RISPOSTE DOMANDE TEORIA
• Descrivere la funzionalità della memoria RAM, le sue
caratteristiche, e le principali differenze rispetto ad un
hard-disk allo stato solido (SSD).
MEMORIA RAM: volatile (una volta spento il pc i dati si
eliminano), veloce (circa 10ns), interna, abbastanza capiente
(4-8-16 GB), più costosa, la CPU può accedere direttamente
SSD: permanente, lenta (circa 10ms), esterna, molto capiente
(1-2 TB), più economica
• Qual è la differenza tra un bus seriale ed uno parallelo?
Fare un esempio di bus seriale e di bus parallelo.
Un bus seriale è composto da un filo solo (esempio: USB)
Un bus parallelo è composto da una serie di fili.
• Per quale motivo la velocità di clock nelle CPU è andata
sempre crescendo negli ultimi quarant'anni? Perché negli
ultimi anni questa crescita si è fortemente ridotta?
La velocità di clock nelle CPU è sempre andata aumentando
per costruire sistemi di elaborazione a maggiori prestazioni.
Questa crescita si è fortemente ridotta per motivi fisici e
tecnologici.
• Descrivere l'unità di controllo, indicando da quali blocchi
è composta e quali sono le loro funzioni.
PC program counter: indirizzo della prossima istruzione da
eseguire
IR instruction register: codifica binaria dell’istruzione da
eseguire
Logica di decodifica, dal contenuto dell’IR determina i
comandi da dare alla UO ed alla memoria
• Descrivere le funzioni e le caratteristiche dei bus presenti
in un tipico sistema di elaborazione.
In un sistema di elaborazione abbiamo 3 tipi di bus:
Address Bus: indica gli indirizzi di memoria da cui leggere o
scrivere un dato (l’indirizzo è impostato dall’Unità di
controllo);
Data Bus contiene il dato letto dalla memoria o il dato da
scrivere in memoria, può essere impostato dall’Unità
operativa (in caso di scrittura) o dalla RAM (in caso di
lettura);
Control Bus contiene una serie di segnali di “comando”, la
tempistica e lo stato delle operazioni.
• Descrivere il concetto di gerarchia della memoria nelle
moderne architetture di elaborazione.
Nell’elaboratore abbiamo più memorie on caratteristiche
diverse:
Più veloci (più costose) ma meno capienti, più vicine alla
CPU;
Meno veloci (meno costose) ma più capienti, più lontane
dalla CPU.
Registri, Cache L1, Cache L2, RAM, memoria di massa
(SSD)
Le memorie interne sono volatili; al contrario la memoria di
massa non è volatile.
• Illustrare quali sono le principali unità del
microprocessore.
Le principali unità del microprocessore sono la CPU, a sua
volta divisa in Unità di controllo e Unità operativa, nell’Unità
operativa abbiamo almeno 3 blocchi che sono: Registri,
ALU, FPU. Inoltre c’è anche la memoria Cache (esterna alla
CPU ma comunque all’interno del microprocessore).
• Descrivere il ruolo di ALU e FPU all'interno del
processore.
Il ruolo della FPU in una CPU è quello di contenere circuiti
logici in grado di svolgere le operazioni aritmetiche e
matematiche utilizzando numeri rappresentati in virgola
mobile.
Il ruolo della ALU è lo stesso della FPU ma svolge i calcoli
fra numeri interi.
• Spiegare perché i computer attuali sono quasi tutti a 64
bit. Cosa significa "a 64 bit"?
I computer attuali sono quasi tutti a 64 bit perché 64 bit è un
compromesso tra la capacità di calcolo e il costo realizzativo.
“64 bit” rappresenta la dimensione dei dati su cui lavora la
CPU: la dimensione dei registri, la dimensione dell’ALU,
parallelismo della memoria, dimensione del Dbus.
64 bit è la dimensione naturale dei dati trattati.
• Che cosa sono e qual è la funzione dei registri di una
CPU? A cosa serve il registro dei flag?
I registri sono dei piccolissimi blocchi di memoria all’interno
dell’unità operativa della CPU, servono a memorizzare i dati
su cui la ALU deve lavorare, e (a memorizzare) i risultati
ottenuti dalla ALU stessa (lo stesso vale per la FPU);
possono contenere anche istruzioni.
Il registro dei flag memorizza una serie di “bit” singoli,
ciascuno dei quali indica un aspetto dell’ultima operazione
eseguita dall’ALU/FPU.
Alcuni flag significativi sono: Zero, Segno, Overflow, Carry.
• Spiegare brevemente cos’è il clock di un sistema e qual è
la sua unità di misura
Il clock è un segnale periodico presente all’interno
dell’elaboratore, serve a temporizzare le operazioni interne
alla CPU. Ogni operazione dell’elaboratore avviene in
corrispondenza di un segnale di clock. E’ caratterizzato da un
periodo T (espresso in nanosecondi) o da una frequenza f
(espressa in Hz); T = 1/f
• Qual è il numero minimo di bit di Address bus necessario
per indirizzare una memoria da 4 megabyte con un
parallelismo di 16 bit?
• Data una memoria RAM di dimensione 64Kbyte e con un
Address Bus su 12 bit, se ne calcoli la dimensioni di ogni
cella.
• Descrivere come si compone il ciclo macchina di un
elaboratore.
Il ciclo macchine di un elaboratore si compone di 3 fasi che si
ripetono all’infinito: Fetch, Decode, Execute.
Nella fase di Fetch: la CPU legge dalla memoria RAM il
codice della prossima istruzione da eseguire (l’indirizzo della
cella di memoria è nel PC), il codice dell’istruzione viene
salvato nell’IR.
Nella fase di Decode: sulla base del contenuto dell’IR si
definiscono i comandi che l’UC invierà a UO.
Nella fase di Execute: la UA esegue i comandi che sono stati
decisi nella fase di Decode.