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5 Appunti sulle architetture dei computers
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12 .. contents:: Indice degli argomenti
14 Generato con: http://docutils.sourceforge.net/rst.html
17 Appunti e argomenti trattati durante il corso di Reti 2009.
19 Argomenti propedeutici::
24 Multipli del Bit (TABELLE DI CONVERSIONE):
25 Trasmissione dati su reti
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32 Cenni introduttivi alla architettura dei personal computers.
38 Analisi dei flussi di dati tra **CPU, RAM, HD** (supporti di storaggio). Introduzione ai concetti di banda (intesa come banda disponibile per un tipo di canale, ad es *PCI | PCIX*, cache ad esempio cache di un processore o di un HD.
40 Componenti di base cpu / ram / storaggio
45 Memorie fisiche e virtuali: distinzioni.
47 - Supporti di storaggio: http://en.wikipedia.org/wiki/Memory_(computers)
49 - http://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_memory
55 - RAM: http://en.wikipedia.org/wiki/Random_access_memory
57 La memoria ad accesso casuale, acronimo RAM (del corrispondente termine inglese Random-Access Memory), è una tipologia di memoria informatica caratterizzata dal permettere l'accesso diretto a qualunque indirizzo di memoria con lo stesso tempo di accesso.
59 La memoria ad accesso casuale si contrappone alla memoria ad accesso sequenziale e alla memoria ad accesso diretto rispetto alle quali presenta tempi di accesso sensibilmente inferiori motivo per cui è utilizzata come memoria primaria.
61 La tipologia di memoria ad accesso casuale più comune attualmente è a stato solido, a lettura-scrittura e volatile, ma rientrano nella tipologia di memoria ad accesso casuale la maggior parte delle tipologie di ROM (inteso nell'accezione più comune e non come memoria a sola lettura), la NOR Flash (una tipologia di memoria flash), oltre a varie tipologie di memorie informatiche utilizzate ai primordi dell'informatica e oggi non più utilizzate come ad esempio la memoria a nucleo magnetico.
63 Esclusivamente l'acronimo RAM (non il termine "memoria ad accesso casuale") ha anche una seconda accezione più ristretta ma attualmente più diffusa secondo cui la RAM è una memoria ad accesso casuale della tipologia più comune cioè a stato solido, a lettura-scrittura e volatile.
70 La memoria a sola lettura, acronimo ROM (del corrispondente termine inglese Read-Only Memory), è una tipologia di memoria informatica, in particolare una tipologia di memoria non volatile (memoria informatica in grado di mantenere memorizzati i dati anche se non è alimentata elettricamente) in cui i dati sono memorizzati nella sua fase di costruzione e non possono essere più modificati per l'intera durata della sua vita.
72 Inerentemente la tecnologia costruttiva la memoria a sola lettura può essere memoria a stato solido (utilizzata per firmware), alcune tipologie di disco ottico (utilizzate per la distribuzione di software agli utenti), oltre a varie tipologie di memorie informatiche utilizzate ai primordi dell'informatica e oggi non più utilizzate.
74 Esclusivamente l'acronimo ROM (non il termine "memoria a sola lettura") ha anche una seconda accezione cioè è anche memorizzati e modificati più volte successivamente la sua costruzione ma tale modifica è richiesta infrequentemente. Questa tipologia di memoria informatica è utilizzata per firmware.
76 In questa seconda accezione dell'acronimo ROM il termine inglese Read-Only Memory da cui nasce l'acronimo non ha più attinenza in quanto rientrano in tale accezione non solo memorie a sola lettura (come ad esempio la ROM a maschera) ma anche varie tipologie di memorie scrivibili una sola volta (PROM e OTPROM) e di memorie a lettura-scrittura (EPROM, EEPROM, EAROM e flash ROM).
86 Dati: input / output / Bus
90 http://en.wikipedia.org/wiki/Data_bus
92 Nei sistemi elettronici e nei computer in particolare, il bus è un canale che permette a periferiche e componenti del sistema di "dialogare" tra loro. Diversamente dalle connessioni punto-punto un solo bus può collegare tra loro più dispositivi.
94 Le connessioni elettriche del bus possono essere realizzate direttamente su circuito stampato oppure tramite un apposito cavo. Nel primo caso, se il bus è di tipo parallelo, spesso è riconoscibile a vista perché si nota sul circuito un nutrito gruppo di piste compatte e disposte in parallelo che vanno a toccare i vari componenti della scheda. Sono di questo tipo i bus ISA, PCI e AGP.
96 - Bus Paralleli: http://it.wikipedia.org/wiki/Trasmissione_parallela
97 - Bus Seriali: http://it.wikipedia.org/wiki/Trasmissione_seriale
100 PCI (Peripheral Component Interconnect Bus)
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103 Bus di sistema PC, (ma anche Apple, Sun). Sviluppato dalla Intel nel 1992 (in sostituzione del bus ISA). Diverse versioni: PCI, PCI 2.0, PCI 2.1, PCI 2.2, PCI-X, PCI-X DDR. 32 – 64, PCI-E linee dati-indirizzi (sovrapposte) (multiplexed) Clock a 33 – 66 – 133 – 266 MHz. Alimentazione 5 – 3,3 Volt. Il trasferimento che avviene attraverso un bus PCI è un "burst", composto da una fase di indirizzamento e da una o più fasi di dato. Bassa latenza ed elevato throughput.
106 USB (Universal Serial Bus)
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109 Bus per il collegamento di periferiche (lente). Sviluppato nel 1995 da un consorzio: (Compaq, HP, Intel, Lucent, Microsoft, Nec, Philips). Caratteristiche: flessibilità, semplicità; un unico bus per molte periferiche; non sono necessari dispositivi di controllo e porte dedicate; facilmente espandibile; economico; connessioni a caldo; supporto dispositivi tempo reale (audio - telefono).
111 Il cavo è composto da 4 fili: massa, alimentazione (5V), Dati+, Dati-.
114 - USB 1.0: 1,5 Mbit/s;
115 - USB 1.1: 12 Mbit/s;
116 - USB 2.0: 480 Mbit/s;
117 - USB 3.0: 4,8 Gbit/s.
120 SCSI (Small Computer System Interface)
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124 Collegamento per dispositivi interni o esterni al computer: dischi rigidi (dischi SCSI), ma anche CD - DVD – unità nastro - stampanti - scanner.
126 - versioni: SASI (’79), SCSI-1, SCSI-2, Fast SCSI-2, Fast & wide SCSI-2, SCSI-3 Ultra.
127 - frequenze: 5 – 10 – 20 – 40 – 80 – 160 MHz
128 - linee di dati: 8 - 16 line
129 - banda passante 5 - 320 MB/sec
131 Collega sino a 7- 15 controllori (unità) e massimo 2048 periferiche per controllore. Collegamento a cascata, con terminatore. Semplice ed economico. Parte della logica delegata ai controllori. 50 fili - 25 di massa per eliminare disturbi (8 dati — 1 parità — 9 controllo — 7 alimentazione e usi futuri). Asincrono: con protocollo di hand-shake. Arbitraggio decentralizzato: utilizzo linee dati, priorità prestabilita.
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138 Molte similitudini con l’USB: bus seriale con alimentazione (60W), sviluppato da un consorzio di aziende (1984 - Apple, 1995 Standard, ma con Royalties), connessioni a caldo, meccanismi di identificazione, struttura ad albero.
140 Differenze fra FireWire ed USB:
141 Maggiori prestazioni e costi: destinato a periferiche veloci.
142 Differenze nei protocolli: le comunicazioni non iniziano necessariamente dal Root.
143 Non necessita di un calcolatore (Root Hub) di riferimento.
144 Alcuni protocolli simili al bus SCSI.
151 Il PCI-X è un'evoluzione del PCI. È stata sviluppata dallo stesso consorzio che sviluppò il PCI e fornisce una larghezza di banda fino a 4 GByte. Pur avendo prestazioni molto più elevate del PCI è retrocompatibile con le periferiche PCI e quindi permette il riutilizzo delle schede PCI.
157 Il PCI Express è il successore (seriale) del bus di espansione PCI (parallelo) e ha sostituito il bus AGP precedentemente in uso per le schede grafiche.
159 Chiamato PCI-Express è in genere abbreviato in PCIe o PCIx (da non confondere con PCI-X che si trova in molte schede madri attualmente in commercio). L'architettura è completamente differente dal bus PCI classico.
161 La sua caratteristica seriale aiuta a semplificare il layout del PCB delle schede madri ed è costituito da una serie di canali. Tali canali possono essere aggregati secondo le esigenze rendendo di fatto il sistema molto flessibile. La banda a disposizione di ciascun canale (FULL DUPLEX) è dedicata e quindi non condivisa con gli altri.
163 Un canale PCIe (detto x1) ha una banda disponibile di 266 MByte/sec. Pertanto, nelle moderne schede video che utilizzano 16 canali PCIe la banda a disposizione è di circa 4 GByte/sec (il doppio del bus AGP 8x).
166 Caratteristiche ed evoluzione del settore informatico
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169 Legge di Moore: http://it.wikipedia.org/wiki/Legge_di_Moore
170 Le prestazioni dei processori, e il numero di transistor ad esso relativo, raddoppiano ogni 18 mesi.
172 Evoluzione dei supporti di storaggio: aumento della capacita' pari alla legge di Moore ma minore aumento della velocita' di accesso ai dati. Cenni ai supporti di storaggio dati NAND.
174 Altro: http://en.wikipedia.org/wiki/Moore's_law#Other_formulations_and_similar_laws
177 - http://www.littletechshoppe.com/ns1625/winchest.html
180 =====================
183 Peso / discreto / atomi / possesso
186 Vedere classi di elaboratori da dispensa su sistemi di elaborazione: http://doc.piffa.net/informatica_base.html#classi-di-elaboratori
189 http://it.wikipedia.org/wiki/Hardware
191 http://it.wikipedia.org/wiki/Personal_computer
192 Diversi tipi : desktop / tower (vari tipi) - / all in one (eeepc) - Portatili
196 http://it.wikipedia.org/wiki/Personal_computer#Componenti
202 CPU http://en.wikipedia.org/wiki/Central_processing_unit
203 Clock rate: http://en.wikipedia.org/wiki/Clock_rate
204 Non sempre determinante, dipende dall'architettura della CPU,
205 termine di paragone solo tra cpu della stessa famiglia,
206 http://en.wikipedia.org/wiki/Clock_rate#Comparing
207 Differenza tra portatili e fissi
209 Set di Istruzioni: Cosa servono, devono essere supportate da OS e dagli applicativi
210 - http://it.wikipedia.org/wiki/MMX
211 - http://it.wikipedia.org/wiki/SSE4
212 - http://it.wikipedia.org/wiki/3DNow!
214 Bit: 8 / 16 / 32 bit e prestazioni
216 - 32 http://it.wikipedia.org/wiki/32_bit
217 - 64 http://it.wikipedia.org/wiki/64_bit
218 - Vantaggi e svantaggi, compatibilita tra architetture (AMD64),
219 - server , workstation,
220 - Tipi di applicazioni: database, grafica
223 - http://it.wikipedia.org/wiki/CPU_cache Prestazioni / costo / Failure / famigle di cpu con cache castrata
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228 http://it.wikipedia.org/wiki/CPU
230 Elkementi caraterizzanti:
232 - Multi core, Hyperthreading
233 http://it.wikipedia.org/wiki/Hyper-Threading
243 - Consumi, TDP, scaling
245 - Ram / accesso ai dati
247 - Secket: http://en.wikipedia.org/wiki/CPU_socket
249 Architetture di CPU: sparc, i386, i686
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251 http://en.wikipedia.org/wiki/Microprocessor#Architectures
254 http://it.wikipedia.org/wiki/Microprocessore
256 Link: http://en.wikipedia.org/wiki/X86
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261 Elenco dei processori AMD:
262 - http://it.wikipedia.org/wiki/Microprocessori_AMD
264 Elenco dei processori Intel:
265 - http://it.wikipedia.org/wiki/Microprocessori_Intel
267 - http://processorfinder.intel.com/details.aspx?sSpec=SLAPB
270 Elenco dei processori Intel:
271 - http://www.via.com.tw/en/products/processors/c7-m/
273 Elenco dei processori ARM:
274 * http://it.wikipedia.org/wiki/Architettura_ARM
275 - Es: Router, NAT, network appliance (fortigate...)
277 - http://www.cyrius.com/debian/nslu2/
279 Arm e simili (geode, Xscale, alcuni PPC) sono utilizzati per i sistemi embedded.
285 Tipi / Dimensioni schede madri
286 http://it.wikipedia.org/wiki/Scheda_madre
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