Architettura degli elaboratori: Componenti hardware - Lezione 01, Dispense di Elementi di Informatica

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Architettura degli elaboratori

Componenti hardware

Architettura degli elaboratori

Possiamo distinguere tre unità funzionali:

1. Processore

• fornisce la capacità di elaborazione delle informazioni

2. Memoria (centrale e di massa)

3. Dispositivi di input/output

• che comunicano attraverso un canale detto BUS
• costituito da un insieme di linee elettriche digitali

Schema funzionale di un elaboratore

• http://it.wikipedia.org/wiki/CPU#Struttura_della_CPU

Microprocessore e CPU

La scheda madre (motherboard) è una scheda che raccoglie la maggior parte delle componenti fondamentali di ogni computer: il microprocessore, che costituisce il vero “cervello” del computer, e poi la memoria, le porte di comunicazione, e così via.

Il clock

Ogni elaboratore contiene un circuito di temporizzazione (clock) che

genera un riferimento temporale comune per tutti gli elementi del sistema.

T = periodo di clock

f = frequenza di clock ( = 1/T ) 1 Hz caratterizza un evento che occorre una volta in un secondo.

t T

Frequenze tipiche delle ultime generazioni:

f > 3000 MHz, T < 3

• 10

secondi.

3 Gigahertz = 3 miliardi di cicli al secondo

http://it.wikipedia.org/wiki/Oscillatore_al_cristallo

la frequenza di clock del mio PC

Come faccio per vedere la frequenza di clock del mio PC

tasto destro su icona Computer proprietà del Computer

Velocità del microprocessore

Velocità di elaborazione

• misurata in quantità di istruzioni per secondo
• milioni di istruzioni per secondo MIPS
  • Intel Pentium 100 MIPS
  • Intel 4004 0.006 MIPS

La velocità di elaborazione di un processore dipende:

http://www.cpubenchmark.net/

Velocità del microprocessore

Frequenza di clock

i microprocessori non elaborano lo stesso numero di istruzioni nello stesso numero di cicli: Intel 386 utilizzava 6 cicli di clock per sommare due numeri Intel 486 ne utilizzava 2 Intel Pentium di prima generazione 1 Intel Pentium PRO in un unico ciclo di clock esegue 3 somme Dunque, i processori di famiglie diverse non vanno confrontati sulla base del ciclo di clock. Invece, processori della stessa famiglia sì: un Pentium II / 300 MHz e più veloce di Pentium II/200 MHz

La velocità di elaborazione di un processore dipende:

Legge di Moore

Il principio su cui si fonda la regola è che all’interno di un chip, il

numero dei transistor raddoppia all’incirca ogni due anni.

Raddoppierebbe, di conseguenza, anche la velocità dei computers.

https://it.wikipedia.org/wiki/Legge_di_Moore

Esempi di CPU

Modello CPU e memoria Clock Prestazioni grafiche Media PlayStation 1 32 bit RISC 33 MHz 1.5 Mpol/sec CDROM PlayStation 2 128 bit RISC 32MB 300 MHz 75 Mpol/sec 1280x DVD MS XBOX 128 bit RISC 64MB 733 MHz 111 Mpol/sec 1920x Hd disk 10GB DVD Nintendo GameCube 40 MB 485 MHz 12 Mpol/sec -

In alcuni casi i processori hanno capacità di calcolo specifiche

per qualche dominio applicativo , come per esempio nel caso

di funzionalità grafiche per videogiochi:

Tutto sulle console: http://it.wikipedia.org/wiki/Console_(sistema_per_videogiochi) RISC=Reduced Instruction Set Computer CISC=Complex Instruction Set Computer

GPU

Nvidia CUDA, GPU all'inizio di una nuova era

In informatica FLOPS è un'abbreviazione di Floating Point Operations Per Second e indica il numero di operazioni in virgola mobile eseguite in un secondo dalla CPU. prestazioni del computer Nome FLOPS megaFLOPS 106 gigaFLOPS 109 teraFLOPS 1012 petaFLOPS 1015 exaFLOPS 1018 zettaFLOPS 1021 yottaFLOPS 1024

http://kyokojap.myweb.hinet.net/gpu_gflops/

Memoria

• Utilizzata per conservare dati e programmi.

• Si suddivide in:

– Memoria centrale (memoria di lavoro).

• Memoria in grado di conservare dinamicamente dati

e programmi che il processore sta utilizzando.

– Memoria di massa (memoria magazzino o

secondarie).

Misurare la memoria

Un carattere di testo “ pesa ” normalmente un byte Quanto peserà, allora, una pagina di testo? Se supponiamo che la pagina comprenda circa 2.000 battute (80 caratteri per riga e 25 righe), essa peserà circa 2.000 byte La capacità di una memoria corrisponde alla quantità di informazione che in essa può essere immagazzinata Il byte è l'unità di misura di base per esprimere la capacità di immagazzinamento (la “dimensione”) di una memoria

Random Access Memory(RAM)

• È la memoria centrale di un elaboratore
• È una memoria volatile poiché perde il suo contenuto quando il computer viene spento.
• Il tempo di accesso è il tempo necessario per leggere o scrivere l’informazione.
• È ad accesso casuale: ogni cella ha lo stesso tempo di accesso delle altre (indipendentemente dall’indirizzo).