Architettura di Von Neumann

ARCHITETTURA DI VON NEUMANN

Questa immagine mostra la STRUTTURA DELL'ELABORATORE, ossia il modello delle componenti fondamentali su cui si basano la maggior parte degli elaboratori presenti sul mercato attualmente. Tale struttura si basa sull'ARCHITETTURA DI VON NEUMANN (pron. "fon noiman").

Questa struttura è basata su tre componenti fondamentali:

- CPU (Central Processing Unit), ossia l'Unità Centrale di Elaborazione, che è il CORE del computer. Essa elabora i dati e crea gli effetti che vedete sullo schermo.

- Memoria Centrale (MC), composta da due memorie differenti: RAM e ROM.

La RAM (Random Access Memory), ossia Memoria ad Accesso Casuale, è una memoria volatile, perché si cancella allo spegnimento del computer, nella quale si può leggere e scrivere. Al suo interno vengono caricati i programmi che utilizziamo per lavorare.

La ROM (Read Only Memory), ossia Memoria di Sola Lettura, come dice il nome è una memoria in cui si possono solo leggere i dati ma nella quale non si può scrivere nulla. Questa memoria contiene i programmi utili al computer durante l'accensione.

RAM e ROM contengono programmi e dati (i programmi non potrebbero esistere senza i dati e viceversa).

- Dispositivi di Input/Output (I/O), sono costituiti da schede che gestiscono i dispositivi esterni, come la scheda grafica, la scheda audio, la scheda di rete ecc.

Queste tre componenti principali sono collegate tra loro da canali di comunicazione, che sono i BUS. Ci sono tre tipi di BUS che si differenziano per ciò che trasportano:

- BUS DATA (Bus di Dati), che trasportano dati, ossia depositano o prelevano dati. I dati servono per vedere gli effetti che avete sullo schermo.

- BUS ADDRESS (Bus di Indirizzi), che servono a trovare i dati e distinguono le varie componenti del computer. Immaginate che dovete cercare una persona in una città: sicuramente vi servirà conoscere il suo indirizzo di residenza.

- BUS CONTROL (Bus di Controllo), che abilitano o disabilitano determinate funzioni, stabilendo un controllo su di esse, ad esempio permettono di prelevare i dati oppure di depositarli, di avviare un video oppure di spegnerlo ecc.


MODELLO e COMPUTER INTERNO
L'Architettura di Von Neumann non è il computer, ma è un modello.

Modello = rappresentazione della realtà o una rappresentazione di un sistema.

Quando si realizza un prodotto si prepara il progetto, che si basa su un disegno e su dei calcoli.
Il progetto è un insieme di modelli.

Il DISEGNO lo realizza l'architetto.

I CALCOLI li prepara l'ingegnere.

L'insieme di questi due modelli, formerà il modello generale che andrà in produzione. Sulla base del modello realizzato si potranno creare tutti prodotti che si vogliono.

L'Architettura di Von Neumann non rappresenta l'interno del computer. Infatti, se aprite un computer dentro non vedrete quella struttura, ma c'è un supporto che sorregge le altre componenti: la SCHEDA MADRE.

La MEMORIA CENTRALE, la CPU, i dispositivi di I/O sono tutti collegati alla scheda madre.


I BUS sono la parte geniale di questa architettura. Essi assomigliano a delle canaline, come per la rete elettrica o idraulica, con dei punti in cui si allacciano i vari dispositivi.

Un tempo le varie componenti del computer erano collegate in un modo diverso, e quando succedeva che una di esse non funzionava, l'interruzione sulla linea di collegamento di questo dispositivo provocata l'interruzione del funzionamento in tutta la struttura.

Invece con i BUS, si può collegare o staccare un qualsiasi dispositivo senza che gli altri cessino di funzionare. Questo perché tale struttura è stata realizzata come per gli allacciamenti che si fanno per la rete elettrica o idraulica nelle nostre case. Se la nostra casa non è collegata a queste reti, nelle altre case l'acqua o la corrente passa ugualmente.

Questo perché lungo queste canaline si possono inserire o togliere dei punti di allacciamento che possono collegare e scollegare dispositivi a piacimento senza interferire con il resto del flusso di dati:

La caratteristica di poter inserire o togliere componenti a piacimento, rende questa struttura un SISTEMA SCALABILE, ossia un sistema flessibile.

MEMORIE DI MASSA

Nella struttura dell'elaboratore vista in alto non ci sono le MEMORIE DI MASSA. Esse sono esterne al computer. Sono così chiamate perché contengono una "massa di dati" e la memoria di massa più importante è l'HD che permette di conservare i dati e di salvare i dati delle operazioni che effettuiamo. Ad esempio se stiamo scrivendo una lettera con Word, essa verrà salvata sull'HD, dove potremo poi recuperarla. L'HD infatti, come le altre memorie di massa, è collegato all'elaboratore tramite una scheda.

SALVARE dei dati, vuol dire archiviarli in una memoria di massa.

Questo perché la RAM, nella quale operiamo, caricando in essa i programmi che ci servono per lavorare, una volta spento l'elaboratore non manterrà tali dati, ma saranno cancellati.

Anche le stampanti da circa 10 anni hanno una memoria RAM che memorizza i dati forniti dalla CPU che è troppo veloce rispetto allo loro velocità di stampa. Infatti una volta spento il programma da cui si sta stampando, la stampante continua la stampa fino alla fine. Allo spegnimento della stampante i dati in essa contenuti vanno persi.

ROM

La ROM contiene programmi che sono utili per far partire il computer.

Infatti al suo avvio il computer:

- controlla la presenza o meno della tastiera, senza la quale non potremmo interagire con lui e se ci fossero dei problemi all'avvio non potremmo fare nulla;

- verifica la quantità di RAM presente;

- controlla il numeri dei dischi e la loro capacità;

- si assicura che la RAM non contenga errori.

Infatti se la RAM ha dei settori danneggiati, una volta che la parte funzionante della sua memoria si riempie completamente, si iniziano da avere problemi.

Esistono dei programmi free che controllano se e quanto la RAM è danneggiata.

CACHE

La cache è una RAM aggiuntiva, più piccola ma più veloce (tale velocità è dovuta ad una diversa tecnologia).

Il prezzo di un computer è direttamente proporzionale alla quantità di cache in esso presente. Questo perché velocizza le operazioni del computer.

Ci possono essere più cache:

- L1 (cache di primo livello)

- L2 (cache di secondo livello) ecc.

La cache di primo livello si trova tra la CPU e la MC. Memorizza i dati velocemente e li restituisce velocemente.

La cache di secondo livello si trova all'interno della CPU. La CPU processa i dati più velocemente proprio perché la cache è al suo interno. E' quindi più veloce della cache di primo livello.

Quando le cache sono piene si utilizza la memoria centrale (le cache sono più piccole della memoria centrale).

Le memorie CACHE nascono da un problema relativo alla velocità del computer.

La parte più veloce del computer è la CPU e si cerca di farla lavorare sempre, ma non può lavorare da sola. Le memorie CACHE sono più veloci nella lettura/scrittura della normale RAM.

CARATTERISTICHE DI UN COMPUTER

Quando si legge un volantino della Mediaworld con le caratteristiche di un computer, vengono indicate:

RAM  n. byte

ROM  n. byte

CACHE  n. byte

- L1 (cache di primo livello)

- L2 (cache di secondo livello)

In questo volantino sono indicate le seguenti caratteristiche:

- Processore Intel Core i3-3240T (nome di uno dei nuovi processore della Intel, in questo caso il Core i3 è stato progettato per la fascia più bassa del mercato; per la fascia media esiste il Core i5, mentre per quella alta il Core i7)

- Intel Smart Cache da 3MB (la RAM aggiuntiva)

- RAM 4GB

- Hard Disk 500 GB

- HD Graphics 2500 (Grafica di Alta Definizione)

- Masterizzatore DVD RW (masterizzatore per leggere DVD e registrare su di essi)

- Windows 8 (sistema operativo)