La struttura di un calcolatore

È comprensiva di registri, bus, CPU e memorie.

I bus

• bus dati, bidirezionali. Si occupa di ricevere e mandare i dati

• bus di controllo, bidirezionali. Si occupa di trasportare i segnali binari di monitoraggio o istruzione

• bus indirizzi, unidirezionale. Si occupa di mandare alla memoria gli indirizzi

Questa è la struttura a bus, vede il proprio vantaggio è l'espandibilità: le informazioni vengono inviate sui bus, questo permette di aggiungere tante periferiche quanto più lunghi sono i bus.

L’utilizzo di bus per i collegamenti richiede che venga segnalato al dispositivo interessato che è autorizzato a prendersi il dato. Questo avviene mediante un segnale di controllo inviato sul bus controlli.

Contemporaneamente, alle altre periferiche verrà ordinato di mantenere chiuso il canale di accesso aumentando l'impedenza dello stesso. Ciò viene fatto per evitare che periferiche non interessate prelevino il dato. Per permettere ciò il dispositivo interessato deve essere in grado di riconoscere il proprio indirizzo, che viene inviato contemporaneamente al segnale di controllo sul bus indirizzi.

La struttura a bus si contrappone alla struttura multipunto, ove i componenti sono interconnessi. Questo sistema è poco efficiente, dal momento che per aggiungere nuovi moduli si necessitano di molti collegamenti, inoltre un'operazione genera molte chiamate di sistema che aumentano quindi il delay.

I registri

Sono locazioni di memoria privilegiata contenente dati. Di fondamentali abbiamo:

• l’instruction register, che contiene una istruzione alla volta e la elabora

• il program counter, che dice cosa deve fare il programma e qual è l’istruzione da indicizzare

La CPU

La Central Processing Unit è il cervello del calcolatore e si occupa della gran parte delle operazioni. Questa si compone (di base) di:

• Arithmetic Logic Unit (ALU), si occupa di eseguire operazioni logico-matematiche

• Control Unit (CU), si occupa di eseguire le operazioni di decode ed execute

• i registri, che si occupano dell’operazione di fetch

La memoria

È dove si stipano i dati. Ogni dato ha associato un indirizzo, fondamentale per il recupero del dato. Gli indirizzi sono univoci e consecutivi.

Nella memoria si effettuano le operazione di lettura e scrittura, per la memorizzazione di un dato è richiesto l'utilizzo dei 3 bus di base.

La quantità di locazioni indirizzabili è esponenziale al numero di bit dell'indirizzo, la relazione fondamentale è 2^n, con n che è il numero di bit.

L’organizzazione della memoria

Prevede che ogni operazioni sulla stessa richieda indirizzo, segnale di write/read e dato da memorizzare/leggere.

La capacità della memoria è un parametro fondamentale, questa è pari al prodotto tra il numero di locazioni e la lunghezza della parola.