Architettura hardware di un computer - Macchina di Von Neumann CPU
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Architettura hardware di un computer
Macchina di Von Neumann
CPU Memoria di massa Memoria centrale
(Central Processing Unit)
Unità centrale di elaborazione Memoria
bus
Periferiche Periferiche Periferiche
di input di output di input/output
I bus
I bus sono dei canali attraverso
cui passano le informazioni
bus
Composizione della CPU
La CPU è un circuito integrato (microprocessore)
in cui avvengono i processi di elaborazione
CPU = ALU + CU
●
ALU (Arithmetic and Logic Unit, unità aritmetico-logica)
●
unità di elaborazione che esegue materialmente le operazioni
aritmetiche e logiche sui dati
●
CU (Control Unit, unità di controllo)
●
unità di governo responsabile del coordinamento della varie unità del
sistema e dell'esecuzione delle istruzioni
La ALU e le operazioni elementari
Primo operando Secondo operando
CU
Esegui
o un'operazione aritmetica
ALU o un'operazione logica
Risultato operazione
Ma chi sincronizza la comunicazione tra ALU e
CU, o più in generale tra tutte le componenti?
Il clock è l'orologio che scandisce il ritmo di lavoro di una CPU.
E' un segnale elettrico digitale dall'andamento regolare
(un'onda quadra) presente sul bus che serve a sincronizzare
tutte le operazioni che avvengono in un computer.
Un ciclo completo tra 0 e 1 viene detto ciclo di clock
Velocità di lavoro della CPU (1 di 2)
Un'operazione elementare sulla ALU dura un ciclo di clock
frequenza del clock = numero di cicli di clock al secondo
velocità di lavoro della CPU
=
numero di operazioni elementari al secondo
=
frequenza del clockVelocità di lavoro della CPU (2 di 2)
velocità di lavoro della CPU
=
numero di operazione elementari al secondo
=
frequenza del clock
L'unità di misura della frequenza è l'Hertz (Hz)
●
1 KHz (kilohertz) = 1.000 Hz
●
1 MHz (megahertz) = 1.000 KHz = 1.000.000 Hz
●
1 Ghz (gigahertz) = 1.000 Mhz = 1.000.000 Khz
= 1.000.000.000 HzLa memoria centrale
E' la memoria del computer. Si distingue in:
●
RAM (Random Access Memory, memoria ad accesso casuale):
●
memoria di lettura/scrittura
●
volatile
●
ad accesso casuale
●
di lavoro e dinamica
●
ROM (Read Only Memory, memoria di sola lettura):
●
memoria di sola lettura
●
BIOS ROM (Basic Input/Output System)
●
autotest
●
riconoscimento e gestione delle periferiche di input/output
●
caricamento del sistema operativoUnità di misura della memoria centrale
Unità di misura Simbolo Capacità
byte B 8 bit
kilobyte KB 1024 byte
megabyte MB 1024 kilobyte
gigabyte GB 1024 megabyte
terabyte TB 1024 gigabyte
petabyte PB 1024 terabyte
exabyte EB 1024 petabyte
zettabyte ZB 1024 exabyte
yottabyte YB 1024 zettabyteLa memoria di massa
Per memoria di massa si intendono i dispositivi
magnetici, ottici ed elettronici che permettono di
memorizzare dati e programmi in modo permanente,
per conservarli finché l'utente non decide di eliminarli
L'unità di misura della memoria di massa è il bytePrincipali tipi di memorie di massa
●
dispositivi magnetici
●
nastri
●
hard disk (o disco rigido): interni ed esterni
●
dischi di rete
●
floppy disk (capacità 1,44 MB)
●
dispositivi ottici
●
CD (Compact Disk) (capacità massima 800 MB)
●
DVD (Digital Versatile Disk) (capacità massima 17 GB)
●
dispositivi elettronici
●
USB flash drive
●
memory cardPeriferiche di input
Le periferiche di input sono costituite da tutti
quei dispositivi che consentono l'inserimento
nel computer di dati e istruzioniPrincipali periferiche di input ● tastiera (keyboard) ● mouse/trackball/touchpad ● scanner ● joystick ● webcam ● macchina fotografica digitale ● microfono ● penna ottica (o lettore ottico) ● tavoletta grafica
Periferiche di output Le periferiche di output sono costituite dai dispositivi che consentono la comunicazione all'esterno dei dati elaborati, intermedi o finali
Principali periferiche di output ● monitor (display, video, schermo) ● proiettore ● stampante/plotter ● altoparlanti (casse acustiche) ● cuffie e auricolari
Periferiche di input/output
Le periferiche di input/output sono quei
dispositivi in gradi di inviare dati al computer e
allo stesso modo di riceverne
Una periferica di input/output è il touchscreen
Un'altra periferica di input/output è la cuffia-microfonoLegenda 1) Monitor 2) Scheda madre (motherboard) 3) CPU 4) RAM 5) Schede di espansione (expansion cards) 6) Alimentatore (power supply) 7) Disco ottico (optical disk drive) 8) Disco rigido (hard disk drive) 9) Tastiera (keyboard) 10) Mouse
La scheda madre
Le porte di comunicazione
Tipi di software ● software di base: è indispensabile all'elaboratore per poter funzionare ● software applicativo: non è necessario per il funzionamento dell'elaboratore, ma viene creato per soddisfare precise necessità dell'utente
Il software applicativo
Il software applicativo, è un programma creato
per rispondere a specifiche esigenze
dell'utente, che consente di gestire ed
elaborare compiti legati a precise attivitàEsempi di software applicativi
●
Editor di test (OpenOffice.org Writer, Wordpad)
●
Web browser (Internet Explorer, Mozilla Firefox)
●
Gestore posta elettronica (Microsoft Outlook, Mozilla
Thunderbird)
●
Editor per grafica (Paint, Gimp)
●
Programma di videochiamata (Skype)
●
Videogioco (Hearts, Prato fiorito, Nibbles)Un software di base importante:
il sistema operativo (1 di 2)
Il sistema operativo (S.O.) gestisce:
●
le risorse del computer (CPU, memorie, ecc.)
●
le periferiche
●
le applicazioniUn software di base importante:
il sistema operativo (2 di 2)
Il sistema operativo
●
si colloca fra l'hardware e il software applicativo
●
controlla l'input e l'output di qualsiasi operazione
●
gestisce le applicazioni e le code di stampa
●
consente di gestire e di operare su file e cartelle
●
fornisce la GUI (Graphical User Interface,
interfaccia grafica utente)
Una GUI è un programma che utilizza immagini per rappresentare istruzioni
che l'utente può impartire al computer utilizzando ad esempio il mouse. Lo
scopo della GUI è di semplificare e facilitare l'uso del computer da parte
dell'utente.Esempi di sistemi operativi
●
Windows
●
Linux
●
Mac OS (Machintosh Operating System)Cenni sull'architettura software di un computer
Utente Software applicativi
GUI
S.O.
Gestore delle applicazioni Interprete dei comandi
Gestore S.O.
Gestore della memoria Gestore delle periferiche
Nucleo
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