Il documento tratta della gestione dei dati in un computer, focalizzandosi sulla CPU, la sua storia, struttura e funzionamento. Viene discusso il concetto di stored-program e l'importanza della distinzione tra architetture RISC e CISC nel linguaggio macchina. Il documento descrive anche i tipi di istruzioni e i componenti fondamentali della CPU, come l'ALU e la CU.

1. Gestione dei
dati in un
computer
Lezione n. 4
CPU
Breve storia
Struttura
Memoria -
CPU
Stored-
program
LINGUAGGIO
MACCHINA
Risc-Cisc
Istruzioni
Esempio
Gestione dei dati in un computer
Lezione n. 4
22 marzo 2013
Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 1 / 11

2. Gestione dei
dati in un
computer
Lezione n. 4
CPU
Breve storia
Struttura
Memoria -
CPU
Stored-
program
LINGUAGGIO
MACCHINA
Risc-Cisc
Istruzioni
Esempio
La CPU
Breve storia
Cos'è
La CPU (Central Processing Unit) è l'unità centrale di
elaborazione del computer (nota anche come Processore).
Prima CPU (1958):
IBM 709 CPU
griglie di circuiti elettronici
dimensioni di un armadio
CPU moderne: microprocessore
- microchip connesso alla scheda
madre.
Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 2 / 11

3. Gestione dei
dati in un
computer
Lezione n. 4
CPU
Breve storia
Struttura
Memoria -
CPU
Stored-
program
LINGUAGGIO
MACCHINA
Risc-Cisc
Istruzioni
Esempio
La CPU
Struttura
Costituenti fondamentali
ALU (Arithmetic/Logic Unit): esecuzione operazioni
logiche/aritmetiche sui dati
CU (Control Unit): coordinamento attività
REGISTRI: memorizzazione temporanea di dati
special-purpose: hanno funzioni speciche
general-purpose: trattengono temporaneamente i dati di
input/output dell'ALU
Operazione su dati salvati nella memoria principale
La CU gestisce e coordina i passaggi:
memoria registri g-p ALU registri g-p
Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 3 / 11

4. Gestione dei
dati in un
computer
Lezione n. 4
CPU
Breve storia
Struttura
Memoria -
CPU
Stored-
program
LINGUAGGIO
MACCHINA
Risc-Cisc
Istruzioni
Esempio
La CPU
Struttura
Costituenti fondamentali
ALU (Arithmetic/Logic Unit): esecuzione operazioni
logiche/aritmetiche sui dati
CU (Control Unit): coordinamento attività
REGISTRI: memorizzazione temporanea di dati
special-purpose: hanno funzioni speciche
general-purpose: trattengono temporaneamente i dati di
input/output dell'ALU
Operazione su dati salvati nella memoria principale
La CU gestisce e coordina i passaggi:
memoria registri g-p ALU registri g-p
Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 3 / 11

5. Gestione dei
dati in un
computer
Lezione n. 4
CPU
Breve storia
Struttura
Memoria -
CPU
Stored-
program
LINGUAGGIO
MACCHINA
Risc-Cisc
Istruzioni
Esempio
La CPU
Comunicazione tra memoria principale e CPU
Architettura di Von-Neumann Bus di sistema
Insieme di
conduttori
elettrici per la
connessione
delle unità
funzionali
(CPU,
memoria,
dispositivi I/O)
Tramite il bus la CPU legge/scrive dati dalla/sulla
memoria principale (dando indirizzo cella e segnale di avviso).
Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 4 / 11

6. Gestione dei
dati in un
computer
Lezione n. 4
CPU
Breve storia
Struttura
Memoria -
CPU
Stored-
program
LINGUAGGIO
MACCHINA
Risc-Cisc
Istruzioni
Esempio
La CPU
Comunicazione tra memoria principale e CPU
Architettura di Von-Neumann Bus di sistema
Insieme di
conduttori
elettrici per la
connessione
delle unità
funzionali
(CPU,
memoria,
dispositivi I/O)
Tramite il bus la CPU legge/scrive dati dalla/sulla
memoria principale (dando indirizzo cella e segnale di avviso).
Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 4 / 11

7. Gestione dei
dati in un
computer
Lezione n. 4
CPU
Breve storia
Struttura
Memoria -
CPU
Stored-
program
LINGUAGGIO
MACCHINA
Risc-Cisc
Istruzioni
Esempio
Concetto stored-program
(John Von Neumann -1940-)
I programmi sono codicabili
Idea
Utilizzare la memoria principale per la memorizzazione di
programmi (oltre che di dati)
Sostituisce il computer a programma cablato
(programma=particolare struttura hardware della CPU)
Vantaggi principali
Flessibilità
Velocità di programmazione
Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 5 / 11

8. Gestione dei
dati in un
computer
Lezione n. 4
CPU
Breve storia
Struttura
Memoria -
CPU
Stored-
program
LINGUAGGIO
MACCHINA
Risc-Cisc
Istruzioni
Esempio
Concetto stored-program
(John Von Neumann -1940-)
I programmi sono codicabili
Idea
Utilizzare la memoria principale per la memorizzazione di
programmi (oltre che di dati)
Sostituisce il computer a programma cablato
(programma=particolare struttura hardware della CPU)
Vantaggi principali
Flessibilità
Velocità di programmazione
Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 5 / 11

9. Gestione dei
dati in un
computer
Lezione n. 4
CPU
Breve storia
Struttura
Memoria -
CPU
Stored-
program
LINGUAGGIO
MACCHINA
Risc-Cisc
Istruzioni
Esempio
Linguaggio macchina
Cos'è
Si dice linguaggio macchina il codice in cui sono scritti i
programmi eseguibili in un computer.
Le istruzioni espresse in questo linguaggio sono dette istruzioni
macchina (codicate in stringhe di bit).
NB: Istruzioni macchina necessarie: poche
Due diverse losoe:
Architettura RISC ←→ Architettura CISC
Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 6 / 11

10. Gestione dei
dati in un
computer
Lezione n. 4
CPU
Breve storia
Struttura
Memoria -
CPU
Stored-
program
LINGUAGGIO
MACCHINA
Risc-Cisc
Istruzioni
Esempio
Linguaggio macchina
Cos'è
Si dice linguaggio macchina il codice in cui sono scritti i
programmi eseguibili in un computer.
Le istruzioni espresse in questo linguaggio sono dette istruzioni
macchina (codicate in stringhe di bit).
NB: Istruzioni macchina necessarie: poche
Due diverse losoe:
Architettura RISC ←→ Architettura CISC
Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 6 / 11

11. Gestione dei
dati in un
computer
Lezione n. 4
CPU
Breve storia
Struttura
Memoria -
CPU
Stored-
program
LINGUAGGIO
MACCHINA
Risc-Cisc
Istruzioni
Esempio
Linguaggio macchina
Cos'è
Si dice linguaggio macchina il codice in cui sono scritti i
programmi eseguibili in un computer.
Le istruzioni espresse in questo linguaggio sono dette istruzioni
macchina (codicate in stringhe di bit).
NB: Istruzioni macchina necessarie: poche
Due diverse losoe:
Architettura RISC ←→ Architettura CISC
Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 6 / 11

12. Gestione dei
dati in un
computer
Lezione n. 4
CPU
Breve storia
Struttura
Memoria -
CPU
Stored-
program
LINGUAGGIO
MACCHINA
Risc-Cisc
Istruzioni
Esempio
Linguaggio macchina
Risc vs Cisc
RISC (Reduced Instruction Set Computer)
Minimo set di istruzioni macchina
Ecienza, rapidità, economicità
Es: PowerPC, ARM (basso consumo - dispositivi
mobili)
CISC (Complex Instruction Set Computer)
Molte istruzioni complesse
Facilità di programmazione, risparmio di memoria
Costi di produzione diminuiti nel tempo
Es: Intel
Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 7 / 11

13. Gestione dei
dati in un
computer
Lezione n. 4
CPU
Breve storia
Struttura
Memoria -
CPU
Stored-
program
LINGUAGGIO
MACCHINA
Risc-Cisc
Istruzioni
Esempio
LINGUAGGIO MACCHINA
Tipi di istruzioni
Tre gruppi di istruzioni:
1 Trasferimento dati
2 Aritmetico-logiche
3 Controllo
Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 8 / 11

14. Gestione dei
dati in un
computer
Lezione n. 4
CPU
Breve storia
Struttura
Memoria -
CPU
Stored-
program
LINGUAGGIO
MACCHINA
Risc-Cisc
Istruzioni
Esempio
LINGUAGGIO MACCHINA
Tipi di istruzioni
Trasferimento dati
Movimento (copia) di dati tra diverse locazioni
LOAD (mem → reg), STORE (reg → mem)
Istruzioni I/O: comunicazione con dispositivi esterni
Aritmetico-logiche
La CU attiva l'ALU in una precisa operazione
Operazioni logiche/aritmetiche
SHIFT, rotazione (ROTATE) dei contenuti di un registro
Controllo
Modicano l'esecuzione sequenziale del programma
SALTO (condizionato/incondizionato), STOP
Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 9 / 11

15. Gestione dei
dati in un
computer
Lezione n. 4
CPU
Breve storia
Struttura
Memoria -
CPU
Stored-
program
LINGUAGGIO
MACCHINA
Risc-Cisc
Istruzioni
Esempio
LINGUAGGIO MACCHINA
Tipi di istruzioni
Trasferimento dati
Movimento (copia) di dati tra diverse locazioni
LOAD (mem → reg), STORE (reg → mem)
Istruzioni I/O: comunicazione con dispositivi esterni
Aritmetico-logiche
La CU attiva l'ALU in una precisa operazione
Operazioni logiche/aritmetiche
SHIFT, rotazione (ROTATE) dei contenuti di un registro
Controllo
Modicano l'esecuzione sequenziale del programma
SALTO (condizionato/incondizionato), STOP
Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 9 / 11

16. Gestione dei
dati in un
computer
Lezione n. 4
CPU
Breve storia
Struttura
Memoria -
CPU
Stored-
program
LINGUAGGIO
MACCHINA
Risc-Cisc
Istruzioni
Esempio
LINGUAGGIO MACCHINA
Tipi di istruzioni
Trasferimento dati
Movimento (copia) di dati tra diverse locazioni
LOAD (mem → reg), STORE (reg → mem)
Istruzioni I/O: comunicazione con dispositivi esterni
Aritmetico-logiche
La CU attiva l'ALU in una precisa operazione
Operazioni logiche/aritmetiche
SHIFT, rotazione (ROTATE) dei contenuti di un registro
Controllo
Modicano l'esecuzione sequenziale del programma
SALTO (condizionato/incondizionato), STOP
Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 9 / 11

17. Gestione dei
dati in un
computer
Lezione n. 4
CPU
Breve storia
Struttura
Memoria -
CPU
Stored-
program
LINGUAGGIO
MACCHINA
Risc-Cisc
Istruzioni
Esempio
LINGUAGGIO MACCHINA
Un esempio
16 registri g-p (0-F) 256 celle di memoria (00-FF)
Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 10 / 11

18. Gestione dei
dati in un
computer
Lezione n. 4
CPU
Breve storia
Struttura
Memoria -
CPU
Stored-
program
LINGUAGGIO
MACCHINA
Risc-Cisc
Istruzioni
Esempio
LINGUAGGIO MACCHINA
Un esempio- struttura dell'istruzione macchina
Due parti costituenti:
Campo Op-Code: tipo di operazione elementare
Campo Operando: informazioni più dettagliate
Op-Code
12 tipi di operazioni elementari 1, 2, 3, · · · , 9, A, B, C
Operando: esempio
3
OP-CODE
4 A 3
OPERANDO
= 0011 0100 1010 0011
3 : operazione elementare SALVA (STORE)
⇔ SALVA il contenuto del REGISTRO 4 nella CELLA DI
MEMORIA A3
Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 11 / 11

19. Gestione dei
dati in un
computer
Lezione n. 4
CPU
Breve storia
Struttura
Memoria -
CPU
Stored-
program
LINGUAGGIO
MACCHINA
Risc-Cisc
Istruzioni
Esempio
LINGUAGGIO MACCHINA
Un esempio- struttura dell'istruzione macchina
Due parti costituenti:
Campo Op-Code: tipo di operazione elementare
Campo Operando: informazioni più dettagliate
Op-Code
12 tipi di operazioni elementari 1, 2, 3, · · · , 9, A, B, C
Operando: esempio
3
OP-CODE
4 A 3
OPERANDO
= 0011 0100 1010 0011
3 : operazione elementare SALVA (STORE)
⇔ SALVA il contenuto del REGISTRO 4 nella CELLA DI
MEMORIA A3
Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 11 / 11

20. Gestione dei
dati in un
computer
Lezione n. 4
CPU
Breve storia
Struttura
Memoria -
CPU
Stored-
program
LINGUAGGIO
MACCHINA
Risc-Cisc
Istruzioni
Esempio
LINGUAGGIO MACCHINA
Un esempio- struttura dell'istruzione macchina
Due parti costituenti:
Campo Op-Code: tipo di operazione elementare
Campo Operando: informazioni più dettagliate
Op-Code
12 tipi di operazioni elementari 1, 2, 3, · · · , 9, A, B, C
Operando: esempio
3
OP-CODE
4 A 3
OPERANDO
= 0011 0100 1010 0011
3 : operazione elementare SALVA (STORE)
⇔ SALVA il contenuto del REGISTRO 4 nella CELLA DI
MEMORIA A3
Lezione n. 4 Gestione dei dati in un computer 22 marzo 2013 11 / 11