1° LEZIONE
Architettura degli Elaboratori Elettronici
Hardware - Software
Dott. Giuseppe Morana
ARGOMENTI DELLA
1° LEZIONE
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Cenni storici del Calcolatore Elettronico
Architettura del Calcolatore Elettronico
L’unità centrale
Memorie di massa
Dispositivi di Input/Output
Hardware e Software
Il primo strumento di calcolo

2000 anni a.c.
L’ABACO
Elaboratori meccanici di calcolo

1642
Blaise Pascal
Macchina addizionatrice

Qualche anno dopo
Gott-Fried Leibniz
Sistema meccanico di calcolo
Primi anni dell’800
Joseph Jacquard
Telaio da tessitura
1835
Charles Babbge
Calcolatore digitale meccanico


Esegue operazioni matematiche
come: +,-,*,/,
controllato in modo automatico
da schede perforate
• Uso di schede perforate.
• Possibilità di effettuare cicli e
salti condizionati
Macchine Digitali
elettromeccaniche e elettroniche

1944
Haward Aiken
(Harvard University)

MARK I
calcolatrice digitale elettromeccanica
• Uso di relè
1946
J.Presper Eckert
John Mauchey
(University of Pennsylvania)
ENIAC
calcolatrice digitale elettronica
• Uso di valvole
• 500 volte più veloce di MARK I
Macchine Digitali elettroniche
ENIAC
100 metri quadri;
30 tonnellate;
17.000 valvole;
20 accumulatori;
104 registratori 20 bit;

1951
Team di ENIAC
e
John Von Neumann
UNIVAC I
Elaboratore digitale elettronico
•Uso di valvole
•Programma in memoria centrale
•Parallelismo dei dati
 VALVOLA
TRANSISTOR
 CIRCUITO INTEGRATO
1944
1956
1958
Componenti principali di un
elaboratore elettronico
DATI
IN
ENTRATA
SISTEMA DI
ELABORAZIONE
DATI
IN
USCITA
INPUT
UNITA’
CENTRALE
OUTPUT
Zzzz
z..
ACCESO
SPENTO
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
1
0
Sistema DECIMALE Sistema BINARIO
bit
byte
kilobyte
megabyte
gigabyte
1 oppere 0
8 bit
1.024 byte
1.048.576 byte
1.073.741.824 byte
Il sistema numerico BINARIO
BIT : acronimo di Binary digIT, indica l’unità elementare
di informazione nel sistema numerico binario e
può assumere il valore 0 oppure 1
N elementi di un insieme possono essere rappresentati con
n Bit; dove n= Log2 N, quindi: N = 2n
n=1
0 0
N=2
1 1
n=2
00
01
10
11
n=3
0
0 000
1 001
N=4 1
2
2 010
3
BYTE :
N = 8 3 011
4 100
Il più piccolo elemento
5 101
significativo utilizzato dagli elaboratori
6 110
elettronici, detta word. Formato da 8 BIT
7 111
PERIFERICHE
UNITA’ CENTRALE
ARCHITETTURA DEL CALCOLATORE ELETTRONICO
MEMORIA
INTERNA
CPU
(Central Processing Unit)
BUS
UNITA’
DI
INPUT
MEMORIE
DI MASSA
UNITA’
DI
OUTPUT
Processore o CPU
(Central Processing Unit)
Dirige tutte le operazioni
di un elaboratore
elettronico e può essere
perciò definito il cervello
dell’elaboratore


la velocità di un calcolatore dipende dalla velocità del
processore.
La prestazione di un microprocessore è data dalla velocità
del “clock” che si misura in (MHz) e un megahertz è pari
a 1 milione di vibrazioni elettriche in un secondo
MEMORIA INTERNA
 RAM
Random Access Memory: memorie che
contengono dati e programmi che posso
essere letti e scritti. L’accesso ai dati è è
possibile in modo casuale.
 ROM
Read Only Memory: memoria da cui si
possono leggere i dati registrati dal
costruttore ma nella quale non è possibile
scrivere. Esistono diversi tipi di ROM:
PROM (Programmable ROM);
EPROM (Erasable Programmable ROM);
EEPROM (Electrically EPROM).
Memorie RAM
Le memorie di tipo RAM sono caratterizzate dalla quantità di dati che possono
contenere (espressi in MegaByte) e il tempo di acceso (espressi in NanoSecondi)
 DRAM
Dynamic RAM: costituisce la maggior parte
della RAM installata sugli elaboratori.
RAM di tipo DIMM
(Dual Inline Memory Module)
168 pin (contatti)
2 scanalature
Tempi di accesso da 6 a 12 ns
Quantità di memoria 256 o 512 Mb
 SRAM
Static Ram: caratterizzata da tempi di accesso
brevi e bassi consumi (Usata come cache).
La CACHE è una memoria che contiene i dati
e programmi più frequentemente usati.
BUS
I BUS realizzano le
interconnessioni fisiche tra i
diversi
dispositivi
che
costituiscono l’elaboratore.
Trasportano segnali elettrici
in modo parallelo, cioè più
segnali possono viaggiare,
tra un dispositivo ad
un'altro,
contemporaneamente all’interno del bus.
Esistono diversi tipi di bus,
classificati in funzione del
tipo di dati che trasportano:
bus dati, bus di indirizzi,
bus di controllo.
MEMORIE DI MASSA
Sono delle periferiche che permettono la memorizzazione digitale
permanente di dati e programmi.
Magnetici
Ottici
• Nastri
• Floppy Disk
• Hard Disk
• CD-ROM
Compact-Disk
• DVD
Digital Video Disk
Le memorie di massa di tipo magnetico possono essere ad accesso
sequenziale (nastri) oppure ad accesso diretto come i comuni
floppy disk.
Nastri

Tipo di lettura:
magnetica

Tipo di accesso: sequenziale

Capacità:
150 Gb e oltre

Pro:
capacità - economicità

Contro:
deteriorabilità

Evoluzioni future: Capienza maggiore
è un nastro di plastica con un sottile strato di ferrite in superficie
avvolto in due bobine che ne permettono lo scorrimento
 sono contenuti in un involucro di plastica e alluminio
 utilizzati per l’archiviazione di grandi quantità di dati
 lentezza nella lettura dei dati

Floppy Disk

Tipo di lettura:
magnetica

Tipo di accesso: diretto

Capacità:
720 Kb e 1.44 Mb

Pro:
economicità - diffusione

Contro:
bassa capacità - deteriorabilità

Evoluzioni future: Iomega ZIP - Syquest
è un disco di plastica con un sottile strato di ferrite in superficie
• sono contenuti in un involucro di plastica
• hanno diametro di 3,5 pollici
• sono organizzati in TRACCE e SETTORI
• ruota solo quando si effettuano richieste di lettura/scrittura dati
•
Hard Disk

Tipo di lettura:
magnetica

Tipo di accesso: diretto

Capacità:
fino a 80 Gb

Pro:
velocità - capienza

Contro:
trasportabilità
• è un disco generalmente di alluminio con le superfici levigate
sulle quali è depositato uno strato di ferrite molto sottile;
• il disco è sempre in rotazione e ruota a velocità costante (da 3.600 a
15.000 RPM).
CD Rom - DVD

Tipo di lettura:
ottica

Tipo di accesso: sequenziale

Capacità:
650Mb CD – 470Gb DVD

Pro:
diffusione - economicità
• E’ un disco di plastica inciso da un laser;
• ha una sola traccia a forma di spirale, la lettura dei dati avviene
in modo sequenziale;
• i lettori di CD-ROM imprimono velocità di rotazione diverse
dipendentemente della tecnologia costruttiva (2X, 4X, …… 52X);
• esistono anche supporti scrivibili (CD-R) mediante
appositi apparecchi detti masterizzatori o CD-Writer;
• esistono anche CD riscrivibili più volte (CD-W).
Periferiche di INPUT
Tastiera
Mouse
Joystick
Altre Periferiche di INPUT

Penna Ottica


Tavoletta grafica
Scanner

Telecamera
Digitale
Periferiche di OUTPUT

MONITOR
Standard
grafici
CARATTERISTICHE
• Pollici: unità di misura della
dimensione dello schermo
• Pixel: il più piccolo elemento che
viene visualizzato sullo schermo
• Risoluzione: numero di pixel che
possono essere visualizzati
contemporaneamente
• Dot pitch: distanza fra due pixel
• Refresh: (si misura in Hz) indica
il numero di volte che l’immagine
sullo schermo viene rinfrescata in
un secondo
• Hercules
768 x 348 Pixel - 2 colori
• CGA (Color Graphic Adapter)
320 x 200 Pixel - 16 colori
• EGA (Enhanced Graphic Adapter)
640 x 350 Pixel - 16 colori
• VGA (Video Graphic Adapter)
1024 x 768 Pixel - 256 colori
• SVGA (Super VGA)
1280 x 1024 Pixel 16 milioni di colori
TIPI
• CRT (Catodic Ray Tube)
• LCD (Liquid Cristal Display)
• Plasma
Periferiche di OUTPUT

STAMPANTI
TIPI
•Aghi: i caratteri vengono stampati
utilizzando piccolissimi aghi, da 9 a 24.
Possono stampare grafici. Sono a colori e
bianco/nero. Sono veloci ma rumorose.
• Getto d’inchiostro: attraverso degli ugelli l’inchiostro
viene spruzzato formando caratteri e grafici. Sono a colori e bianco/nero
• Laser: un raggio laser illumina un rullo nel quale vengono formati
caratteri e grafici. Il rullo attira, nella parte illuminata, una polverina
detta Toner, mentre un altro rullo preme la polverina su un foglio di
carta. Sono a colori e bianco/nero
•Plotter: possono essere a pennino, a getto di inchiostro, a trasferimento
termico o elettrostatici; la caratteristica principale è l’alta precisione e la
possibilità di stampare grandi formati. Principalmente usati nei settori di
progettazione grafica
HARDWARE
Hardware è tutto ciò che si può materialmente toccare:
Hardware e Software
Hardware
Di base
Software
Applicativo
Hardware: L’insieme delle componenti fisiche che
costituiscono l’elaboratore elettronico
Software: L’insieme dei programmi che definiscono
una sequenza di operazioni mediante le
quali è possibile risolvere i problemi
di una certa classe
SOFTWARE
Software è tutto ciò che non si può materialmente toccare:
di base:
insieme di programmi forniti in genere con
l’elaboratore medesimo dalla stessa casa
costruttrice per la gestione delle risorse del
sistema.
MS-DOS, WINDOWS, UNIX, VMS, AS-400,……
applicativo: insieme di programmi destinati a svolgere
uno specifico lavoro per l’utente finale.
WORD, POWERPOINT,... NETSCAPE, EUDORA,….