CAPITOLO 6
UN CALCOLATORE è un sistema composto da un numero elevato di componenti/ un insieme di
elementi che interagiscono l’uno con l’altro, ognuno dei quali è a sua volta costituito da componenti
+ semplici.è un dispositivo adattabile ad applicazioni diversificate. 4 sono i tipi di funzione svolte
da un calcolatore: ELABORAZIONE DATI che possono venire dall’esterno e che possono fornire
all’ambiente i risultati ottenuti. MEMORIZZAZIONE DATI: sia per brevi periodi sia per tempi
lunghi al fine di immagazzinare dati che possano essere successivamente estratti e modificati.
TRASFERIMENTO DATI: normalmente sono svolti da dispositivi ausiliari, detti periferiche, con
funzioni di sorgenti o destinatari dei dati.le operazioni di trasferimento dei dati tra ambienti e
calcolatore= operazioni I/O (input/output). Il trasferimento dati su lunghe distanze è detto
trasmissione dei dati. CONTROLLO: funzione deputata all’utente del calcolatore, cmq in ogni
comp. È presente un’unità di controllo.
CPU (Central Processing Unit) l’unità di elaborazione centrale, cui sono affidate le operazioni di
controllo e di elaborazione.il LINGUAGGIO per cui la CPU è un esecutore è detto linguaggio
macchina. Nell’esecuzione di un programma una volta che istruzioni e dati sono resistenti in
memoria la CPU opera in modo ciclico qst 3 fasi: lettura(fetch),decodifica(decode),esecuzione
(execute).
MEMORIA: un insieme di celle adiacenti, ognuna caratterizzata da un proprio identificatore
univoco, chiamato indirizzo(memory address) in cui i dati sono scritti e letti in binario.
BUS: una linea alla quale sono connesse le unità del calcolatore e consente il trasferimento dati di
tali unità. Viene di solito integrato nella scheda madre (motherboard) del computer. Pregi e difetti:
semplice, estendibile (si possono aggiungere nuovi dispositivi) in modo semplice, standardizzabilità
(è possibil definire delle normative che consentano a periferiche di costruttori diversi di interagire),
lentezza,limitata capacità più aumentano i dispositivi più c’è un limite alla capacità di trasferire
dati), sovraccarico CPU.
DIVISIONE BUS: BUS DATI (traferisce dati fra memoria e CPU ma anche fra CPU e interfacce I/
O), BUS INDIRIZZI (posizione delle celle di memoria in cui la CPU legge o scrive), BUS DI
CONTROLLO: in cui ci sono i segnali di controllo
STRUTTURA CALCOLATORE VON NEUMANN: 1)unità di controllo che coordina le operazioni
di tutto il processore.provvede al prelievo dalla memoria delle istruzioni da eseguire. 2)data path,
che comprende i dispositivi che elaborano dati dette ALU (arithmetic logic unit) e unità di
memorizzazione temporanea, i registri in cui dati e risultati vengono conservati.
3) registro PSW (program status word) serve per registrare le info relative all’esito delle operazioni
svolte dall’ALU. la CPU opera in modo ciclico qst 3 fasi lettura(fetch),decodifica
(decode),esecuzione(execute). La fase fetch preleva le istruzioni correnti( che sono nel PC) e carica
in IR.
LE CPU PIPELINE: per migliorare le prestazioni di un proc. Bisogna aumentare il num. di
istruzioni eseguite contemporaneamente, nelle CPU questa modalità di chiama pipeling, che
richiama alla possibilità delle istruzioni di “scorrere” dentro la CPU. Quando c’è un’istruzione si
divide in passi che vengono eseguiti da un pezzo della CPU, che corrisponde a stadi della pipeline,
la somma degli stadi formano la pipeline. Gli stadi della p. sono collegati in successione e quindi
devono operare in sincrono. È molto difficile tuttavia riuscire a realizzare gli stadi perfettamente
bilanciati e l’introduzione del pipelining determina qualche inefficienza. Tt gli stadi hanno durata
prefissata (10ns) anche se alcun stadi richiedono solo 5ns.
SUPERPIPELINE: superano i 20stadi e sono in grado di elaborare due o più istruzioni insieme. Il
principio è che una pipeline molto lunga ha stadi piccoli e pox ex utilizzati a frequenza maggiore.
