Macchina di von Neumann

Ho da poco cominciato l’università e mi sono reso conto di quanto possano essere utili gli appunti delle lezioni giusto una mattina in cui mi sono svegliato tardi….. ed ho perso due ore di “fondamenti di informatica”. Ho così deciso di pubblicare sul sito alcuni degli appunti che riordino al pc, (non dico tutti perchè non so se potrò mantenere la promessa di pubblicarli periodicamente XD).

Ecco una prima pagina di appunti, riguardanti l’architettura di von Neumann, buono studio !!

Con il termine “Macchina di von Neumann” si intende la particolare architettura di calcolatori elettronici ideata dal matematico americano John von Neumann; essa è costituita da quattro elementi fondamentali:

• Unità di elaborazione ( CPU, Central Processing Unit ): Insieme di dispositivi elettronici in capaci leggere interpretare ed eseguire le istruzioni contenute nei programmi.

• Memoria centrale (MM, Main Memory): Contiene i dati relativi all’esecuzione dei programmi (informazioni ed istruzioni).

• BUS di sistema Canale di comunicazione tra tutti gli elementi dell’ architettura di von Neumann.

• Interfacce delle periferiche Interfacce di comunicazione tra il calcolatore e le periferiche

Le periferiche vere e proprie come Stampanti, Monitor, Tastiera ecc… sono considerati elementi esterni al calcolatore, in particolare nell’architettura di von Neumann, le memorie di massa (Hard Disk, CD-Rom ecc) sono considerate come periferiche.

Anche se questa è una semplificazione dei calcolatori moderni, che possono contenere altre componenti, il concetto di base è molto vicino alla realtà e da una ottima rappresentazione delle funzionalità dei calcolatori.

Funzionamento schematico della macchina di von Neumann

La CPU si occupa di elaborare le informazioni, coordinando gli altri elementi del calcolatore; recupera le informazioni dalla memoria, le decodifica interpretando il loro significato per poi eseguirle. Le possibili operazioni sui dati recuperati dalla memoria sono di due tipi:

• Elaborazione: Le informazioni recuperate vengono elaborate, ad esempio con operazioni matematiche.

• Trasferimento: Le informazioni recuperate vengono trasferite tra regioni diverse, ad esempio tra memoria di massa e memoria centrale.

Ogni trasferimento avviene tramite il bus di sistema, che gestisce il collegamento logico tra gli elementi del calcolatore, mentre il collegamento fisico tra di essi è sempre presente.

Le varie fasi di elaborazione dei dati si svolgono in maniera sincrona alla scansione temporale del clock di sistema, durante la quale, la CPU coordina l’esecuzione delle funzioni svolte dalla CPU stessa o dagli altri elementi del calcolatore. Tutto questo avviene in maniera sequenziale, determinata dalla CPU, mentre architetture più recenti permettono, tramite il parallelismo, di eseguire contemporaneamente più operazioni.

PS: Sarebbe bello poter discutere degli appunti, magari aggiungendo qualcosa e rendendoli più completi d adatti a più corsi di laurea!