria).
• In pratica sussiste una corrispondenza biunivoca tra l’insieme
delle istruzioni in Linguaggio Macchina e quello delle istruzioni in
Linguaggio Assembler per una stessa CPU.
• Un Programma scritto in Assembler deve essere tradotto in
Linguaggio Macchina per essere eseguito dalla CPU, la
traduzione è effettuata da un Programma apposito, chiamato
Assemblatore.
ESEMPIO
Come esempio consideriamo un programma che esegue la moltiplicazione di due numeri A e B letti in ingresso e
stampa il risultato A*B.
0 IN 7 1 IN 8 2 LOA 7 3 MUL 8 4 STO 8 5 OUT8 6 HALT 7 <DATO INTERO A> {16 bit}
8 <DATO INTERO B>
Esempio di
RAPPRESENTAZIONE BINARIA DEL PROGRAMMA IN LINGUAGGIO ASSEMBLER
0 IN 7 0 0010 0000000001111 IN 8 1 0010 000000001000 2 LOA 7 2 0000 000000000111
3 MUL 8 3 0110 0000000010004 STO 8 4 0001 000000001000
5 OUT8 5 0011 0000000010006 HALT 6 0101 000000001000 7 DATO INTERO A 7 0000 000000000000
8 DATO INTERO B 8 0000 000000000000
4/5/2012 50
Fase di fetch•
All'inizio della fase di fetch il contenuto del PC, che come detto, contiene l'indirizzo della prossima istruzione da eseguire, viene trasferito nel MAR e da lì sul bus degli indirizzi dando inizio al reperimento (fetch) e alla lettura della istruzione da eseguire. Trascorso il tempo d'accesso in memoria la locazione di memoria selezionata, contenente l’istruzione da eseguire, viene depositata sul bus dati e da lì giunge sul registro MDR, e in fine nel registro delle Istruzioni IR (Instruction Register). Al termine della fase di fetch della istruzione l'unità di controllo incrementa di uno il contenuto del PC, per predisporsi ad eseguire l'istruzione successiva.
4/5/2012 51
Fase di decode
• Il registro istruzioni (IR) dato il formato delle istruzioni è logicamente diviso i due parti: la prima parte contiene il codice operativo e la seconda parte l'operando. Pertanto inizia la fase di decodifica del codice operativo a carico dell'unità di controllo la quale a seconda della operazione decodificata provvederà all'esecuzione della istruzione stessa.
4/5/2012 52
Fase di execute
• L'esecuzione della istruzione può comportare
nuovi accessi in memoria per il recupero degli
operandi (fetch operandi), in questo caso,
prima della esecuzione vera e propria della
istruzione, viene eseguita la fase di fetch degli
operandi.
Quando tutto ciò che comporta l'istruzione è
caricato nei registri opportuni del processore
l'unità di controllo esegue l'istruzione.
Ciclo di esecuzione della CPUTutte le azioni eseguite all‟interno della vengono sincronizzate da segnale di clock (per mezzo di un oscillatore a cristalli di quarzo ) che segna la scansione temporale degli eventi.
La frequenza di clock si misura in Hertz (cicli
o oscillazioni al secondo).
• Le frequenze delle CPU dei moderni Calcolatori è
dell‟ordine dei GHz (1 GHz = 1000000000 Hz) ovvero milioni di cicli al secondo.
• Il ciclo di clock e‟ l‟intervallo di tempo che
intercorre tra due colpi di clock (la frequenza ne e‟
l‟inverso)
• Il ciclo di clock e‟ misurato in secondi (o in
frazioni di secondo), la frequenza in Hertz (o
equivalentemente in cicli al secondo)
• Ad esempio un clock che va a un Gigahertz (109
Hertz) equivale a un periodo di clock pari a 10-9
secondi (un miliardesimo di secondo – un nanosecondo)
Ciclo di esecuzione della CPU
MEMORIE DI MASSA
Esistono più tipi di memoria permanente ( tecnologie ottiche o magnetiche )
Supporti Magnetici (dischi fissi, nastri…)
Sfruttano la capacità di superfici magnetiche di trattenere lo stato „magnetizzato/non
magnetizzato‟ facile da cambiare e rileggere tramite una testina di lettura/scrittura che
li converte in segnali elettrici
Supporti Ottici (CD-ROM, DVD,…)
Usano la caratteristica di „riflessione/non riflessione‟ di un raggio laser.
Supporti Magneto-Ottici
Sfruttano la superficie magnetica per memorizzare i dati e quella ottica per allineare la
testina
Memorie Flash (usate da camere digitali, agende elettroniche,...)
Un tipo particolare di memoria elettronica che permette di mantenere lo stato delle
proprie celle anche alla disconnessione dal segnale elettrico.
DISCO FISSO
Il DISCO FISSO è la principale unità di registrazione permanente del
PC ad accesso diretto ed è in grado di conservare grandi quantità di dati e
programmi.
E‟ formato da uno o più dischi magnetici rigidi che girano continuamente
ad altissima velocità e da due o più testine di lettura che si spostano per
accedere ai dati richiesti.
E‟ molto veloce nell‟accesso ai dati (ma molto meno della RAM).
A differenza dei dati caricati nella RAM, le informazioni su disco fisso
restano memorizzate quando di spenge il computer.
I dischi fissi• Tecnologia impiegata: magnetica
• Capacità di memorizzazione: ~500 GB
• Velocità di accesso ai dati: alta, nell’ordine
delle decine di ms
FORMATTAZIONE, TRACCE
E SETTORIPrima di poter scrivere su un supporto di memorizzazione è
necessario compiere l‟operazione di formattazione che consiste
nel predisporre degli spazi all‟interno dei quali troveranno
posto le informazioni.
Nel caso dei dischi la suddivisione è rappresentata da cerchi
concentrici (detti tracce) a loro volta ripartiti in segmenti (detti
settori) adibiti al contenimento dei dati.
Tale suddivisione permette di identificare i punti nei quali i file
sono memorizzati.
Esiste uno spazio particolare, detto FAT (File Allocation
Table), all‟interno del quale è memorizzato l‟indice del
contenuto dei settori. Tale tabella permette di conoscere la
collocazione dei blocchi di informazione che compongono i
file.
settoresettore
settore
traccia
UNITA‟ REMOVIBILI
Tali unità permettono di registrare dati in maniera
permanente, ma su supporti trasportabili.
Tali supporti sono di solito meno capienti del disco fisso e
prevedono tempi di accesso più lenti.
CD-ROM• Tecnologia impiegata: ottica
• Capacità di memorizzazione: fino a 700 MB
• Velocità di accesso ai dati: media, nell’ordine
delle centinaia di ms
Il supporto ottico contrariamente a quello magnetico, sebbene
risulti facilmente alterabile dalla presenza di polvere, offre
migliore garanzie di persistenza delle informazioni per una
maggiore tolleranza al calore ed ai campi magnetici.
Evoluzione dei CD-ROM: CD R, CD RW
DVD-ROM
• Tecnologia impiegata: ottica
• Capacità di memorizzazione: fino a 17 GB
• Velocità di accesso ai dati: media, come i CD
• Evoluzione DVD: DVD±RW, Blu-Ray
Unità di backup
Unità a nastro (DAT) Tape library
Le unità a nastro vengono usate specificamente per il
backup, non per lo spostamento dati. La ragione è che
questa tecnologia consente solo un accesso sequenziale al
contenuto del nastro.
I loro punti di forza stanno nella capacità di memorizzazione
e nel basso costo dei nastri.
Periferiche di INPUT/OUTPUT
Le unità periferiche, chiamate anche dispositivi di Input/Output
(I/O), permettono lo scambio bidirezionale dei dati tra il
computer e il mondo esterno.
In funzione del verso della trasmissione dati si dividono in
periferiche di input (verso il computer), periferiche di output
(dal computer) e periferiche di I/O (da e verso il computer).
Periferiche di INPUT/OUTPUT
Le unità periferiche, chiamate anche dispositivi di Input/Output
(I/O), permettono lo scambio bidirezionale dei dati tra il
computer e il mondo esterno.
In funzione del verso della trasmissione dati si dividono in
periferiche di input (verso il computer), periferiche di output
(dal computer) e periferiche di I/O (da e verso il computer).
Esempi di periferiche che permettono alla CPU di comunicare con l‟esterno:Tastiera, Mouse, Monitor, ecc.
Esempi di periferiche che consentono al calcolatore lo scambio di informazione con altri computer: Modem, cavi di comunicazione, schede di rete, ecc.
Input: tastieraE’ il dispositivo di input più comune ed usato.
Il layout (ovvero la disposizione dei tasti) non è casuale ( nelle macchine
da scrivere era pensato per ridurre le possibilità che i martelletti relativi si
accavallassero). Esistono diversi tipi di layout che prendono il nome dalle
prime sei lettere della prima riga (alfabetica), il più diffuso è il layout
QWERTY .
Alla pressione dei
tasti corrisponde
l’invio verso l’unità
di elaborazione dei
caratteri
corrispondenti (o
meglio, della
codifica digitale dei
caratteri
corrispondenti).
Input: tastiera
Tutti i simboli riconosciuti dal computer, anche se non presenti sulla tastiera, possono essere
inseriti tenendo premuto il tasto [Alt] (ALTernative) e digitando il corrispondente codice
ASCII con i numeri situati nel tastierino numerico posto alla destra della tastiera (il Bloc
Num nel tastierino numerico deve essere attivo)
Es. ALT 125 } }{
Input: dispositivi di puntamento
Con la diffusione di interfacce
utente grafiche (MacOS,
Windows, ecc.) sono stati
sviluppati dispositivi di
puntamento sempre più
evoluti.
Alcuni dei quali si adattano
particolarmente bene a
specifici contesti d‟uso.
• Mouse
• Trackball
• Touchpad
• Trackpoint
• Tavoletta grafica
Trackpoint.
Comune
nei portatili
IBM
Il mouse affianca la tastiera come dispositivo di
input, e ci aiuta a selezionare aree e oggetti nello
schermo quando si utilizzano interfacce grafiche.
(al movimento del mouse su un piano viene fatto
corrispondere il movimento del puntatore nello
schermo)
Dispositivi di output: monitor
Tecnologia:LCD (Liquid Crystal Display)
Dispositivi di input/output: Touchscreen
Stampanti ad aghiLe stampanti ad aghi sfruttano l'impatto di una griglia di aghi contro un nastroinchiostrato, trasferendo così l'inchiostro sulla carta.
La qualità di stampa dipende dal numero di aghi. Questo tipo di stampante è piuttosto rumorosa e la qualità della stampa ottenuta risulta abbastanza scadente.
Si tratta di una tecnologia ormai obsoleta.
Dispositivi di output: stampanti
Stampanti a getto d‟inchiostro
Le stampanti a getto d‟inchiostro, come suggerisce il nome, sonodotate di ugelli che spruzzano l‟inchiostro sulla pagina,indirizzandolo in maniera da formare il testo e le immaginirichieste.
Sono abbastanza silenziose, ma quanto a velocità e qualità di stampa sono in genere inferiori alle stampanti laser.
Stampanti laser
Utilizzano una tecnologia simile a quella delle fotocopiatrici:
•un laser crea un‟immagine della pagina su un tamburo fotosensibile;
• sul tamburo viene applicata una polvere molto fine (il toner) che aderisce unicamente alle aree sensibilizzate;
• il tamburo viene applicato alla pagina, trasferendo il toner su carta.
HP LaserJet 4550
Plotter
Il plotter è un dispositivo di stampa di grosse dimensioni, in cui latestina di stampa è costituita da uno o più pennini di diversi colori.
• viene utilizzato per riprodurre grafici, schemi tecnici o altri disegni al tratto di carattere analogo.
• I plotter trovano largo utilizzo nel settore CAD (Computer Aided Design) e sono in grado di operare su fogli di grandi dimensioni.
Interfacce di I/O
Sono i dispositivi che permettono di effettuare i collegamenti con le periferiche
interne o esterne. Corrispondono a degli alloggiamenti di solito posti sul retro del
pc, in cui vengono inseriti i cavi delle periferiche
USB (Universal Serial Bus)E‟ una connessione di tipo seriale.
Consente di collegare più periferiche (fino a 127) “a cascata”, anche a
computer acceso (hot-swap).
Entro certi limiti di assorbimento elettrico, i dispositivi connessi possono
essere alimentati direttamente – senza bisogno di altri cavi o trasformatori
esterni.
Un altro dei vantaggi dell‟interfaccia USB è la
possibilità di usarla per qualunque tipo di
periferica, dai mouse alle stampanti ai
masterizzatori. Connettori Usb
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OSSERVAZIONI
• Il modello della Macchina di Von Neumann anche se ha ormai quasi
cinquanta anni di vita è tuttora adottato dalla maggior parte degli
elaboratori.
• Il fatto innovativo della Macchina di Von Neumann, che la ha distinta
dalle altre macchine di calcolo è che il programma registrato in memoria
(stored program computer) insieme ai dati è considerato dall'esecutore a
sua volta come se fosse un dato; infatti le istruzioni che lo compongono
possono variare durante l'esecuzione del programma adattandosi a
risolvere situazioni diverse.
• In altre applicazioni c'è ugualmente un programma registrato ma questo è
statico e non cambia.
• Il suo principale limite è che tutte le operazioni vengono eseguite in stretta
sequenza.
• Modelli più evoluti prevedono di introdurre varie forme di parallelismo.
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Specifiche di un computer medio attuale
(Aprile 2012)
• Le specifiche di un personal computer
medio attuale sono ad esempio:
– 2,6 GHz Pentium dual core G630
– 2 GB RAM
– 500 GB Hard Disk