Il calcolatore è un sistema: è un oggetto costituito da da molte parti (componenti) che interagiscono, cooperando, al fine di ottenere un certo comportamento. La decomposizione di un sistema può essere gerarchica poiché ogni componente può essere solitamente considerato a sua volta un sistema di cui si può studiare l’architettura.

La prima decomposizione in assoluto può essere quella:

- Hardware à Struttura fisica del calcolatore, costituita da componenti elettroniche ed elettromagnetiche

- Software Software di base (tra cui il sistema operativo)

Software applicativo

Il software in linea di massima ha il compito di mostrail il calcolatore all’utente come una macchina virtuale più semplice da usare. Per Macchina virtuale si intende una macchina che fisicamente non esiste nella realtà, ma che attraverso l’interfaccia ci fa rendere conto della sua esistenza.

Il software applicaativo viene realizzato nei termini imposti dalla macchina virtuale del software di base e solo raramente dipende effetivamente dall’hardware utilizzato.

1- Ciascuna macchina di un determinato livello fornisce un proprio linguaggio più semplice da utilizzare rispetto q quello del livello sottostante.

2- Ciascun livello è realizato in termini del linguaggio del livello immediatamente sottostante.

3- L’hardware è l’unica macchina reale, tutti i livelli superiori, gli strati software corrispondono a macchine virtuali.

Linguaggio macchina

È quel repertorio di istruzioni che l’hardware sa eseguire direttamente. È composto da istruzioni elementari, ma che l’hardware sa eseguire in modo molto efficiente.

Man mano che si sale di livello nel software si raggiunge un linguaggio sempre più vicino alla logica dell’utente e più lodano da quella del calcolatore, ed è per questo che il linguaggio ci sembra man mano più semplice.

Dal momento che l’architettura dell’hardware di un calcolatore è molto complessa, viene introdotta la Macchina di Von Neumann che è una visione semplificanta dei calcolatori moderni. La macchina di Von Neumann è composta da 4 componenti funzionali fondamentali:

C.P.U.

1- esegue istruzioni per l’elaborazione dei dati

2- svolge operazione di controllo e di coordinamento delle altre componenti funzionali

Von Neumann

Memoria centrale:

memorizza e fornisce l’accesso a dati e programmi

Interfaccie di ingresso e di uscita:

periferiche esterne al calcolatore

Bus:

svolge la funzionalità di trasferimento dati e di informazioni di controllo tra le varie componenti funzionali

Le informazioni elaborate da un calcolatore sono rappresentante sotto forma di dati (informazioni elementari)

I dati vengono rappresentati nel calcolatore mediante delle codifiche binarie.

ðL’elaborazione dei dati viene svolta dall’unità aritmetico-logica (ALU), che è un componente dell’unità cemtrale di elaborazione.

Il calcolatore ha poi bisogno di memorizzare, in modo temporaneo o permanente, i dati per la rappresentazione delle informazioni di interesse

La memoria è organizzata in celle alle quali è assegnato un indirizzo che la identifica. Ogni cella è in grado i memorizzare il valore di un dato

Una unità di memoria fornisce due operazioni.

a) memorizzazione (scrittura)

b) accesso al dato memorizzato (lettura)

Nella memoria vengono utilizzati anche i programmi: viene utilizzata una particolare codifica delle istruzioni.

Bus

È quella parte del calcolatore dedicata al trasferimento dei dati e delle informazioni di controllo tra le varie parti del calcolatore. Vengono anche trasferiti i segnali di controllo dei calcolatori.

Il Bus permette di collegare tutti i componeti del calcolatore tra loro collegandoli tutti quanti ad unico insieme di linee (bus). Questo metodo favorisce la modularità e l’espandibilità del calcolatore.

La CPU comprende anche l’unità di controllo. Ogni componente del calcolatore esegue solo le azioni che gli vengono richieste dall’unità di controllo. La sua attività si basa su una scansione temporale imposta dall’orologio di sistema (clock). Quindi abbiamo:

Un calcolatore può essere collegato a diverse periferiche di entrata o di uscita, ma nella macchina di Von Neumann le periferiche non fanno parte del calcolatore. ð ogni periferica è controllata mediante un’opportuna interfaccia che ha il compito di tradurre i segnali interni de calcolatore in formato comprensibile alla periferica stessa, e viceversa.