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
Unita di Controllo + Unità Aritmetico Logica
BUS
Unità di INPUTMEMORIE
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.
Basi numeriche: Dal Decimale al Binario
Raggruppiamo le
sfere in gruppi da 2
Notiamo che non vi
sono sfere distaccate
dunque 0
0
Basi numeriche: Dal Decimale al Binario
Raggruppiamo le
sfere in gruppi da 4
(22)
Notiamo che non vi
sono sfere distaccate
dunque 0
00
Basi numeriche: Dal Decimale al Binario
Raggruppiamo le
sfere in gruppi da 8
(23)
Notiamo che vi sono
sfere non
raggruppabili dunque
1
001
Basi numeriche: Dal Decimale al Binario
Volendo raggruppare
per 16 (24) sappiamo
che non vi saranno
valori raggruppabili
dunque 1
0011
Basi numeriche: Dal Decimale al Binario
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.
Basi numeriche: Dal Decimale al Binario
Basi numeriche: Dal Decimale al Binario
Conversione col metodo matematico:
Esempio: dato un numero, useremo l’ 8, calcoliamo il codice binario
1)8/2 = 4 ; quindi sarà 0
2)4/2 = 2 ; quindi sarà 0
3)2/2 = 1 ; quindi sarà 0
4)1/2 = 0.5 ; quindi sarà 1
Il codice del valore 8 sarà : 1000
Conversione col metodo matematico:
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
Conversione col metodo matematico:
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
Unita di Controllo + Unità Aritmetico Logica
BUS
Unità di INPUTMEMORIE
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
Unita di Controllo + Unità Aritmetico Logica
BUS
Unità di INPUTMEMORIE
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
Unita di Controllo + Unità Aritmetico Logica
BUS
Unità di INPUTMEMORIE
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
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.
La logica dell’Elaboratore:gli ALGORITMI
Volendo semplificare il concetto ecco
come dovrebbe apparire un algoritmo,
simile a un diagramma di flusso (flow
chart)