Corso di Informatica per Giurisprudenza Lezione 4

1. Corso di Informatica per GiurisprudenzaLezione 4 Matteo Cristani Dipartimento di InformaticaFacoltà di Scienze MM. FF. NN. Università degli Studi di Verona http://www.sci.univr.it/~cristani

2. 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

3. 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

4. Sistema informatico • Schema concettuale generale di sistema • Lettura dati • Elaborazione • Emissione risultati

5. L’architettura di Von Neumann • Lettura: INPUT • Scrittura: OUTPUT • Elaborazione • CPU • Memoria • BUS

6. Architettura della CPU • Elaborazione dati mediante processore • Schema a Clock • Registri come memoria • Supporto • ALU • CU • Lettura memorie

7. Schema CPU

8. 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

9. 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

10. 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

11. 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

12. Connettivi logici • Tra due enunciati possono essere definite le operazioni: • PRODOTTO LOGICO ⋀; AND; * • SOMMA LOGICA ⋁; OR; + • Per un singolo enunciato è definita l’operazione • COMPLEMENTO LOGICO -

13. 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

14. Tabella di AND

15. Tabella di OR

16. Tabella di NOT

17. Dispositivi di interfacciamento • Definizione tipologica dei dispositivi • Secondo la funzione • Secondo il tipo di canale di comunicazione • Secondo la modalità d’accesso

18. Dispositivi di lettura dati esterni Tastiera Tastiera cordless Radio Bluetooth Ottica Mouse Mouse cordless Radio Bluetooth Ottico Scanner Microfono WebCam Dispositivi di output Video Stampante Dispositivi di connessione Modem LAN Adapter Classificazione funzionale (1)

19. Dispositivi di memoria esterna Dischi Dischi magnetici Hard disk Floppy disk Dischi ZIP, JAZ, FireWire Dischi ottici CD-ROM, CD-R, CD-RW DCD-ROM, DVD-R, DVD-RW Nastri Magnetici Magnetottici Backup unit DAT Memorie aggiuntive Dispostivi USB Dispositivi bluetooth Classificazione funzionale (2)

20. 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

21. Classificazione per accesso • Accesso diretto • Dischi ottici • Dispositivi aggiuntivi USB • Accesso sequenziale • Tutti i dispositivi connessi in porta seriale • Accesso misto (indicizzato) • Dischi magnetottici

22. 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

23. 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

24. 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

25. Influenza della struttura sulle prestazioni • Misure delle prestazioni di un calcolatore • Affidabilità delle misure • Natura delle architetture e specifiche definitorie

26. 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

27. Carattere e relazioni tra prestazioni • La frequenza di clock non è completamente significativa per vari motivi • 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 • 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

28. Architetture e prestazioni • Architetture fast bus • Architetture a ridotta dissipazione di potenza (mobile CPU) • Architetture low power dissipation (h/w per videoterminali mobili)

29. Caratteristiche architetturali • Relazione tra sistema operativo e memorie • Relazione tra sistema operativo e dispositivi di interfacciamento • Relazione tra sistema operativo e periferiche esterne