Memoria e Bus di Controllo - Informatica
40 Questions
0 Views

Choose a study mode

Play Quiz
Study Flashcards
Spaced Repetition
Chat to lesson

Podcast

Play an AI-generated podcast conversation about this lesson

Questions and Answers

Quale delle seguenti affermazioni descrive correttamente il bus di controllo?

  • Trasporta dati e segnali di condizione dai dispositivi alla CPU
  • Trasporta ordini dalla CPU e segnali di condizione dai dispositivi (correct)
  • Gestisce esclusivamente la memoria secondaria del computer
  • È responsabile della scrittura in memoria ROM

    • Quale affermazione è vera riguardo alla memoria principale?

  • È sempre di tipo SSD
  • È utilizzata solo per archiviare file a lungo termine
  • È necessaria per il funzionamento immediato del computer (correct)
  • Non è influenzata dallo spegnimento del computer

    • Qual è la principale differenza tra RAM e ROM?

  • La RAM è permanente, mentre la ROM è volatile
  • La RAM é utilizzata per il caricamento del BIOS
  • Entrambe sono utilizzate per memorizzare programmi modificabili
  • La RAM è riscrivibile e volatile, la ROM è di sola lettura e permanente (correct)

    • Che cosa caratterizza la memoria centrale?

    <p>L'accesso avviene tramite indirizzi numerici identificativi</p> Signup and view all the answers

    Qual è un vantaggio principale del modello di Harvard rispetto al modello di Von Neumann?

    <p>Dedica memorie distinte per dati e istruzioni, aumentando l'efficienza</p> Signup and view all the answers

    Quali dispositivi appartengono alla memoria secondaria?

    <p>Hard disk e chiavette USB</p> Signup and view all the answers

    Cosa definisce il tempo di accesso in memoria?

    <p>Il tempo necessario per leggere o scrivere un dato su una cella di memoria</p> Signup and view all the answers

    Quale affermazione è corretta riguardo ai DSP (Digital Signal Processor)?

    <p>Sono progettati per l'elaborazione di dati audio e video</p> Signup and view all the answers

    Qual è la funzione principale di un dispositivo master in un sistema BUS?

    <p>Inizia un trasferimento di dati.</p> Signup and view all the answers

    Cosa determina la larghezza del BUS?

    <p>Il numero di linee di trasmissione disponibili.</p> Signup and view all the answers

    Quale delle seguenti affermazioni sull'arbitraggio è corretta?

    <p>Regola l'accesso a un BUS.</p> Signup and view all the answers

    Qual è un inconveniente dell'aumento della larghezza del BUS?

    <p>Riduzione della velocità di trasferimento.</p> Signup and view all the answers

    Quale caratteristica di un BUS rappresenta il numero massimo di Byte al secondo trasmessi?

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

    Qual è la funzione di un segnale proveniente dall'oscillatore in un BUS sincrono?

    <p>Sincronizza le operazioni al microprocessore.</p> Signup and view all the answers

    Quanto può indirizzare un BUS con n linee?

    <p>$2^n$ diverse locazioni di memoria.</p> Signup and view all the answers

    In cosa si differenziano i BUS sincroni dai BUS asincroni?

    <p>I BUS sincroni richiedono un segnale di sincronizzazione.</p> Signup and view all the answers

    Qual è la formula per calcolare il tempo di accesso medio (TM) in un sistema di memoria?

    <p>TM = H * Tcache + (1 - H) * TRAM</p> Signup and view all the answers

    Qual è il tempo di accesso medio se il tempo di accesso della cache è 20ns, l'hit ratio è 60% e il tempo di accesso della RAM è 80ns?

    <p>44 ns</p> Signup and view all the answers

    Che cosa rappresenta la memoria cache in un computer?

    <p>Memoria veloce per dati usati frequentemente</p> Signup and view all the answers

    Quale delle seguenti affermazioni è vera riguardo la RAM?

    <p>Contiene i programmi attivi in esecuzione</p> Signup and view all the answers

    Qual è una caratteristica distintiva del protocollo del BUS?

    <p>Stabilisce regole per la comunicazione tra i dispositivi</p> Signup and view all the answers

    Quale affermazione descrive accuratamente la funzione di un BUS esterno alla CPU?

    <p>Trasporta dati da e verso la memoria e i dispositivi I/O</p> Signup and view all the answers

    Quale componente ha un hit ratio di 80% e un tempo di accesso alla RAM di 80ns?

    <p>Memoria cache con tempo di accesso 20ns</p> Signup and view all the answers

    Qual è il concetto di spiazzamento in relazione agli indirizzi delle celle di memoria?

    <p>È la posizione relativa di una cella rispetto alla prima cella.</p> Signup and view all the answers

    Cosa contiene la ROM?

    <p>Operazioni necessarie per l'avvio del computer</p> Signup and view all the answers

    Come viene calcolato lo spazio di indirizzamento nella memoria?

    <p>Usando la formula $2^n$, dove $n$ è il numero di fili conduttori del BUS.</p> Signup and view all the answers

    Cosa rappresenta il termine 'collo di bottiglia' nell'architettura Von Neumann?

    <p>La limitazione nella comunicazione tra CPU e memoria.</p> Signup and view all the answers

    Quale affermazione sul principio di località è corretta?

    <p>Le istruzioni successive sono tipicamente quelle più vicine a quelle in esecuzione.</p> Signup and view all the answers

    Qual è la capacità di una cella di memoria in termini di byte?

    <p>Contiene 1 byte.</p> Signup and view all the answers

    Cosa indica l'indirizzo ultima cella nella memoria?

    <p>Il numero $2^n - 1$, dove $n$ è il numero di fili del BUS.</p> Signup and view all the answers

    Qual è il significato della località spaziale nel contesto del principio di località?

    <p>Indica che le istruzioni vicine vengono frequentemente utilizzate.</p> Signup and view all the answers

    Qual è la relazione tra il numero di fili del BUS e lo spazio di indirizzamento?

    <p>Maggiore è il numero di fili, maggiore è lo spazio di indirizzamento.</p> Signup and view all the answers

    Qual è la funzione principale del BUS interno nella CPU?

    <p>Collegare gli elementi interni della CPU</p> Signup and view all the answers

    Cosa accade durante la fase di Fetch dell'istruzione?

    <p>L'istruzione viene prelevata dalla memoria</p> Signup and view all the answers

    Qual è la funzione del Program Counter (PC) durante il ciclo macchina?

    <p>Contenere l'indirizzo della prossima istruzione</p> Signup and view all the answers

    In quali fasi è suddiviso idealmente il ciclo macchina?

    <p>Fetch, Decode, Execute, Fetch operandi</p> Signup and view all the answers

    Cosa viene fatto nella fase di Decode dell'istruzione?

    <p>L'istruzione viene interpretata e i dispositivi preparati</p> Signup and view all the answers

    Qual è il risultato finale della fase di Execute nel ciclo macchina?

    <p>L'istruzione codificata viene eseguita</p> Signup and view all the answers

    Qual è l'obiettivo principale della Control Unit durante il ciclo macchina?

    <p>Eseguire il prelevamento e la codifica delle istruzioni</p> Signup and view all the answers

    Durante il Fetch degli operandi, quale azione viene svolta dalla CPU?

    <p>Viene prelevata l'istruzione e gli operandi necessari</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Il Bus di Controllo

    • Il BUS di controllo (control BUS) trasporta gli ordini dalla CPU e riceve segnali di condizione dai dispositivi.

    Memoria

    • Il termine "memoria" comprende diverse tipologie:
      • Memoria principale (o centrale): utilizzata per il funzionamento immediato del computer, eseguendo programmi e gestendo operazioni in corso.
      • Memoria secondaria (o di massa): archivia dati e file del utente a lungo termine, mantenendo le informazioni anche quando il computer è spento.
        • Esempi di memoria secondaria: hard disk, SSD (Solid State Drive), chiavette USB.

    Memoria Centrale

    • La memoria centrale o main memory può essere di due tipi:
      • RAM (Random Access Memory): ad accesso casuale, volatile (non permanente) e riscrivibile, utilizzata per dati e programmi temporanei.
      • ROM (Read Only Memory): di sola lettura, permanente, i dati vengono memorizzati dal produttore o tramite una procedura di scrittura lenta e costosa rispetto alla lettura.
        • Usata per memorizzare programmi non modificabili e dati di avviamento (BIOS).

    Memoria

    • La memoria immagazzina istruzioni e dati.
    • Organizzata in locazioni o celle, ciascuna capace di memorizzare un byte.
    • L'accesso alle celle avviene tramite indirizzi numerici (memory address) che identificano la posizione del dato.
    • Il tempo necessario per leggere o scrivere un dato su una cella di memoria è chiamato tempo di accesso.

    Modello di Harvard

    • A differenza del modello di Von Neumann dove dati e istruzioni condividono la stessa memoria, il modello di Harvard utilizza due memorie distinte per dati e istruzioni.
    • Una soluzione più efficiente, ma costosa.
    • L'architettura Harvard è applicata a processori specializzati come i DSP (Digital Signal Processor) utilizzati per il trattamento audio e video.

    Architettura Interna della CPU: Bus Interno

    • È un BUS che collega tutti gli elementi della CPU.
    • Generalmente un BUS di controllo, senza distinzione tra dati e indirizzi, non va confuso con i BUS esterni o di sistema.

    Il Ciclo Macchina

    • Il funzionamento della CPU inizia con il prelevamento del codice macchina dell'istruzione dalla memoria, condotto dalla Control Unit.
    • L'istruzione prelevata viene trasferita in un registro specifico (IR) e codificata.
    • Dopo la codifica, la CPU emette i segnali necessari per l'esecuzione dell'istruzione.

    Fase del Ciclo Macchina

    • Il ciclo macchina, per l'esecuzione di un'istruzione, si divide in quattro fasi:
      • Fase di Fetch dell'istruzione
      • Fase di Decode dell'istruzione
      • Fase di Fecth degli operandi
      • Fase di Execute

    Fase di Fetch dell’Istruzione

    • La fase di Fetch (prelevamento) vede la CPU recuperare l'istruzione da eseguire.
    • La CPU interagisce con la memoria RAM per ottenere il codice macchina dell'istruzione.
    • Il prelevamento avviene in questo modo:
      • La Control Unit legge il PC (Program Counter), contenente l'indirizzo della prossima istruzione da eseguire.
      • Recupera l'istruzione e la memorizza nell'IR.
      • Dopo aver letto il codice dalla memoria, incrementa il contenuto del registro Program Counter per "puntare" all'istruzione seguente.

    Fase di Decode

    • La fase di decode è interna alla CPU e riguarda l'interpretazione dell'istruzione e la preparazione dei dispositivi necessari.
    • Il codice macchina dell'istruzione viene convertito in operazioni eseguibili dalla CPU.

    Data Bus

    • Ogni bit di una cella di memoria è collegato a un filo conduttore del data BUS, consentendo il trasferimento di tutti i bit contemporaneamente.
    • Quando una cella viene letta, ogni elemento trasmette il suo contenuto sul rispettivo filo conduttore del data BUS.
    • Durante la memorizzazione, ogni elemento riceve il valore del rispettivo bit dal filo conduttore del data BUS.

    Indirizzi delle Celle di Memoria

    • L'indirizzo di ciascuna cella è definito dalla sua posizione relativa alla prima cella.
    • Lo spiazzamento (displacement) è lo spostamento richiesto per raggiungere la cella desiderata partendo dalla prima, che normalmente ha indirizzo 0.

    Spazio di Indirizzamento

    • La quantità di celle presenti nella memoria è chiamata spazio di indirizzamento, determinato dalle caratteristiche della CPU, dei BUS e della scheda madre.
    • Lo spazio di indirizzamento si misura in byte o multipli, in quanto ogni cella contiene 1 byte.
    • Il calcolo dello spazio di indirizzamento si ricava dal numero (n) di fili conduttori del BUS indirizzi, considerando tutte le possibili combinazioni di 0 e 1:
      • SpazioIndirizzamento = 2^n
      • IndirizzoUltimaCella = 2^n - 1

    Principio di Località

    • Durante l'esecuzione di un'istruzione, le successive istruzioni probabilmente saranno vicine a quella in corso.
    • Un programma tende a fare riferimento alle stesse istruzioni ripetutamente.
    • Questo principio si divide in:
      • Località spaziale
      • Località temporale

    Gerarchie delle Memorie del PC

    • Nell'architettura Von Neumann, il canale di comunicazione tra CPU e memoria è chiamato collo di bottiglia.
    • Il tempo di accesso medio alla memoria (TM) è dato da: TM = H * Tcache + (1 - H) * TRAM, dove:
      • H è la hit ratio (probabilità di trovare il dato nella cache)
      • Tcache è il tempo di accesso alla cache
      • TRAM è il tempo di accesso alla RAM

    Esempio di Calcolo del Tempo di Accesso Medio alla Memoria

    • Un calcolatore ha una cache con tempo di accesso di 20ns e una hit ratio del 60%.
    • Il tempo di accesso della RAM è di 80ns.
    • Il tempo medio di accesso alla memoria è: TM = 0.6 * 20ns + 0.4 * 80ns = 44ns.

    Esempio di Calcolo del Tempo di Accesso Medio alla Memoria con Hit Ratio Diverso

    • Un calcolatore ha una cache con tempo di accesso di 20ns e una hit ratio del 80%.
    • Il tempo di accesso della RAM è di 80ns.
    • Il tempo medio di accesso alla memoria è: TM = 0.8 * 20ns + 0.2 * 80ns = 32ns.

    Riassumendo i tipi di memoria

    • Registri: piccolissima memoria all'interno della CPU, contiene dati per l'esecuzione delle istruzioni.
    • Cache: contiene informazioni utilizzabili nel breve periodo (una copia parziale della RAM).
    • RAM (Random Access Memory): memoria volatile, contiene programmi in esecuzione.
    • ROM (Read Only Memory): memoria di sola lettura, contiene operazioni di avvio del computer (BIOS).
    • Hard Disk: memoria permanente, contiene sistema operativo, programmi e file.
    • SSD (Solid State Disk): può sostituire l'hard disk, è più veloce.

    I BUS

    • Un BUS è un insieme di linee conduttrici che trasportano elettricità, ciascuna connessa a un pin di un dispositivo.
    • I BUS si dividono in due categorie:
      • BUS interno alla CPU: trasporta dati verso e dall'ALU.
      • BUS esterno alla CPU: trasporta dati da e verso la memoria e i dispositivi di I/O.

    Protocollo del BUS

    • L'insieme di regole che permettono ai dispositivi di comunicare attraverso il BUS di sistema.
    • Un dispositivo che invia un segnale attiva un voltaggio specifico che identifica il dato inviato, secondo il protocollo.
    • Il segnale viaggia sulla linea e può essere ricevuto da tutti i dispositivi collegati al BUS.

    Master e Slave

    • Un dispositivo che può iniziare un trasferimento di dati è chiamato master.
    • Un dispositivo che inizia la comunicazione solo su comando del master è chiamato slave.
    • Alcuni dispositivi possono comportarsi come master e slave.

    Arbitraggio

    • Processo di regolamentazione dell'accesso a un BUS, in quanto solo un master può essere attivo in un determinato momento.

    Larghezza del BUS

    • Il numero di linee di un BUS, direttamente proporzionale alle prestazioni: con "n" linee il BUS può indirizzare 2^n locazioni di memoria.

    Tecniche per Aumentare le Prestazioni dei BUS

    • Diminuzione della durata del ciclo di BUS, aumentando il numero di bit trasferiti al secondo.
    • Aumento della larghezza del BUS, con più linee a discapito della velocità.

    Caratteristiche Prestanti dei BUS

    • Bit rate: numero di bit al secondo (b/s) trasmessi.
    • Larghezza: numero di linee indipendenti per la trasmissione di dati.
    • Velocità: frequenza del ciclo di BUS per un BUS sincrono.
    • Banda: numero massimo di Byte al secondo (B/s) che possono essere trasmessi.

    Tipi di BUS in base alla modalità di sincronismo

    • BUS sincrono
    • BUS asincrono

    BUS Sincrono

    • Ha un segnale di ingresso da un oscillatore che sincronizza le operazioni con il microprocessore.

    Studying That Suits You

    Use AI to generate personalized quizzes and flashcards to suit your learning preferences.

    Quiz Team

    Related Documents

    02-Architettura del calcolatore-v2024 modificato.pdf

    Description

    Questo quiz esplora concetti fondamentali della memoria nei computer e il funzionamento del bus di controllo. Scoprirai le differenze tra memoria centrale e secondaria, insieme alle loro tipologie, come RAM e ROM. Metti alla prova le tue conoscenze e approfondisci il mondo dell'informatica!

    More Like This

    Use Quizgecko on...
    Browser
    Open
    Browser
    Browser