Architettura degli
elaboratori
Prof. Marco Mezzalama
Applicazioni di rete
Software applicativo
Software di sistema
software
Linguaggio Assembler
Nostro livello
di interesse
Livelli
crescenti
di astrazione
Instruction set architecture
Organizzazione del computer
Progetto di VLSI/circuiti/logica
hardware
Progetto del dispositivo
Fisica del
semiconduttore/materiali
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Modello base di architettura informatica
Central
Processing
Unit
(2) CPU legge le istruzioni ed i dati dalla memoria,
esegue le istruzioni e scrive i risultati in memoria
(1) programma caricato in memoria
Memoria
(3) Risultati in
output
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Input/
Output
dischi
tastiera/mouse
rete
Ecc.
Microprocessore
Unità
di
controllo
Unità di Unità di Unità di
decodif. gestione gestione
istruz.
indirizzi
BUS
ALU
Registri
UNITA’ ESECUTIVA
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ABUS
DBUS
CBUS
Esecuzione
Fetch
Decodifica
F D E F D E F D E F D
E
 
i -1
i
i+1
Istruzione
i-esima
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i+2
i+3
t
Clock interno e di sistema
ALU
2 GHz
Interfaccia
verso
Registri
BUS
100MHz
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Migliorare
Le
prestazioni!
Disaccoppiare i bus di sistema (BIU)
dalla cpu mediante buffer:
• Coda di prefetch
• cache
Aumentare il parallelismo di
esecuzione:
• Pipeline
• Architettura superscalare
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F D E
t

i -1
i
F D E
i+1
F D E
i+2
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Architettura IA-16 e IA-32
IA-16
•Indirizzamenti su 16 bit (offset)
•Registri 8, 16 bit
•Nativa su 8086 e 286
IA – 32
•Indirizzamenti su 16, 32 bit (offset)
•Registri 8,16,32 bit
•Nativa su 386,486, pentium
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Architettura IA-32
PROTECTED MODE
È il modo nativo del pentium in cui tutte le
funzionalità architetturali sono disponibili
Ambiente di Windows NT, 2000, xp
REAL MODE
Realizza la modalità 8086 in modello IA – 16
Ambiente di MS-DOS
È attivo all’avvio del processore
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Architettura IA-32
VIRTUAL 8086 MODE
Emulazione in modo protetto dell’ambiente real
IA-16
Impiegato in Win per emulare su più task il
mondo DOS
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Microprocessori INTEL 80x86
1993
Pentium
MIPS: 100+ (66 MHz)
Transistors: 3.000.000+
1989
80486
MIPS: 41 (50 MHz)
Transistors: 1.200.000
1985
80386
MIPS: 11 (33 MHz)
IA _ 32
Transistors: 275.000
1982
80286
MIPS: 3 (12 MHz)
Transistors: 134.000
1979
8088/8086
IA _ 16
MIPS: 0.33 (5 MHz)
Transistors: 29.000
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Microprocessori INTEL 80x86
ITANIUM - IA 64
2000
Pentium IV
32/64 bit – 3 GHz
Transistors: 50.000.000
1998
Pentium II
32 bit - 450 MHz
Transistors: 7.000.000+
1995
Pentium PRO
32 bit - 200 MHz
Transistors: 7.000.000+
1993
Pentium
32 bit - (166 MHz)
Transistors: 3.000.000+
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IA _ 32
TYPE
YEAR
1978
D/A bus L1 cache System
CLK
16720
4.77 -8
CPU
CLK
4.77-8
8086
386
1985
32/32
16-33
16-33
486
1992
32/32
8
25-50
50-100
Pentium
1993
64/32
8+8
60
200
Pentium
pro
Pentium
II
Pentium
IV
1995
64/32
8+8
66
200
1998
64/36
16+16
66/100
450
2000
64/36
12+8+L2 300
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2500
ARCHITETTURA BASE DI UN PC
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Il modello PC
Processore (CPU, NPU)
M
Control chip
Memoria
(interr., dma)
(DRAM, ROM)
8259
8255
8254
8250
Parallel
Port
control
Timer
UART
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6845
8237
nP765
SLOT
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Microprocessore
istruzioni
operandi
CPU
L1
I-cache
L1
D-cache
L2 cache
Bus
Memoria
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Input/
Output
dischi
tastiera/mouse
rete
ecc.
Architettura del PC
clock
Coproc Cache
(L1)
CPU
Host bus
BUS veloce
(AGP)
Cache
(L2)
DRAM
BUS veloce
(PCI)
LAN
BUS lento
(ISA)
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