Matteo Baldoni Architetture degli Elaboratori 1
Corso di Corso di
Architettura degli Elaboratori Architettura degli Elaboratori
Introduzione:
linguaggi, livelli e macchine virtuali
Matteo Baldoni
Dipartimento di Informatica Università degli Studi di Torino C.so Svizzera, 185 – I-10149 Torino [email protected] http://www.di.unito.it/ ~baldoni
Matteo Baldoni Architetture degli Elaboratori
Chi sono e come contattarmi Chi sono e come contattarmi
Matteo Baldoni
Dipartimento di Informatica Università degli Studi di Torino Corso Svizzera, 185
I-10149 Torino (ITALY)
E-mail: [email protected]
URL: http://www.di.unito.it/ ~baldoni Tel.: +39 011 670 67 56
Fax.: +39 011 75 16 03
Pagina del corso:
http://www.di.unito.it/ ~baldoni/didattica/
Sono nato a Torino nel 1968, nel febbraio 1993 mi sono laureato in Scienze
dell’Informazione e nel febbraio 1998 sono diventato Dottore in Ricerca in Informatica. Dal luglio 1999 sono ricercatore in informatica presso il Dipartimento di Informatica dell’Università degli Studi di Torino.
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Bibliografia Bibliografia
✗
Andrew S. Tanenbaum.
Architettura dei computer, un approccio strutturato.
UTET Libreria, 2000.
€ 40,80.
✗
D. A. Patterson, J. L.
Hennessy. Architettura dei computer: un approccio quantitativo. Jackson Libri, 2001. € 51,50.
Il libro di testo
Altre letture
Andrew S.
Tanenbaum
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L`esame L`esame
✗
L'esame sarà scritto
✗
Per superare lo scritto è necessario studiare sul libro di testo (i lucidi che saranno messi a disposizione non lo sostituiscono)
✗
Stesse modaltà sia per il corso A che il corso B
✗
Il corso A è per chi ha il
cognome dalla lettera A alla
lettera K
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Ricordarsi che Ricordarsi che
✗
potete chiedermi ed
interrompermi se qualcosa non vi è chiaro o avete domande
✗
in genere sono buono e comprensivo ma ...
✗
se farete rumore o disturberete posso incavolarmi e ...
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Obiettivi del corso Obiettivi del corso
✗
Lo studio dell'architettura dei calcolatori
✗
Come è organizzato un calcolatore?
✗
Nel libro sono discussi:
✔
Pentium II
✔
UltraSPARC
✔
Java Chip
✗
Ma questo non è un corso
di hardware!!
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Livelli come astrazioni Livelli come astrazioni
✗ Un computer è una macchina programmabile, tuttavia esso non è direttamente utilizzabile da parte degli utenti poiché richiederebbe la conoscenza sull’organizzazione fisica della specifica macchina e del suo linguaggio macchina
✗ Ogni machina avrebbe le sue differenti caratteristiche
✗ Il linguaggio macchina è
estremamente complicato e non di facile gestione
Linguaggio Macchina
Utente
?
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Livelli come astrazioni Livelli come astrazioni
✗ In altre parole desideriamo astrarci dai dettagli fisici della macchina in oggetto e dal suo specifico linguaggio macchina
✗ L’idea è quella di realizzare al di sopra della macchina reale una macchina virtuale astratta che abbia le funzionalità desiderate e che sia facile da utilizzare per l’utente
✗ L’utente interagisce con la macchina virtuale, ogni comando viene poi tradotto nei
corrispondenti comandi sulla macchina fisica
✗ La macchina virtuale è realizzata mediante software (programmi)
traduzione in LM Software
Macchina Virtuale
Utente
Linguaggio Macchina
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Livelli come astrazioni Livelli come astrazioni
✗ La macchina virtuale viene realizzata in genere mediante il software di base:
✔ Sistema Operativo: file system, memoria, cpu, risorse ausiliarie, comunicazione
✔ Linguaggi e ambienti di
programmazione ad alto livello:
interpreti e compilatori
✗ Non vi sono limiti al numero e al tipo di macchine virtuali che possono essere realizzate
✗ In genere nelle macchine moderne sono strutturate su più livelli (struttura a cipolla)
traduzione in LM Software
Macchina Virtuale
Utente
Linguaggio Macchina traduzione
Software
Macchina Virtuale
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Livelli come astrazioni Livelli come astrazioni
✗ Un browser è un programma
✗ Un browser interpreta il linguaggio HTML e visualizza le pagine sullo schermo
✗ Per la visualizzazione delle pagine un browser che per farlo si
appoggia al software di base
✗ Il software di base si appoggia alla macchina fisica per realizzare effettivamente il “rendering” della pagina su video
traduzione in LM Software
Macchina Virtuale
Utente
Linguaggio Macchina traduzione
BROWSER
Macchina Virtuale
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Interpretazione Interpretazione
✗ Interprete (JavaScript, Scheme, Prolog): Interazione.
Più facile modificare un programma durante l'esecuzione
Sparc/Solaris
Apple Codice Sorgente
Interprete Sparc/Solaris
Interprete MacOS
Interprete Intel/GNU-Linux
Intel/GNU-Linux Intel/Windows
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Interpretazione Interpretazione
✗ Affinché le due persone di lingua diversa possano dialogare tra di loro (nel caso nessuna delle due conosca la lingua dell’altro) è necessario che qualcuno interpreti (traduca sul momento) quanto dice una persona nella propria lingua nella lingua di chi ascolta
✗ Si interpreta quando è necessario una stretta interazione, quando si desidera dialogare e non solo trasmettere un messaggio
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Traduzione o compilazione Traduzione o compilazione
✗ Compilazione (Pascal, C, Ada, C++): Efficienza di esecuzione. Il codice generato dal
compilatore può essere ottimizzato, perché la compilazione è fatta una sola volta
Compilatore Sparc/Solaris
Compilatore MacOS
Compilatore Intel/GNU-Linux
binario binario
binario
Intel/GNU-Linux Intel/Wind
Apple Sparc/Solaris Codice Sorgente
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Traduzione o compilazione Traduzione o compilazione
✗ La traduzione è adatta per comunicare messaggio, come ad esempio una lettera
✗ Anche per effettuare una traduzione è necessario
l’intervento di qualcuno che sia in grado di comprendere le frasi di un linguaggio e riportarle in un altro ma questo può operare in tempi separati rispetto la scrittura del messaggio e la sua lettura
✗ La lettura è più rapida e semplice, il traduttore ha senz’altro avuto tempo per meglio adattare il testo
✗ ma si penalizza l’interattività
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Soluzione mista: Java Soluzione mista: Java
✗ Soluzione mista (Java):Portabilità. Per eseguire un programma su macchine diverse è sufficiente implementare l'interprete del linguaggio intermedio, e non tutto il compilatore
Palm Compilatore
Java
bytecode
Interprete Java/Solaris
Interprete Java/MacOS
Interprete Java/GNU-Linux
Interprete
Java/PalmOS Intel/GNU-Linux
Intel/Wind
Apple Sparc/Solaris
Codice Sorgente
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Panoramica del corso Panoramica del corso
✗
Organizzazione strutturata del calcolatore
✗
Studieremo i livelli 0, 1, 2
✗
Nel secondo anno studierete il livello 3 e 4
✗
Nel primo e secondo trimestre avete
incominciato a studiare il
livello 5 (alcuni con me...)
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Panoramica del corso Panoramica del corso
✗
L'insieme di tipi di dati, operazioni e
caratteristiche di ogni livello si chiama
architetura
✗
Lo studio dei come progettare le parti di un sistema che sono visibili ai programmatori si chiama architettura dei calcolatori
✗
Architettura sinonimo di organizzazione
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Livelli di macchine Livelli di macchine
HARDWARE E SOFTWARE SONO
LOGICAMENTE
EQUIVALENTI
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Hardware
Hardware ≡ ≡ Software Software
✗
Potremmo anche simulare
l'hardware di un intero computer via software
✗
Un esempio è la 'vmware
workstation'
Una virtual machine che simula l'hardware di un PC!
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Hardware
Hardware ≡ ≡ Software Software
✗
Tale software permette di installare un sistema operativo
senza nessuna differenza con una
installazione su un vero
computer
GNU/Linux RedHat Windows 2000
