1. Introduzione all'Architettura di Von Neumann
L'Architettura di Von Neumann è un modello teorico di computer digitale ideato dal matematico John von Neumann nel 1945. La sua intuizione principale è stata quella di memorizzare sia i dati che le istruzioni dei programmi all'interno della stessa identica memoria centrale (principio del programma memorizzato).
2. I Componenti Principali del Sistema
Il modello si compone di sottosistemi interconnessi che cooperano per l'esecuzione dei calcoli:
- CPU (Central Processing Unit): Il "cervello" del computer, a sua volta suddiviso in ALU (Unità Aritmetico-Logica per i calcoli) e CU (Unità di Controllo che dirige il flusso delle operazioni).
- Memoria Centrale (RAM): Conserva sia i dati elaborati sia le istruzioni del software in esecuzione tramite celle indirizzabili.
- Dispositivi di I/O (Input/Output): Interfacce per la comunicazione con il mondo esterno (tastiera, monitor, memorie di massa).
- Bus di Sistema: Canali fisici di comunicazione (Bus Dati, Bus Indirizzi e Bus di Controllo) che collegano CPU e memoria.
Il Collo di Bottiglia (Von Neumann Bottleneck): Poiché dati e istruzioni condividono lo stesso bus e la stessa memoria, la CPU non può leggere un'istruzione e scrivere/leggere un dato nello stesso istante, limitando la velocità massima teorica del sistema.
3. Simulatore del Ciclo Fetch-Decode-Execute
Seleziona un'istruzione dal menu a tendina ed esegui la simulazione per vedere i passaggi che la CPU compie al suo interno.
vonneumann@nexus-ide:~
CPU Cycle Simulator
> Seleziona un'istruzione per avviare la simulazione del ciclo macchina...