Appunti di Calcolo Numerico - Esercizi e Dispense - Università degli ...

1.4. Architettura del Computer
Se pensiamo che il processore Intel Pentium 4 introdotto nel 2000 ha 42 . 000 . 000 processori e l’Intel Itanium
2 (con 9MB di cache) introdotto nel 2004 ha 592 . 000 . 000 transistors, ci accorgiamo di come la legge di
Moore, dal 1968 ad oggi, sia stata rispettata.
1.4 Architettura del Computer
L’architettura del Computer si può riassumere in tre unità:
G il processore, che fornisce la capacità di elaborazione delle informazioni;
G la memoria (centrale e di massa)
G i dispositivi di input/output, che comunicano attraverso un canale detto BUS, costituito da un insieme
di linee elettriche digitali.
Il processore è composto da blocchi con funzionalità diverse:
G CPU (Central Processing Unit), unità centrale di elaborazione
G cache
G varie interfacce
Se il processore è integrato su un unico chip prende il nome di microprocessore. Sia la CPU sia gran parte
dei dispositivi che servono per l’attività della CPU sono realizzati con la tecnologia dei circuiti integrati, che
possono essere disposti in una singola scheda detta scheda madre. Questa scheda può essere dunque considerata
la parte più importante del computer. La CPU esegue tutte le operazioni di elaborazione numerica e
di controllo e rappresenta la parte centrale del computer.
A sua volta si suddivide in
G unità logico-aritmetica (ALU), che svolge tutti i calcoli logici ed aritmetici;
G unità floating-point (FPU) (Floating Point Unit), che consente di eseguire le operazioni su numeri reali;
G unità di controllo (CU), che sovrintende all’elaborazione dei dati e alle operazioni di input e output;
G registri, cioè memoria locale per memorizzare dati e lo stato di avanzamento delle istruzioni. Abbiamo,
ad esempio, il registro di Program Counter, di Program Status Word, il registro Istruzioni, Indirizzi
Memoria. . .
Ogni elaboratore contiene un circuito di temporizzazione (clock) che genera un riferimento temporale
comune per tutti gli elementi del sistema.
Un ciclo-macchina è il tempo richiesto per svolgere un’operazione elementare (ed è un multiplo del periodo
del clock). La velocità di elaborazione di un processore dipende dalla frequenza del clock. I processori
attuali hanno valori di frequenza del clock che variano tra gli 8 MHz e i 3500 MHz (1 MHz = 1 milione di
istruzioni al secondo).
La memoria serve per conservare le istruzioni da eseguire e per scrivere/leggere i dati elaborati. Si
suddivide in memoria principale e memoria secondaria.
La memoria principale (o di lavoro) è la memoria in grado di conservare dinamicamente dati e
programmi che il processore sta utilizzando. A sua volta la memoria principale può essere di due tipi:
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