Architettura dei Sistemi di Elaborazione - Unità 2
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Questions and Answers

Quale dei seguenti non è un componente fondamentale di un sistema di elaborazione?

  • RAM
  • BUS
  • DISCO (correct)
  • CPU

    • Un computer special purpose può eseguire diversi programmi contemporaneamente.

    False

    Qual è la caratteristica principale della macchina di Turing?

    elaborare dati su un nastro di lunghezza potenzialmente infinita

    Un computer general purpose è progettato per eseguire __________.

    <p>programmi</p> Signup and view all the answers

    Abbina i tipi di computer con la loro descrizione:

    <p>Computer general purpose = Esegue vari programmi Computer special purpose = Dedito a una sola applicazione specifica Microcontrollore = Un esempio di computer special purpose Computer monoutente = Utilizzato da un solo utente alla volta</p> Signup and view all the answers

    Quale modello architetturale ha come componenti fondamentali CPU, RAM e BUS?

    <p>Architettura di Von Neumann</p> Signup and view all the answers

    I computer possono essere classificati in base alla loro capacità di integrazione.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Cosa significa SSI?

    <p>Small Scale Integration</p> Signup and view all the answers

    Il __________ è un modello teorico che definisce una macchina in grado di eseguire algoritmi.

    <p>modello della macchina di Turing</p> Signup and view all the answers

    Quale delle seguenti affermazioni è vera riguardo ai computer multitasking?

    <p>Possono fare uso del time-sharing.</p> Signup and view all the answers

    Qual è il primo passo nel ciclo di esecuzione di un'istruzione da parte della CPU?

    <p>Incremento del Program Counter</p> Signup and view all the answers

    L'interpretazione di un'istruzione può avvenire solo attraverso microistruzioni.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Cosa si intende per 'fetch degli operandi'?

    <p>Operazione di lettura dalla memoria o da un registro per prelevare dati necessari all'esecuzione dell'istruzione.</p> Signup and view all the answers

    La fase di _________ prevede l'invio di segnali per l'esecuzione dell'istruzione da parte della CPU.

    <p>execute</p> Signup and view all the answers

    Abbina le fasi del ciclo di esecuzione della CPU con le loro descrizioni:

    <p>Fetch = Prelievo del codice macchina dall'indirizzo memorizzato nel Program Counter Decode = Interpretazione dell'istruzione attraverso circuiti logici o microistruzioni Execute = Esecuzione dell'istruzione e salvataggio del risultato Increment = Aggiornamento del Program Counter per puntare all'istruzione successiva</p> Signup and view all the answers

    Quale delle seguenti affermazioni sul ciclo macchina è corretta?

    <p>Ogni ciclo macchina viene eseguito molto velocemente.</p> Signup and view all the answers

    La Control Unit è responsabile della generazione dei segnali necessari all'esecuzione delle istruzioni.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Qual è la funzione principale della ALU?

    <p>Eseguire calcoli e operazioni logiche.</p> Signup and view all the answers

    La fase in cui la CPU preleva l'istruzione si chiama fase di __________.

    <p>Fetch</p> Signup and view all the answers

    Abbina le unità della CPU con il loro ruolo principale:

    <p>CU = Controlla e gestisce le operazioni del sistema ALU = Esegue operazioni aritmetiche e logiche Registri = Memorizzano temporaneamente i dati durante il calcolo Chipset = Collegamenti tra CPU e altri componenti</p> Signup and view all the answers

    Quale registro contiene il codice operativo dell'istruzione durante la fase di fetch?

    <p>IR</p> Signup and view all the answers

    Il Data Path è una sezione della CPU che non comprende l'ALU.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Cosa rappresenta il termine 'clock' in un sistema di elaborazione?

    <p>Il temporizzatore che scandisce i cicli macchina.</p> Signup and view all the answers

    Il valore _____ è somma del contenuto della cella di memoria 000Ah e del registro AL.

    <p>14h</p> Signup and view all the answers

    Abbina ciascun registro con la sua funzione:

    <p>PC = Contiene l'indirizzo della prossima istruzione da eseguire MDR = Contiene i dati in transito tra CPU e memoria MAR = Contiene l'indirizzo della cella di memoria da leggere PSW = Contiene informazioni sul risultato delle operazioni aritmetico-logiche</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Unità di Apprendimento 2, Lezione 1

    • L'architettura dei sistemi di elaborazione è l'argomento.
    • Il numero della lezione è 1.
    • L'argomento della lezione è l'architettura del computer PCTO.

    Elementi chiave dell'apprendimento

    • Conoscere le architetture dei sistemi di elaborazione.
    • Conoscere il modello di Von Neumann e di Harvard
    • Riconoscere il ruolo dei componenti di un sistema di elaborazione (CPU, RAM, I/O, BUS).

    Tipi di computer

    • Il computer è un dispositivo fisico che implementa il funzionamento di una macchina di Turing.
    • La Macchina di Turing è un modello ideale che manipola dati su un nastro di lunghezza potenzialmente infinita.
    • Esistono computer riprogrammabili dall'utente (general purpose), come un PC, che sono in grado di svolgere più funzioni.
    • Esistono anche computer dedicati a una sola applicazione specifica (special purpose), come un microcontrollore.

    Accesso alle risorse del computer

    • Un computer general purpose può essere monoutent (monotasking o multitasking α) o multiutente (è multitasking e effettua time sharing delle risorse).

    Capacità di integrazione

    • La scala di integrazione misura quanti transistor sono realizzati all'interno di un unico chip.
    • Le scale di integrazione, in ordine crescente di complessità, sono: SSI, MSI, LSI, VLSI, ULSI.
    • SSI: meno di 100 transistor.
    • MSI: meno di 1000 transistor.
    • LSI: meno di 10.000 transistor.
    • VLSI: meno di 100.000 transistor.
    • ULSI: più di 100.000 transistor.

    Legge di Moore

    • Nel 1965, Gordon Moore previde che il numero di transistor integrabili in una singola piastrina di silicio raddoppiasse ogni anno.
    • Nel 1975, la legge di Moore fu leggermente modificata, affermando che il numero di dispositivi integrabili raddoppia ogni 18-24 mesi.

    Macchine virtuali

    • Una macchina virtuale (VM) permette di riprodurre il comportamento di altri sistemi operativi su un PC.
    • Le VM vengono utilizzate per simulare o testare software senza doverli installare fisicamente.
    • Queste macchine consentono di emulare alcuni hardware, pur non riproducendo a volte architetture completamente diverse.
    • I vantaggi includono la possibilità di avviare applicazioni su un diverso sistema operativo.
    • Gli svantaggi includono la lentezza dovuta all'eccessivo utilizzo della memoria.
    • Esempio: Virtual Box.

    Architettura di un computer

    • Un sistema di elaborazione è composto da hardware e software.
    • Il firmware è uno strato intermedio tra hardware e software, costituito da programmi memorizzati direttamente sui circuiti elettronici.

    Architettura di un computer (Analisi approfondita)

    • L'architettura di un computer studia le tecniche per progettare e unire logicamente i componenti di un sistema di elaborazione.
    • L'obiettivo è quello di ottenere le migliori prestazioni possibili dai componenti elettronici, producendo circuiti sempre più veloci ed efficienti.

    Componenti elettronici di un computer

    • Distinti in porte logiche e generatori di segnali.

    Porte logiche

    • Sono componenti elettronici fondamentali per realizzare macchine elementari combinatorie e sequenziali.
    • I principali tipi di porte logiche includono AND, OR, NOT.

    Generatori di segnali

    • Sono componenti in grado di produrre segnali periodici utili per la sincronizzazione degli elementi hardware nei computer.

    Il modello Von Neumann

    • Descrive il comportamento di una macchina stored-program.
    • Caratteristiche:
      • CPU.
      • Memoria centrale.
      • Dispositivi di input/output (I/O).
      • I tre tipi di BUS (dati, indirizzi e controllo)
    • Le frecce nelle figure, danno il verso delle informazioni nella comunicazione.
    • Le comunicazioni unidirezionali indicano una possibilità di scrittura o lettura, mentre quelle bidirezionali indicano entrambe le possibilità.
    • Tutte le comunicazioni tra memoria ed I/O devono necessariamente passare per la CPU.

    Il computer secondo il modello Von Neumann

    • La CPU esegue azioni in modo sequenziale.
    • La velocità della CPU dipende dalla frequenza del clock.
    • Un GHz corrisponde a 1 miliardo di operazioni al secondo.

    Lo stored-program secondo Von Neumann

    • Lo stored-program comprende le istruzioni che la CPU deve eseguire memorizzate nella memoria del computer.
    • L'insieme delle istruzioni rappresenta il programma.
    • Nella memoria sono presenti anche i dati utilizzati dai programmi.

    Il modello Harvard

    • Dedica memorie separate per dati e istruzioni.
    • È una soluzione più efficiente ma più costosa rispetto al modello di Von Neumann.
    • È utilizzato in processori specializzati come DSP e microcontrollori (es. PIC).

    La memoria

    • La memoria centrale (main memory) è di due tipi:
      • RAM (Random Access Memory).
      • ROM (Read-Only Memory).
    • La RAM è volatile e ad accesso casuale, usata per dati e programmi temporanei.
    • La ROM è permanente e non voltile, usata per dati e programmi non modificabili, come il BIOS.

    L'I/O (Input/Output)

    • Comprende i dispositivi di input (per acquisire segnali dall'esterno) e di output (per inviare segnali all'esterno).
    • I segnali sono rappresentati da bit.

    CPU e I/O

    • La CPU gestisce la comunicazione con l'I/O in modo asincrono, tramite interrupt (IRQ).
    • Spesso l'I/O è rappresentato da semplici interfacce con i dispositivi fisici.

    I Bus

    • Il BUS dati: consente la trasmissione dei dati tra la CPU e gli altri elementi del computer (bidirezionale).
    • Il BUS indirizzi: contiene gli indirizzi delle celle di memoria o dispositivi di I/O (monodirezionale).
    • Il BUS di controllo: trasporta gli ordini dalla CPU e restituisce i segnali di stato dai dispositivi (monodirezionale).

    La CPU

    • Esegue l'elaborazione dei dati nel computer.
    • È il componente hardware che rappresenta il microprocessore.
    • I programmi sono scritti in un linguaggio evoluto, poi tradotti in linguaggio macchina.

    Cenni sul funzionamento di una CPU

    • La CPU estrae le istruzioni dalla memoria.
    • Le istruzioni sono processate, e i dati vengono elaborati.
    • I processi avvengono in modo sincrono tramite il clock.

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    Description

    Questa lezione esplora l'architettura dei sistemi di elaborazione, analizzando il modello di Von Neumann e Harvard. Imparerai a riconoscere i ruoli essenziali dei componenti del computer come CPU, RAM e I/O. Inoltre, verrà discusso il concetto di computer general e special purpose.

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