Sistemi di numerazione, bit e byte e architettura hardware di un calcolatore

Sistemi di numerazione

Struttura HardwareSistemi di numerazioni

• La gestione dei dati avviene tramite la loro CODIFICA in FORMATO DIGITALE BINARIO, ovvero composto solamente da 0 e 1.

DATI utilizzati- ELABORATORE RAPPRESENTA 0 BINARIO basato su- 2 simboli sono- BIT 1 SISTEMA DI NUMERAZIONE DECIMALE basato su 10 simboli ESADECIMALE basato su- 16 simboli

Bit e Byte

Bit e Byte sono le due principali unità di misura informatiche. Il bit è la più piccola unità di misura, il suo nome deriva dall'inglese binary digit che significa proprio cifra binaria, quindi il bit può assumere solo due valori 0 e 1. Da solo il singolo bit non è utile ma preso utilizzato in gruppi può inviare delle informazioni complesse come numeri, lettere e simboli al calcolatore. Il byte è un gruppo o più esattamente una sequenza composta da 8 bit. Con un byte si possono ottenere 256 (28) combinazioni bit 01100011 byte 1 byte = 8 bit

Conversione da binario a decimale

Per convertire un numero da binario a decimale bisogna, partendo da destra, moltiplicare ogni cifra per la potenza di 2 corrispondente alla posizione occupata.

Esempio di conversione binario-decimale: 10110

101102 dove il pedice 2 rappresenta il sistema di numerazione · Esempio: convertiamo il numero 10110 10110 = 1*24 + 0*23 + 1*22+ 1*21 + 0*2º = 1*16 + 0*8 + 1*4 + 1*2 + 0*1 = 22 Il numero binario 10110 corrisponde al numero decimale 22

Esempio 2 di conversione binario-decimale: 1011

· Esempio 2: convertiamo il numero 1011 1011 = 1*23 + 0*22+ 1*21 + 1*2º = 1*8 + 0*4 + 1*2 + 1*1 = =8+0+2+1=11 Il numero binario 1011 corrisponde al numero decimale 11 1011 = 11 10

Esempio 3 di conversione binario-decimale: 1100011

· Esempio 3: convertiamo il numero 1100011 1100011 = 1*26 + 1*25 + 0*24 + 0*23 + 0*22+ 1*21 + 1*2º = 1*64 + 1*32 + 0*16 + 0*8 + 0*4 + 1*2 + 1*1 = =64+32+0+0+0+2+1=99 Il numero binario 1100011 corrisponde al numero decimale 99 1100011, = 99 10

Conversione da decimale a binario

Per convertire un numero da decimale a binario bisogna seguire i seguenti passi:

1. Dividere il numero da convertire per 2 calcolando il quoziente e il resto della divisione
2. Se il quoziente della divisione è diverso da zero, dividerlo per 2 e continuare a divedere ogni nuovo quoziente per 2 fino a quando non si ottiene 0 come quoziente.
3. Scrivere i resti della divisione in ordine inverso rispetto a come sono stati calcolati, l'uno di seguito all'altro

Il numero ottenuto è la conversione in base 2.

Esempio di conversione decimale-binario: 4

· Esempio: convertiamo il numero 4 . 4:2=2 resto 0 il quoziente è 2 allora continuiamo: 0 . 2:2=1 resto 0 il quoziente è 1 allora continuiamo: 0 . 1:2=0 resto 1 ci fermiamo e scriviamo dall'ultimo al primo resto quindi 100 1 4 =100 2 10

Esempio 1 di conversione decimale-binario: 17

· Esempio 1: convertiamo il numero 17 · 17:2=8 resto 1 il quoziente è 8 allora continuiamo: - 8:2=4 resto 0 il quoziente è 4 allora continuiamo: 0 . 4:2=2 resto 0 il quoziente è 2 allora continuiamo: 0 0 - 2:2 := 1 resto 0 il quoziente è 1 allora continuiamo: - 1:2=0 resto 1 ci fermiamo e scriviamo dall'ultimo resto al primo ottenendo: 10001 1 1 17 =10001, 2

Esempio 3 di conversione decimale-binario: 125

· Esempio 3: convertiamo il numero 125 . 125:2=62 resto 1 il quoziente è 62 allora continuiamo: . 62:2=31 resto 0 il quoziente è 31 allora continuiamo: 0 - 31:2=15 resto 1 il quoziente è 15 allora continuiamo: . 15:2=7 resto 1 il quoziente è 7 allora continuiamo: . 7:2=3 resto 1 il quoziente è 3 allora continuiamo: . 3:2=1 resto 1 il quoziente è 1 allora continuiamo: . 1:2=0 resto 1 ci fermiamo e scriviamo dall'ultimo resto al primo ottenendo: 1111101 125 =1111101 2 1 1 1 1 1 1

Architettura hardware di un calcolatore

Modello Von Neumann

In un elaboratore i componenti hardware e software sono complementari tra di loro e indispensabili affinché il computer possa funzionare. L'architettura hardware dei calcolatori moderni si rifà al modello di Von Neumann. Questo modello prevede che ci siano 4 elementi fondamentali:

• CPU
• Memoria Centrale
• Input/Output
• Bus

CPU Memoria Input/Output Bus

CPU (Central Processing Unit)

La CPU (Central Processing Unit) è il componente principale, è un circuito integrato o microprocessore che ha il ruolo del cervello della macchina e dove avvengono tutti i processi. E composta dai seguenti elementi:

• ALU (Arithmetic and Logic Unit): l'unità di elaborazione che esegue le operazioni di calcolo e le istruzioni del programma.
• CU (Unit Control): l'unità che controlla e coordina lo svolgimento dell'esecuzione delle operazioni.
• Registri: hanno lo scopo di memorizzare temporaneamente i dati e le istruzioni in esecuzione

Memoria Centrale del calcolatore

La Memoria Centrale è il componente che conserva le istruzioni per l'avvio del PC e memorizza il programma in esecuzione e i dati in elaborazione. Si distingue in:

• RAM (Random Access Memory): Memoria ad accesso casuale e temporanea, si svuota al momento dello spegnimento dell' elaboratore.
• ROM (Read Only Memory): Memoria di sola lettura e permanente, al suo interno troviamo le istruzioni per le funzioni di base dell' elaboratore.

La Memoria di Massa o Secondaria si aggiunge alla memoria centrale per aumentare la capacità di memorizzazione dell'elaboratore e sono i dispositivi come i dischi magnetici (hard disk drive - HDD, Solid State Drive - SSD), dischi ottici (dvd) e memorie flash (schede di memoria - Memory Card, chiavetta USB - USB FLASH DRIVE)

Input/Output del calcolatore

Le Periferiche sono tutti i dispositivi hardware che fanno parte di un elaboratore. Si distinguono in:

• Periferiche di Input: Dispositivi che consentono l'inserimento nel computer dei dati e istruzioni (mouse, tastiera, scanner, webcam .... )
• Periferiche di Output: Dispositivi che consentono la comunicazione all'esterno dei dati finali(monitor, stampante, cuffie, casse .... )

INPUT OUTPUT TASTIERA CPU MONITOR MOUSE 1 STAMPANTE Memorie SCANNER CASSE ACUSTICHE MICROFONO FOTOCAMERA DIGITALE VIDEOCAMERA MODEM FAX MONITOR TV Videoproiettore MODEM

BUS del calcolatore

Il BUS è un canale attraverso cui diversi componenti elettronici (quali ad esempio le varie parti di un computer) dialogano fra loro. Si suddivide in tre parti:

• Dati: il bus sul quale transitano le informazioni, usufruibile da tutti i componenti del sistema, sia in scrittura sia in lettura.
• Indirizzi: il bus sul quale transitano gli indirizzi delle periferiche e delle celle di memoria dove andare a scrivere o a leggere le informazioni.
• Controlli: trasferisce i comandi tra le varie unità.

Scheda Madre del calcolatore

· La scheda madre è sicuramente la parte più importante del computer, è l'elemento d'integrazione che trasforma i diversi componenti in personal computer. è un circuito stampato di grandi dimensioni che contiene molte parti essenziali del computer e riunisce i componenti operativi del PC e controlla anche periferiche come stampanti, hard disk, CD-ROM e così via.

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