Sistemi unità 1

• Memoria


  Divisa in locazioni, ogni locazione è individuata da un indirizzo
• Indirizzo


  Dato da n bit, permette di indirizzare 2^n locazioni
• Locazione


  Contiene L bit, in genere 1 byte (8 bit) o 4 byte (32 bit)

  
• Memoria


  Può essere vista come un vettore di N = 2^n elementi, dove ogni elemento occupa L bit
• Word


  Insieme di bit/byte che compongono un dato in un'architettura (ha w bit), dimensione variabile (32 bit, 2 byte, 4 byte)

  
• Big-endian


  Parte più significativa memorizzata per prima (all'indirizzo più basso)
• Little-endian


  Parte meno significativa memorizzata per prima (all'indirizzo più basso)
• Memoria volatile


  Perdo tutto quando tolgo l'alimentazione
• Memorie non riscrivibili


  • ROM (Read Only Memory)
  • PROM (Programmable ROM)
• ROM


  Contenuto permanente, non può essere cambiata, veloce
• PROM


  Contenuto permanente, scrittura possibile dopo fabbricazione tramite apposita apparecchiatura
• Memorie riscrivibili


  • EPROM (Erasable programmable ROM)
  • EEPROM (Electrically erasable programmable ROM)
  • Flash memory

  
• EPROM


  Cancellazione dell'intera memoria tramite radiazioni ultraviolette
• EEPROM


  Possibile cancellare solo singoli byte tramite segnali elettrici, più costosa dell'EPROM e con meno bit per chip
• RAM (Random access memory)


  Memoria volatile in cui sia possibile sia leggere che scrivere efficientemente
• Tipi di RAM


  • DRAM (Dynamic RAM)
  • SRAM (Static RAM)
• DRAM


  Valore di un bit rappresentato dalla presenza o meno di una carica in un conservatore, richiede refresh periodico
• SRAM


  Valore di un bit salvato tramite flip-flop, non richiede refresh
• DRAM


  • Alta densità, limitata velocità di accesso
  • Tempo di accesso: 20-35 ns + latenza
• SRAM


  • Bassa densità, alta velocità di accesso
  • Tempo di accesso: 2-3 ns
  • Alto costo
• Lettura/Scrittura di un dato in memoria

  Memoria RAM implementata con una struttura gerarchica di chip, moduli e banchi

  
• Organizzazione di un chip DRAM

  1. Indirizzo di riga attivando segnale RAS

  2. Indirizzo di colonna attivando segnale CAS

  3. Segnali WE ed OE per scrittura e lettura

  4. Row decoder per selezione riga

  5. Column decoder per selezione colonna

  
• Refresh della memoria DRAM

  Refresh di un'intera riga alla volta, impegno percentuale basso (0.4%)
• Organizzazione SRAM equivalente a DRAM, ma senza componenti per il refresh
• PIN di un chip

  • 1Mx8 (EPROM)
  • 4Mx4 (DRAM)

  
• 1 MByte realizzato con 4 moduli ciascuno costituito da 8 chip del tipo 256 x 1

  
• Programmazione di hardware


  • Esiste un insieme di componenti logiche base
  • Un programma è un opportuno circuito costruito da questi elementi
  • I dati di input vengono processati dal circuito per produrre l'output
• Svantaggi della programmazione di hardware

  • Il programma non può essere modificato
  • Costo di implementazione
  • Approccio specifico e non generale
• Programmazione in software


  • Una famiglia di funzioni logiche e aritmetiche è implementata in hardware
  • Dei segnali di controllo indicano quali funzioni e in che ordine attivare sui dati di input
  • Si possono implementare più funzioni cambiando i segnali di controllo

  
• Vantaggi della programmazione in software

  • Il programma può essere modificato
  • Costo ridotto
  • Universalità
• Svantaggi della programmazione in software

  • Minor efficienza di calcolo
  • Circuiti più estesi e costosi
  • Maggior consumo di energia
• Codici di istruzione


  Stringe di Assembly
• Architettura di Von Neumann

  • Dati e istruzioni condividono la stessa memoria (stored-program)
  • Tutto parte dalla CPU che contiene l'unità di esecuzione

  
• Unità di esecuzione della CPU

  • ALU
  • Unità di controllo
• Serve un modulo input/output (modulo I/O) per immettere l'input ed emettere l'output
• Componenti della memoria


  • Istruzioni
  • Dati di input
  • Dati temporanei

  
• Memoria


  È divisa in locazioni e ogni locazione è accessibile tramite un indirizzo
• Serve un BUS per connettere i vari moduli
• Registri della CPU


  • MAR: memory address register, continente l'indirizzo della locazione di memoria
  • MBR: memory buffer register, contiene il dato
  • I/O AR: I/O address register
  • I/O BR: I/O buffer register
  • IR: Instruction Register
  • PC: program counter

  
• Ciclo di un'istruzione


  1. Recupera dalla memoria la prossima istruzione da eseguire (fetch) dal PC

  2. L'istruzione viene salvata in IR

  3. Il registro PC viene incrementato

  4. L'istruzione in IR viene eseguita