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1. Gestione dei dati in un computer Lezione n. 4 CPU Breve storia Struttura Memoria - CPU Stored- program LINGUAGGIO MACCHINA Risc-Cisc Istruzioni Esempio Gestione dei dati in un computer Lezione n. 4 22 marzo 2013 Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 1 / 11

2. Gestione dei dati in un computer Lezione n. 4 CPU Breve storia Struttura Memoria - CPU Stored- program LINGUAGGIO MACCHINA Risc-Cisc Istruzioni Esempio La CPU Breve storia Cos'è La CPU (Central Processing Unit) è l'unità centrale di elaborazione del computer (nota anche come Processore). Prima CPU (1958): IBM 709 CPU griglie di circuiti elettronici dimensioni di un armadio CPU moderne: microprocessore - microchip connesso alla scheda madre. Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 2 / 11

3. Gestione dei dati in un computer Lezione n. 4 CPU Breve storia Struttura Memoria - CPU Stored- program LINGUAGGIO MACCHINA Risc-Cisc Istruzioni Esempio La CPU Struttura Costituenti fondamentali ALU (Arithmetic/Logic Unit): esecuzione operazioni logiche/aritmetiche sui dati CU (Control Unit): coordinamento attività REGISTRI: memorizzazione temporanea di dati special-purpose: hanno funzioni speciche general-purpose: trattengono temporaneamente i dati di input/output dell'ALU Operazione su dati salvati nella memoria principale La CU gestisce e coordina i passaggi: memoria registri g-p ALU registri g-p Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 3 / 11

4. Gestione dei dati in un computer Lezione n. 4 CPU Breve storia Struttura Memoria - CPU Stored- program LINGUAGGIO MACCHINA Risc-Cisc Istruzioni Esempio La CPU Struttura Costituenti fondamentali ALU (Arithmetic/Logic Unit): esecuzione operazioni logiche/aritmetiche sui dati CU (Control Unit): coordinamento attività REGISTRI: memorizzazione temporanea di dati special-purpose: hanno funzioni speciche general-purpose: trattengono temporaneamente i dati di input/output dell'ALU Operazione su dati salvati nella memoria principale La CU gestisce e coordina i passaggi: memoria registri g-p ALU registri g-p Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 3 / 11

5. Gestione dei dati in un computer Lezione n. 4 CPU Breve storia Struttura Memoria - CPU Stored- program LINGUAGGIO MACCHINA Risc-Cisc Istruzioni Esempio La CPU Comunicazione tra memoria principale e CPU Architettura di Von-Neumann Bus di sistema Insieme di conduttori elettrici per la connessione delle unità funzionali (CPU, memoria, dispositivi I/O) Tramite il bus la CPU legge/scrive dati dalla/sulla memoria principale (dando indirizzo cella e segnale di avviso). Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 4 / 11

6. Gestione dei dati in un computer Lezione n. 4 CPU Breve storia Struttura Memoria - CPU Stored- program LINGUAGGIO MACCHINA Risc-Cisc Istruzioni Esempio La CPU Comunicazione tra memoria principale e CPU Architettura di Von-Neumann Bus di sistema Insieme di conduttori elettrici per la connessione delle unità funzionali (CPU, memoria, dispositivi I/O) Tramite il bus la CPU legge/scrive dati dalla/sulla memoria principale (dando indirizzo cella e segnale di avviso). Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 4 / 11

7. Gestione dei dati in un computer Lezione n. 4 CPU Breve storia Struttura Memoria - CPU Stored- program LINGUAGGIO MACCHINA Risc-Cisc Istruzioni Esempio Concetto stored-program (John Von Neumann -1940-) I programmi sono codicabili Idea Utilizzare la memoria principale per la memorizzazione di programmi (oltre che di dati) Sostituisce il computer a programma cablato (programma=particolare struttura hardware della CPU) Vantaggi principali Flessibilità Velocità di programmazione Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 5 / 11

8. Gestione dei dati in un computer Lezione n. 4 CPU Breve storia Struttura Memoria - CPU Stored- program LINGUAGGIO MACCHINA Risc-Cisc Istruzioni Esempio Concetto stored-program (John Von Neumann -1940-) I programmi sono codicabili Idea Utilizzare la memoria principale per la memorizzazione di programmi (oltre che di dati) Sostituisce il computer a programma cablato (programma=particolare struttura hardware della CPU) Vantaggi principali Flessibilità Velocità di programmazione Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 5 / 11

9. Gestione dei dati in un computer Lezione n. 4 CPU Breve storia Struttura Memoria - CPU Stored- program LINGUAGGIO MACCHINA Risc-Cisc Istruzioni Esempio Linguaggio macchina Cos'è Si dice linguaggio macchina il codice in cui sono scritti i programmi eseguibili in un computer. Le istruzioni espresse in questo linguaggio sono dette istruzioni macchina (codicate in stringhe di bit). NB: Istruzioni macchina necessarie: poche Due diverse losoe: Architettura RISC ←→ Architettura CISC Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 6 / 11

12. Gestione dei dati in un computer Lezione n. 4 CPU Breve storia Struttura Memoria - CPU Stored- program LINGUAGGIO MACCHINA Risc-Cisc Istruzioni Esempio Linguaggio macchina Risc vs Cisc RISC (Reduced Instruction Set Computer) Minimo set di istruzioni macchina Ecienza, rapidità, economicità Es: PowerPC, ARM (basso consumo - dispositivi mobili) CISC (Complex Instruction Set Computer) Molte istruzioni complesse Facilità di programmazione, risparmio di memoria Costi di produzione diminuiti nel tempo Es: Intel Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 7 / 11

13. Gestione dei dati in un computer Lezione n. 4 CPU Breve storia Struttura Memoria - CPU Stored- program LINGUAGGIO MACCHINA Risc-Cisc Istruzioni Esempio LINGUAGGIO MACCHINA Tipi di istruzioni Tre gruppi di istruzioni: 1 Trasferimento dati 2 Aritmetico-logiche 3 Controllo Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 8 / 11

14. Gestione dei dati in un computer Lezione n. 4 CPU Breve storia Struttura Memoria - CPU Stored- program LINGUAGGIO MACCHINA Risc-Cisc Istruzioni Esempio LINGUAGGIO MACCHINA Tipi di istruzioni Trasferimento dati Movimento (copia) di dati tra diverse locazioni LOAD (mem → reg), STORE (reg → mem) Istruzioni I/O: comunicazione con dispositivi esterni Aritmetico-logiche La CU attiva l'ALU in una precisa operazione Operazioni logiche/aritmetiche SHIFT, rotazione (ROTATE) dei contenuti di un registro Controllo Modicano l'esecuzione sequenziale del programma SALTO (condizionato/incondizionato), STOP Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 9 / 11

17. Gestione dei dati in un computer Lezione n. 4 CPU Breve storia Struttura Memoria - CPU Stored- program LINGUAGGIO MACCHINA Risc-Cisc Istruzioni Esempio LINGUAGGIO MACCHINA Un esempio 16 registri g-p (0-F) 256 celle di memoria (00-FF) Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 10 / 11

18. Gestione dei dati in un computer Lezione n. 4 CPU Breve storia Struttura Memoria - CPU Stored- program LINGUAGGIO MACCHINA Risc-Cisc Istruzioni Esempio LINGUAGGIO MACCHINA Un esempio- struttura dell'istruzione macchina Due parti costituenti: Campo Op-Code: tipo di operazione elementare Campo Operando: informazioni più dettagliate Op-Code 12 tipi di operazioni elementari 1, 2, 3, · · · , 9, A, B, C Operando: esempio 3 OP-CODE 4 A 3 OPERANDO = 0011 0100 1010 0011 3 : operazione elementare SALVA (STORE) ⇔ SALVA il contenuto del REGISTRO 4 nella CELLA DI MEMORIA A3 Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 11 / 11

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