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Introduzione
L’esempio classico di architettura generica di un computer è l’Architettura di Von Neumann, concepita da John Von Neumann, un noto matematico, fisico e informatico che visse nei tempi della seconda guerra mondiale.
Neumann concepì un’architettura per i calcolatori semplice e rivoluzionaria, tanto che ancora oggi viene utilizzata come base per la realizzazione della maggior parte dei calcolatori comuni.
Struttura
Il modello prevedeva che il calcolatore dovesse essere costituito da quattro elementi fondamentali:
- CPU
- Memoria
- Dispositivi I/O (Input/Output o Ingresso/Uscita)
- Bus di Sistema
CPU
Il processore (CPU, Central Processing Unit) è un interprete di istruzioni, che si occupa di eseguire una dopo l’altra tutte le istruzioni che compongono un processo, ossia un programma caricato in memoria. È a sua volta costituita da tre elementi:
- Arithmetic Logic Unit (ALU): esegue le operazioni aritmetiche e logiche.
- Control Unit (CU): legge le istruzioni, le decodifica e le esegue ed effettua i controlli delle attività necessarie per l’esecuzione
- Registri: sono molto veloci e con una capacità ridotta, costituiscono una memoria speciale (di supporto) per l’ALU poiché contengono le istruzioni di controllo necessarie per il suo funzionamento e i risultati temporanei delle elaborazioni.
Memoria
NON SPIEGATO DAL PROF
La Memoria contiene i dati e i programmi e la sua capacità è espressa in multipli del Byte.
I dispositivi di memoria possono essere suddivisi in più classi, in dipendenza della capacità e della velocità. Esistono due classi principali: la memoria centrale e la memoria secondaria.
La memoria Centrale ha una funzione di supporto alla CPU perché fornisce (ad alta velocità) le istruzioni del programma in esecuzione e i dati su cui operare. È composta da un insieme di locazioni (celle), ciascuna delle quali può memorizzare una parte delle informazioni. Ad ogni locazione è associato un indirizzo (ossia un numero che la identifica univocamente). La memoria centrale si suddivide in due componenti:
- ROM (Read Only Memory): memoria di sola lettura, cioè i dati non sono modificabili dall’utente. È una memoria permanente (conserva le informazioni anche dopo lo spegnimento del computer) e contiene i programmi fondamentali per l’avvio del computer, noti come BIOS (che interagiscono con i circuiti della macchina).
- RAM (Random Access Memory): memoria ad accesso casuale e di tipo volatile, cioè il suo contenuto va perso quando si spegne il computer. Contiene i dati (intermedi e finali delle elaborazioni) e le istruzioni dei programmi in esecuzione.
La memoria EPROM (Electric Programmable ROM) è paragonabile alla memoria ROM cui si è accennato in precedenza, ma, diversamente da quest’ultima, consente in particolari condizioni la modifica dei dati in essa contenuti. Ovviamente, qualsiasi modifica operata determina sostanziali modifiche nel funzionamento del computer, per cui la stessa non può essere oggetto di improvvisazione e deve essere affidata soltanto ad utenti esperti.
La memoria CACHE è invece destinata ad ospitare dati di frequente utilizzo, e consente un accesso più veloce a informazioni di recente acquisite e visualizzate; è il caso, ad esempio, dei dati cui si ha avuto accesso per mezzo di Internet. È una memoria molto utile e può essere “svuotata” a piacimento dall’utente, al fine di renderla disponibile per ulteriori archiviazioni temporanee.
La Memoria secondaria (o di massa) è più lenta, ha una elevata capacità di immagazzinare i dati (di uso non frequente) ed è stabile, ossia mantiene la memorizzazione delle informazioni anche dopo lo spegnimento del computer, per questo è utilizzata per la memorizzazione permanente di dati e programmi.
Dispositivi I/O
I Dispositivi di Input/Output (o periferiche), sotto il controllo e coordinamento del processore, consentono l’interazione tra il computer e l’utente (più in generale, l’interazione tra il computer e l’ambiente), in particolare consentono l’immissione dei dati all’interno del computer e la comunicazione all’esterno dei risultati ottenuti con l’elaborazione.
Bus di Sistema
Bus di Sistema, ossia un canale unico di comunicazione fra tutti i componenti, suddiviso in tre sotto-canali:
- Control Bus, sul quale vengono comunicati i segnali di controllo che permet- tono ai componenti di coordinarsi
- Address Bus, sul quale vengono comunicati gli indirizzi delle istruzioni da eseguire
- Data Bus, sul quale vengono scambiati i dati all’interno del sistema
