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Che cos'è l'Architettura di Von Neumann e a cosa serve?

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rosskiii

10/10/2022

Informatica

COMPONENTI HARDWARE COMPUTER

Che cos'è l'Architettura di Von Neumann e a cosa serve?

L'architettura di von Neumann rappresenta il fondamento dell'organizzazione dei moderni computer, definendo come le diverse componenti hardware interagiscono tra loro per elaborare le informazioni.

• La macchina di Von Neumann è composta da una parte centrale (CPU, bus, memoria centrale) e una parte periferica (dispositivi di input/output, memorie di massa)

• Il ciclo fetch-decode-execute costituisce il processo fondamentale attraverso cui la CPU elabora le istruzioni

• Il sistema di raffreddamento, incluso il dissipatore di calore PC, è cruciale per il corretto funzionamento del processore

• L'architettura prevede diversi tipi di memoria (RAM, ROM, Cache) con funzioni specifiche

...

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COMPONENTI HARDWARE
L'ARCHITETTURA DI VON NEUMANN
L'architettura (o modello struttural) di un
sistema indica come le sue parti sono connesse

Vedi

Componenti interni della CPU e ciclo di esecuzione

La CPU è composta da due unità principali: l'ALU (Arithmetic Logic Unit) e la CU (Control Unit). L'ALU si occupa delle operazioni logiche e aritmetiche, mentre la CU coordina tutte le procedure del computer.

Il ciclo di esecuzione delle istruzioni, noto come ciclo fetch-decode-execute, è fondamentale per il funzionamento della CPU. Questo ciclo si compone di tre fasi:

  1. Fetch (lettura)
  2. Decode (decodifica)
  3. Execute (esecuzione)

Definizione: Il ciclo fetch-decode-execute è la sequenza di operazioni che la CPU esegue per processare ogni istruzione.

I registri della CPU sono piccole celle di memoria ad alta velocità che contengono dati e istruzioni da eseguire. La comunicazione tra la CPU e gli altri componenti della scheda madre avviene tramite i bus, che sono linee di collegamento elettriche per il trasporto dei bit.

Vocabolario: I bus interni alla CPU o di sistema determinano le caratteristiche della CPU, come la capacità di elaborazione a 64 bit.

Gli organi di input e output sono dispositivi periferici che consentono l'immissione e l'emissione di dati dal computer. Esempi di dispositivi di input includono tastiera, mouse e scanner, mentre i dispositivi di output comprendono monitor, stampanti e casse acustiche.

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L'ARCHITETTURA DI VON NEUMANN
L'architettura (o modello struttural) di un
sistema indica come le sue parti sono connesse

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Memorie centrali e memorie di massa

Le memorie centrali o interne si dividono in:

  1. ROM (Read Only Memory): memoria non volatile a sola lettura che contiene il BIOS.
  2. RAM (Random Access Memory): memoria volatile di lavoro che contiene i programmi in esecuzione e i relativi dati.
  3. Cache: area di memoria temporanea ad alta velocità per i dati più frequentemente utilizzati dalla CPU.

Definizione: La ROM è una memoria non volatile che contiene il BIOS, essenziale per l'avvio del sistema operativo.

Esempio: La memoria RAM di un computer moderno può variare dai 4 ai 16 GB o più, mentre la ROM tipicamente ha una capacità di circa 8 MB.

Le memorie di massa o esterne consentono di conservare le informazioni in modo permanente, anche in assenza di alimentazione. Queste si dividono in:

  1. Memorie magnetiche: come l'hard disk, che può arrivare a capacità di 10 TB o più.
  2. Memorie ottiche: come i CD e DVD, che utilizzano segnali luminosi per la memorizzazione dei dati.

Highlight: L'hard disk è fondamentale per conservare il sistema operativo e i programmi applicativi quando il computer è spento, superando la volatilità della RAM.

Vocabolario: La capacità degli hard disk si misura in Gigabyte (GB) o Terabyte (TB).

COMPONENTI HARDWARE
L'ARCHITETTURA DI VON NEUMANN
L'architettura (o modello struttural) di un
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Le Memorie del Sistema

Il sistema di memoria è organizzato gerarchicamente, dalla veloce memoria cache fino alle memorie di massa permanenti.

Definition: La RAM (Random Access Memory) è una memoria volatile che contiene i programmi in esecuzione e i relativi dati.

Example: Un tipico sistema moderno può avere da 4 a 16 GB di RAM per gestire le applicazioni correnti.

Highlight: La memoria cache serve come area di storage temporaneo per i dati più frequentemente utilizzati dalla CPU.

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Che cos'è l'Architettura di Von Neumann e a cosa serve?

L'architettura di von Neumann rappresenta il fondamento dell'organizzazione dei moderni computer, definendo come le diverse componenti hardware interagiscono tra loro per elaborare le informazioni.

• La macchina di Von Neumann è composta da una parte centrale (CPU, bus, memoria centrale) e una parte periferica (dispositivi di input/output, memorie di massa)

• Il ciclo fetch-decode-execute costituisce il processo fondamentale attraverso cui la CPU elabora le istruzioni

• Il sistema di raffreddamento, incluso il dissipatore di calore PC, è cruciale per il corretto funzionamento del processore

• L'architettura prevede diversi tipi di memoria (RAM, ROM, Cache) con funzioni specifiche

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Componenti interni della CPU e ciclo di esecuzione

La CPU è composta da due unità principali: l'ALU (Arithmetic Logic Unit) e la CU (Control Unit). L'ALU si occupa delle operazioni logiche e aritmetiche, mentre la CU coordina tutte le procedure del computer.

Il ciclo di esecuzione delle istruzioni, noto come ciclo fetch-decode-execute, è fondamentale per il funzionamento della CPU. Questo ciclo si compone di tre fasi:

  1. Fetch (lettura)
  2. Decode (decodifica)
  3. Execute (esecuzione)

Definizione: Il ciclo fetch-decode-execute è la sequenza di operazioni che la CPU esegue per processare ogni istruzione.

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Vocabolario: I bus interni alla CPU o di sistema determinano le caratteristiche della CPU, come la capacità di elaborazione a 64 bit.

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Memorie centrali e memorie di massa

Le memorie centrali o interne si dividono in:

  1. ROM (Read Only Memory): memoria non volatile a sola lettura che contiene il BIOS.
  2. RAM (Random Access Memory): memoria volatile di lavoro che contiene i programmi in esecuzione e i relativi dati.
  3. Cache: area di memoria temporanea ad alta velocità per i dati più frequentemente utilizzati dalla CPU.

Definizione: La ROM è una memoria non volatile che contiene il BIOS, essenziale per l'avvio del sistema operativo.

Esempio: La memoria RAM di un computer moderno può variare dai 4 ai 16 GB o più, mentre la ROM tipicamente ha una capacità di circa 8 MB.

Le memorie di massa o esterne consentono di conservare le informazioni in modo permanente, anche in assenza di alimentazione. Queste si dividono in:

  1. Memorie magnetiche: come l'hard disk, che può arrivare a capacità di 10 TB o più.
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Highlight: L'hard disk è fondamentale per conservare il sistema operativo e i programmi applicativi quando il computer è spento, superando la volatilità della RAM.

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Le Memorie del Sistema

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Definition: La RAM (Random Access Memory) è una memoria volatile che contiene i programmi in esecuzione e i relativi dati.

Example: Un tipico sistema moderno può avere da 4 a 16 GB di RAM per gestire le applicazioni correnti.

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L'architettura di von Neumann e i componenti hardware

L'architettura di von Neumann rappresenta il fondamento strutturale dei moderni sistemi di elaborazione. Questo modello, ideato negli anni '40 del secolo scorso, schematizza gli elementi base dell'hardware di un computer ed è ancora ampiamente utilizzato oggi. La macchina di Von Neumann si compone di una parte centrale, che include CPU, bus e memoria centrale, e una parte periferica, che comprende dispositivi di input, memorie di massa e dispositivi di output.

Definizione: L'architettura di von Neumann è un modello che descrive la struttura e l'organizzazione dei componenti hardware di un sistema di elaborazione.

Highlight: Il modello di von Neumann è alla base della maggior parte dei computer moderni, dimostrando la sua duratura rilevanza nel campo dell'informatica.

La CPU (Central Processing Unit) è il componente centrale di questo modello. Essa è formata da un microprocessore, che ha il compito di elaborare i dati. Per prevenire il surriscaldamento, la CPU è dotata di un dissipatore di calore PC, spesso accompagnato da una ventola.

Esempio: Un dissipatore termico attivo, come una ventola, viene utilizzato per raffreddare la CPU, mentre un dissipatore passivo più piccolo può essere impiegato per il northbridge della scheda madre.

Vocabolario: Il clock è un oscillatore al quarzo che scandisce il tempo di esecuzione delle istruzioni, misurato in GigaHertz (GHz).

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