Unità Periferiche. Rete Di Controllo

Transcript

1 MODELLO LOGICO-FUNZIONALE DI UN ELABORATORE Centrale di canale Periferiche CPU Memoria centrale ALU CU Memoria Locale ALU = Aritmetic Logic Unit CU = Registri CU ISTRUZIONE Decodificatore Rete Di Controllo Ogni volta che dobbiamo eseguire un istruzione dobbiamo seguire queste due fasi: - FETCH Prelevamento - EXECUTE Esecuzione LE UNITA DI MEMORIA Servono per conservare i dati e mantenerli disponibili all elaboratore. Possono essere classificate per: - tipo di accesso; - funzioni svolte; - volatilità. Tipo di accesso: - Casuale si accede alle unità di memoria in maniera casuale - Sequenziale la ricerca dipende dalla posizione in cui ci si trova - Diretto o semicasuale individua in maniera casuale la porzione di memoria e in maniera sequenziale la locazione specifica. Utilizzi: - Casuale memoria centrale - Sequenziale e Semicasuale memorie di massa.

2 Funzione svolta: - Registri - Memoria centrale - Memorie di massa Registri: - Accesso casuale - Molto veloci - Capacità ridotta - Locati all interno della CPU - Lavorano direttamente con la CPU Registro Dati (MBR Memory Byte Register) è il registro usato per le operazioni di lettura e scrittura della memoria centrale Registro Indirizzi (MAR Memory Address Register) registro a 32 bit che indirizza una parola della Memoria Centrale e vi accede tramite il registro a 32 bit MDR (Memory Data Register) Registro Contatore di programma (PC Program Counter) contiene l indirizzo della prossima istruzione da eseguire. Una volta presa l istruzione la si colloca nell Istruction Register (IR) Registro Istruzioni (IR Istruction Register) composto da 2 parti: o Codice operativo dell istruzione o Indirizzo degli operandi Registro di Stato: ha la funzione di descrivere lo stato della CPU. È un insieme di bit, ognuno dei quali segnala uno stato specifico. Ad esempio il flag di Carry si pone a 1 se si è verificato un riporto. Se la somma o la differenza è 0 il bit flag di 0 sarà posto a 1. Memoria Centrale (RAM): - Contiene dati e programmi che devono essere eseguiti - Accesso casuale - Dimensioni maggiori rispetto ai registri ma inferiori alle memorie di massa Memorie di Massa (HD): - Conserva in maniera permanente grosse quantità di dati - Accesso sequenziale o semicasuale - Grosse capacità Volatilità: - Volatili - Non volatili o Permanenti Volatili: Memorizzano i dati in maniera temporanea e li perdono se non sono più alimentate (RAM). Non volatili: Memorizzano i dati in maniera permanente

3 MEMORIE INTERNE: - Registri - RAM - ROM - CACHE REGISTRI: - Paralleli Memorizzano tutti i bit contemporaneamente - Seriali I bit vengono memorizzati shiftando i vecchi dati. RAM (Random Access Memory): - Ogni locazione di memoria ha un indirizzo univoco - Accesso casuale, quindi molto veloce - Tipo volatile Tipi di RAM: - Dinamiche Utilizzate nei moderni calcolatori, per la costruzione vengono usati i condensatori che hanno bisogno di essere refreshati continuamente in quanto tendono a perdere la carica nel tempo. - Statiche Utilizzate nei primi calcolatori, contenevano magneti che rimanevano carichi per tutto il tempo in cui la macchina era alimentata. ROM (Read Only Memory): - Contengono le istruzioni necessarie al BOOTSTRAP Tipi di ROM: - PROM Programmable ROM, sono programmabili una sola volta e non si possono cancellare. - EPROM Erasable Programmable Read Only Memory, possono essere cancellate con l uso dei raggi UV. - EEPROM Electrically Erasable and Programmable ROM, possono essere riprogrammate elettricamente. CACHE: - Molto veloci e di capacità ridotta - Si trovano tra la memoria centrale e la CPU - Servono a conservare i dati usati più di frequente Tipi di cache: - 1 Livello: incorporata al processore, lavora alla sua stessa frequenza. - 2 livello: un po più lenta di quella di 1 livello, si trova sulla scheda madre.

4 BUS: - Indirizzi - Dati - Controllo Bus Indirizzi: - Collega la memoria centrale con le unità di I/O - È unidirezionale È il bus attraverso il quale la CPU decide in quale indirizzo andare a scrivere o a leggere informazioni; sia le celle di memoria (RAM) sia le preriferiche di I/O (Input/Output) sono infatti divise in zone, ognuna delle quali ha un dato indirizzo. Dopo aver comunicato l'indirizzo tramite questo bus, la scrittura o lettura avviene normalmente tramite il bus dati. Naturalmente questo bus è fruibile in scrittura solo dalla CPU ed in lettura dagli altri componenti, in quanto tramite questo bus viene dato solo l'indirizzo della cella, che è deciso dalla CPU. CPU Memoria Centrale I/O La dimensione del BUS incide sulla capacità della memoria anche se comunque si è ovviato a questo problema suddividendo la memoria in blocchi. Bus Dati: - Bidirezionale - Il numero di fili di cui è composto influisce sulla velocità di trasferimento È il bus sul quale transitano le informazioni. È usufruibile da tutti i componenti del sistema, sia in scrittura sia in lettura. Bus Controlli - Bidirezionale - Decide se indirizzare il dato in memoria o alle unità di I/O Il bus controlli è un insieme di collegamenti il cui scopo è coordinare le attività del sistema; tramite esso, la CPU può decidere quale componente deve scrivere sul bus dati in un determinato momento, quale deve leggere l'indirizzo sul bus indirizzi, quali celle di memoria devono scrivere e quali invece leggere, etc. Infatti la memoria e tutti gli altri componenti comunicano con la CPU attraverso un unico bus condiviso; questo significa che senza un controllo da parte dalla CPU si verrebbero a creare dei conflitti e delle collisioni. Il motivo per cui gli elaboratori dispongono in genere di un solo bus è semplice: l'architettura a più bus, proposta teoricamente agli albori dell'informatica da John von Neumann nel 1945, non è praticamente realizzabile, visto l'altissimo numero di connessioni che sarebbero necessarie.

5 MEMORIE DI MASSA: - Contengono i dati in maniera permanente, ma la CPU non può effettuare nessuna elaborazione. Caratteristiche: - Capacità molto grandi - Accesso semicasuale o sequenziale - Tipo permanente - Meno costose - Trasportabili Distinzione dei dispositivi: - Magnetici - Ottici Magnetici: - Costituiti da un supporto piano ricoperto di sostanza ferromagnetica. - La testina ha il compito di leggere/scrivere - I drive sono le locazioni in cui sono contenuti i dispositivi - I dati vengono memorizzati attraverso la bobina della testina che, attraversata da corrente, genera un campo magnetico e polarizza la più piccola unità di memoria AREOLA. Le memorie di tipo magnetico possono presentarsi come: - Nastri - Dischi Nastri: - Sono ormai poco utilizzati Dischi: - Più ci si avvicina al centro del disco, maggiore è la densità - Ogni disco ha 9 settori per ogni faccia aventi tutti la stessa capacità - Tra un settore e l altro c è del materiale non magnetizzato chiamato GAP - Su ogni faccia ci sono dalle 40 alle 80 tracce o piste Tempo di seek: tempo necessario per trovare la traccia desiderata Tempo di latenza: tempo necessario per individuare le posizioni delle areole desiderate Testine: - Fisse Una per ogni traccia - Mobili una che scorre tutte le tracce * Per le testine fisse il tempo di seek è uguale a 0. Ottici: - CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) - CD-WROM (Write Once Read Many) - CD-WMRA (Write Many Read Always) - DVD (Digital Versatile Disc)