Architettura dei calcolatori
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L'architettura dei calcolatori, o più in generale dei sistemi elettronici digitali, è la maniera in cui sono collegati tra loro i componenti elementari.
Chi si occupa di architettura dei calcolatori ha il compito di costruire sistemi di elaborazione di diversa complessità (da una semplice scheda elettronica a un complesso sistema con grossa potenza di calcolo) mettendo insieme questi componenti elementari.
È anche importante sottolineare la differenza che intercorre tra elettronica e architettura dei calcolatori: l'elettronico ha il compito di costruire circuiti veloci ed efficienti, si occupa quindi di migliorare i "mattoni", i componenti elementari del sistema; l'architetto dei calcolatori ha invece il compito di ottenere le migliori prestazioni possibili (in termini di potenza di calcolo, costi in termini economici) assemblando in maniera efficiente i componenti elementari.
I "mattoni" che costituiscono un sistema di calcolo sono:
- porte logiche (and, not, or)
- generatori di segnali (ad es. clock)
Mettendo insieme le porte logiche, che sono tipicamente circuiti realizzati con diverse tecnologie elettroniche (CMOS, TTL, ECL) è possibile costruire le cosiddette macchine elementari che si dividono in macchine combinatorie e macchine sequenziali.
[modifica] Le macchine combinatorie
I circuiti (o macchine) combinatori possono essere modellati matematicamente con funzioni booleane di variabili booleane del tipo y = f(u) dove y è il vettore delle uscite del sistema e u è il vettore degli ingressi; come si nota dall'argomento della funzione f, i circuiti combinatori non sono dotati di stato, sono sistemi adinamici e quindi l'uscita del sistema in un istante t dipende solo dall'ingresso applicato al sistema nello stesso istante e non dagli ingressi precedentemente applicati (supponendo per semplicità che non ci siano ritardi di propagazione tra ingresso e uscita). Le macchine combinatorie elementari sono le seguenti:
- multiplexer
- demultiplexer
- decodificatori
- sommatori, divisori, moltiplicatori
[modifica] Le macchine sequenziali
Le macchine sequenziali invece sono sistemi del tipo y = f(x,u) dove y è il vettore delle uscite, u è il vettore degli ingressi e x è il vettore degli stati. Quindi una macchina sequenziale è un sistema dinamico, la cui uscita in un generico istante dipende sia dall'ingresso sia dallo stato del sistema in quell'istante. Le macchine sequenziali fondamentali sono:
