Corso di Informatica
per Giurisprudenza
Lezione 4
Matteo Cristani
Dipartimento di Informatica
Facoltà di Scienze MM. FF. NN.
Università degli Studi di Verona
http://www.sci.univr.it/~cristani
1
Agenda

Struttura hardware di un calcolatore
 Architettura
di Von Neumann;
 CPU e sue caratteristiche;
 Dispositivi di interfacciamento (input e output);
 Dispositivi di memoria (RAM, ROM, cache,
Hard disk);

Influenza della struttura sulle prestazioni
2
Architettura dei sistemi di elaborazione
Nozione di sistema à la Von Neumann
 Architettura di Von Neumann
 Architettura della CPU
 Circuito digitale

 Elementi
di calcolo delle proposizioni
 Tabelle di verità e calcolo digitale
Dispositivi di interfacciamento
 Dispositivi di memoria

3
Sistema informatico

Schema concettuale generale di sistema
 Lettura
dati
 Elaborazione
 Emissione risultati
4
L’architettura di Von Neumann



Lettura: INPUT
Scrittura: OUTPUT
Elaborazione



CPU
Memoria
BUS
5
Architettura della CPU

Elaborazione dati
mediante processore



Schema a Clock
Registri come memoria
Supporto



ALU
CU
Lettura memorie
6
Schema CPU
7
Nozione di circuito
Un circuito è una maglia di fili elettrici e
dispositivi che ne modificano i flussi
 Un circuito digitale è capace di modificare
il proprio comportamento sulla base
dell’interpretazione che fornisce al valore
degli ingressi ed al significato che
attribuisce ai dispositivi

8
Porte logiche

Si chiama porta logica un dispositivo che
modifica la corrente portata in un numero di
fili di maglia in ingresso nelle correnti di fili
di maglia in uscita in modo che sia possibile
togliere o immettere corrente in fili di
maglia sopra o sotto una soglia definita
9
Calcolo delle proposizioni

Si dice proposizione un enunciato il cui significato
logico sia determinato

ESEMPI:





Le matricole di informatica sono 300
La Facoltà di Giurisprudenza ha sede di fronte al
Parcheggio Arena
Le aule di Giurisprudenza sono 110
Ogni uomo è mortale
Se mangio caviale, allora sono ricco
10
Calcolo delle proposizioni

Non sono proposizioni quegli enunciati che
non sono logicamente determinati
 Perché
vaghi
 Perché variabili

ESEMPI:
 Giovanni
è alto
 Lo studente di nome Marco è di Vicenza
11
Connettivi logici

Tra due enunciati possono essere definite le
operazioni:
 PRODOTTO
LOGICO
 SOMMA LOGICA

⋀; AND; *
⋁; OR; +
Per un singolo enunciato è definita
l’operazione
 COMPLEMENTO
LOGICO
-
12
Tabelle di verità
Il significato logico di un connettivo è
determinato dalla sua tabella di verità
 Costruiremo le tabelle di verità in modo
“Naif”, cioè basandoci sul significato logico
attribuito ai connettivi nel linguaggio
naturale

13
Tabella di AND
A
B
A AND B
T
T
T
T
F
F
F
T
F
F
F
F
14
Tabella di OR
A
B
A OR B
T
T
T
T
F
T
F
T
T
F
F
F
15
Tabella di NOT
A
-A
T
F
F
T
16
Dispositivi di interfacciamento

Definizione tipologica dei dispositivi
 Secondo
la funzione
 Secondo il tipo di canale di comunicazione
 Secondo la modalità d’accesso
17
Classificazione funzionale (1)


Dispositivi di lettura dati
esterni


Tastiera

Tastiera cordless





Radio
Bluetooth
Ottica
Mouse cordless



Radio
Bluetooth
Ottico
Dispositivi di output



Mouse


Scanner
Microfono
WebCam
Video
Stampante
Dispositivi di connessione


Modem
LAN Adapter
18
Classificazione funzionale (2)

Dispositivi di memoria
esterna




Dischi

Dischi magnetici




Nastri
Hard disk
Floppy disk
Dischi ZIP, JAZ,
FireWire
Magnetici
Magnetottici


Backup unit DAT
Memorie aggiuntive


Dispostivi USB
Dispositivi bluetooth
Dischi ottici


CD-ROM, CD-R, CDRW
DCD-ROM, DVD-R,
DVD-RW
19
Classificazione basata sul canale
Porta seriale
 Porta parallela
 Porta USB (Universal Serial Bus)
 Porte wireless

 Bluetooth
 Wi-Fi
 IRDA (Infra
Red Data Association)
 Porta 802.11 per reti locali
20
Classificazione per accesso

Accesso diretto
 Dischi
ottici
 Dispositivi aggiuntivi USB

Accesso sequenziale
 Tutti

i dispositivi connessi in porta seriale
Accesso misto (indicizzato)
 Dischi
magnetottici
21
Dispositivi di memoria (1)

Memoria RAM (Random Access Memory)
 Memoria
sulla quale un computer e altre
periferiche possono scrivere dati o dalla quale
possono leggere dati.
 Le informazioni archiviate nella RAM non sono
più disponibili dopo la chiusura del computer
22
Dispositivi di memoria (2)

Memoria ROM (Read Only Memory)
 un
circuito a semiconduttori in cui il codice o i
dati vengono installati in modo permanente
tramite il processo produttivo. La memoria
ROM contiene istruzioni o dati che possono
essere letti, ma non modificati
23
Memoria cache

Memoria cache
 Memoria
ad accesso rapido
 Disposta per accedere a
Indici
 Dati letti di frequente


Memoria di massa
 Hard
disk ed altri dischi esterni
 Accesso sequenziale o misto
24
Influenza della struttura sulle prestazioni
Misure delle prestazioni di un calcolatore
 Affidabilità delle misure
 Natura delle architetture e specifiche
definitorie

25
Misure prestazionali

Frequenza di clock
 Misurata
in Hertz (e corrispondentemente in
KHz, MHz, GHz)
 Corrisponde al numero di cicli di clock in cui
viene ripartito un secondo

Istruzioni al secondo
1
Mips = 1.000.000 di istruzioni per secondo
26
Carattere e relazioni tra prestazioni

La frequenza di clock non è completamente
significativa per vari motivi
1.
2.
Le singole istruzioni possono essere eseguite in più di
un ciclo di clock,
Istruzioni di alto livello corrispondono a più o meno
istruzioni macchina a seconda se l’architettura
prevede
1.
2.
3.
Poche istruzioni (RISC – Reduced Instruction Set Code)
Tutte le istruzioni possibili (CISC – Complete Istruction Set
Code)
Il Bus Dati può costituire un collo di bottiglia
importante
27
Architetture e prestazioni
Architetture fast bus
 Architetture a ridotta dissipazione di
potenza (mobile CPU)
 Architetture low power dissipation (h/w per
videoterminali mobili)

28
Caratteristiche architetturali
Relazione tra sistema operativo e memorie
 Relazione tra sistema operativo e dispositivi
di interfacciamento
 Relazione tra sistema operativo e
periferiche esterne

29