memorizzazione e gestione dei dati + ciclo macchina
introduzione all’informatica
unità didattica uno
memorizzazione dei dati
ciclo macchina
gestione dei dati
BIT ( binary digit ): 0 o 1,
unità di misura per calcolare
la quantità di informazione.
es. immagini, lettere, numeri…
notazione esadecimale:
sequenza divisa in gruppi
da 4 bit, rappresentati da
una cifra esadecimale.
La più corta è composta
da due cifre esadecimali.
notazione binaria:
usa i bit per
rappresentare un numero
in base 2.
«la memoria consente di memorizzare e recuperare rapidamente i dati».
cella, un’unità di memoria ( 8 bits = 1 byte, perché si devono codificare 256 simboli ). •
indirizzo, identifica univocamente una cella nella memoria •
Due tipologie: RAM ( memoria ad accesso diretto ) e DRAM ( ram composta da memoria volatile ).
La capacità di memoria viene calcolata in byte (B), da qui si distinguono:
kilobyte ⇢ 1024 byte •
megabyte ⇢ 1.048.576 bytes •
gigabyte ⇢ 1.073.741.824 bytes •
Nel momento in cui viene superata tale capacita, si commette l’overflow.
come si rappresenta un testo ? bisogna codificare i caratteri della tastiera, utilizzando il CODICE ASCII o unicode.
Esso usa sequenze di 7 bits per rappresentare la maggior parte dei simboli usati nella lingua inglese, mentre quello esteso ne
utilizza 8 [ es, “Clelia_”, sono 7 bits perché sei lettere + il trattino ].
Unicode utilizza fino a 21 bits, ma ne usa 16 per le lingue più comuni.
La memoria di massa è meno volatile, ha grande capacità di memorizzazione, basso costo, è rimovibile rispetto a quella principale.
bandwidth: quantità totale di bit trasferibili in un’unità di tempo
latency: tempo totale tra la richiesta di trasferimento dati e l’effettuazione
Importante è la DISTANZA DI HAMMING, cioè il numero di bit in cui differiscono due pattern.
Le sequenze devono avere le stesse cifre, e si parla di distanza massima quando sono tutte diverse.
Il codice correttore d’errore rileva l’errore di un bit e lo corregge.
come funziona ?
innanzitutto il pattern modificato sarà ad una distanza di 1 dall’originale a ad almeno a 2 dagli altri.
In seguito, per decodificare un messaggio bisogna confrontare ogni pattern, finche non si ha D=1.
come è organizzato un computer ? esso è composto da…
CPU ⇢ ( Central Processing Unit ), estrae, decodifica ed esegue istruzioni •
Arithmetic Logic Unit ➭ effettua operazioni sulle sequenze di bit ‣
Control Unit ➭ dirige l’esecuzione di un programma ‣
Register Unit ➭ ( general and special purpose registers ) ‣
BUS ⇢ è il collegamento tra la RAM e la CPU •
RAM ⇢ contiene i programmi da eseguire •
Un programma può essere codificato come sequenza di bit e caricato nella memoria principale ➜ stored program concept
Il linguaggio macchina è l’insieme di tutte le istruzioni riconoscibili da una macchina.
RISC ( poche, semplici e veloci istruzioni, es. PowerPC ) e CISC ( molte, complesse e potenti istruzioni, es. Intel )
L’istruzione macchina è l’istruzione codificata come sequenza di bit e riconoscibile dalla CPU.
op-code ⇢ specifica l’operazione da eseguire •
operand ⇢ fornisce informazioni più dettagliate in riferimento all’operazione •
L’esecuzione di un programma è controllata da:
Instruction register, mantiene l’istruzione corrente 1.
Program Counter, mantiene l’indirizzo della prossima istruzione 2.
ciclo macchina 3.
cos’è l’ADD ? ADD 800, 428, 884 [ somma - indirizzo risultato - indirizzo 1º addendo - indirizzo 2º addendo ]
comunicazione con altri dispositivi…
controller ➭ gestisce la comunicazione tra il computer e gli altri dispostivi, es. HDMI, USB •
port punto di connessione device-computer ‣
- comunicazione seriale: quando i bit sono inviati in serie, uno dopo l’altro
- comunicazione parallela: quando i bit sono inviati contemporaneamente
DMA ( Direct memory access ), capacità dei controller di accedere alla RAM senza passare dal dispositivo ‣
- collo di bottiglia di Von Neumann: avviene quando la CPU e i controllers competono per l’accesso al BUS
Handshaking ➭ processo di coordinamento durante il trasferimento dati tra computer e periferica •
Il tasso di comunicazione è la velocità con la quale i bits scorrono, e ci sono diverse unita di misura.
Il bandwidth è la tassa massima disponibile.
FETCH: reperisce l’istruzione successiva dalla memoria
e poi incrementa il PC.
DECODE: decodifica la configurazione di bit nel IR.
EXECUTE: esegue l’operazione indicata dall’istruzione
nel IR.
