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CONSIGLIATO DA LIBRINFORMATICA
Introduzione all'architettura dei calcolatori - seconda edizione
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| Editore | Mc Graw Hill |
| Autore | Hamacher Carl ; Vranesic Zvonko ; Zacky Safwat |
| Titolo originale | Computer organization - fifth edition |
| Editore originale | Mc Graw Hill |
| Collana | Istruzione scientifica |
| Pagine | 664 |
| Volumi | 1 |
| Livello | Avanzato |
| Lingua | Italiano |
| Data pubblicazione | 01 - 2007 |
| ISBN | 8838663734 |
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| Prezzo di copertina | Sconto | Prezzo Librinformatica |
| Euro 35,00 | 10% | Euro 31,50 |
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Presentazione della seconda edizione italiana XIII
1 Introduzione al Calcolatore 1
1.1 Famiglie di Calcolatori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2 Componenti Funzionali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.1 Unita' di Ingresso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.2.2 Unita' di Memoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.2.3 Unita' Aritmetica-Logica . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2.4 Unita' di Uscita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.2.5 Unita' di Controllo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.3 Concetti Operativi di Base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.4 Scopo e Funzione del Bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.5 Sistema Operativo e Programma . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.6 Considerazioni di Efficienza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.6.1 Ciclo di Clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.6.2 Equazione di Prestazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.6.3 Processori Avanzati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.6.4 Frequenza di Clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.6.5 Istruzioni CISC e RISC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.6.6 Funzioni del Compilatore . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.6.7 Stima di Efficienza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.7 Calcolatore Multiprocessore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
1.8 Terminologia Fondamentale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
1.9 Breve Storia del Calcolatore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
1.9.1 Premesse e Precursori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
1.9.2 Nascita e Primi Passi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
1.9.3 Prima Generazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
1.9.4 Seconda Generazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
1.9.5 Terza Generazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
1.9.6 Quarta Generazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
1.9.7 Oltre la quarta Generazione . . . . . . . . . . . . . . . . 39
1.9.8 Tendenze di Fondo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
1.10 Osservazioni Conclusive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2 Elementi di Logica 43
2.1 Funzioni Logiche Fondamentali . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.2 Sintesi di Funzioni Logiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.2.1 Sintesi Intuitiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.2.2 Forma Canonica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.3 Sintesi in Forma Minima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
2.3.1 Metodo di Karnaugh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
2.3.2 Condizione di Indifferenza . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
2.4 Sintesi con Porte Universali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
2.5 Tecnologia Microelettronica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
2.5.1 Tecnologia CMOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
2.5.2 Ritardo di Propagazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
2.5.3 Vincoli di Fan-in e Fan-out . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
2.5.4 Porta tri-State (o in Alta Impedenza) . . . . . . . . . . . . 80
2.5.5 Circuito Integrato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
2.6 Bistabili e Flip-Flop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
2.6.1 Bistabile Asincrono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
2.6.2 Bistabile Sincrono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
2.6.3 Flip-Flop Master-Slave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
2.6.4 Flip-Flop Edge-Triggered . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
2.6.5 Flip-Flop di Tipo T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
2.6.6 Flip-Flop di Tipo JK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
2.6.7 Flip-Flop con Preset e Clear . . . . . . . . . . . . . . . . 95
2.7 Registro Seriale-Parallelo (Ser.-Par. Register) . . . . . . . . . . . 96
2.8 Contatore Binario (Binary Counter) . . . . . . . . . . . . . . . . 99
2.9 Decodificatore (Decoder) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
2.10 Multiplatore (Multiplexer) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
2.11 Componenti Programmabili (FPGA) . . . . . . . . . . . . . . . . 105
2.12 Osservazioni Conclusive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
3 Elementi di Aritmetica 109
3.1 Numero Intero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
3.1.1 Codifica del Numero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
3.1.2 Addizione Naturale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
3.1.3 Addizione Algebrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
3.1.4 Evento di Trabocco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
3.1.5 Altre Operazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
3.2 Unita' Funzionale Aritmetica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
3.2.1 Addizionatore e Sottrattore . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
3.2.2 Unita' Aritmetica-Logica . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
3.3 Numero Frazionario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
3.3.1 Codifica in Virgola Fissa . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
3.3.2 Virgola Mobile IEEE 754 . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
3.3.3 Operazioni Fondamentali . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
3.4 Conversione da Decimale a Binario . . . . . . . . . . . . . . . . 139
3.5 Osservazioni Conclusive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
4 Istruzioni Macchina 143
4.1 Modello Base di Processore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
4.2 Memoria del Calcolatore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
4.2.1 Codifica di Carattere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
4.2.2 Nozioni Preliminari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
4.2.3 Indirizzamento di Byte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
4.2.4 Ordinamento di Byte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
4.2.5 Allineamento di Parola . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
4.2.6 Dati Numerici e Testuali . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
4.2.7 Operazioni di Memoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
4.3 Istruzioni Macchina di Base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
4.3.1 Trasferimento di Registro . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
4.3.2 Notazione Simbolica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
4.3.3 Modelli di Istruzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
4.3.4 Esecuzione Sequenziale . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
4.3.5 Esecuzione con Salto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
4.3.6 Bit di Esito o Condizione . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
4.3.7 Calcolo di Indirizzo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
4.4 Modi di Indirizzamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
4.4.1 Costante e Variabile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
4.4.2 Modo Indiretto e Puntatore . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
4.4.3 Modo con Indice e Vettore . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
4.4.4 Modo Relativo (a PC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
4.4.5 Altri Indirizzamenti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
4.5 Istruzioni di Ingresso e Uscita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
4.5.1 Interazione con Periferica . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
4.5.2 Operazioni di Ingresso e Uscita . . . . . . . . . . . . . . 184
4.6 Istruzioni per Dati Dinamici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
4.6.1 Gestione di Pila . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
4.6.2 Gestione di Coda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
4.7 Altre Istruzioni Macchina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
4.7.1 Istruzioni Logiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
4.7.2 Scorrimento e Rotazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
4.7.3 Moltiplicazione e Divisione . . . . . . . . . . . . . . . . 198
4.7.4 Istruzioni Speciali e Privilegiate . . . . . . . . . . . . . . 200
4.8 Osservazioni Conclusive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
5 Linguaggio Macchina 203
5.1 Linguaggio Assemblatore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
5.1.1 Direttive di Assemblatore . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
5.1.2 Assemblaggio ed Esecuzione . . . . . . . . . . . . . . . . 211
5.1.3 Notazione per i Numeri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
5.1.4 Sintassi di GNU Assembler (GAS) . . . . . . . . . . . . . 213
5.2 Gestione di Sottoprogramma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
5.2.1 Annidamento e Pila . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
5.2.2 Passaggio di Parametri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
5.2.3 Area di Attivazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
5.3 Esempi di Programma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
5.3.1 Prodotto Scalare di Vettori . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
5.3.2 Ordinamento di Stringa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
5.3.3 Lista Concatenata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
5.4 Codifica Numerica di Istruzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
5.5 Osservazioni Conclusive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
6 Linguaggio Macchina M68000 253
6.1 Registri e Indirizzamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
6.1.1 Struttura dei Registri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
6.1.2 Modi di Indirizzamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
6.2 Tipi di Istruzione Macchina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
6.3 Linguaggio Macchina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
6.3.1 Sintassi GAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
6.3.2 Sintassi Nativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
6.4 Controllo del Flusso di Esecuzione . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
6.4.1 Bit di Esito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
6.4.2 Istruzioni di Salto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
6.5 Istruzioni di Ingresso e Uscita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
6.6 Pila e Sottoprogramma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
6.7 Istruzioni Logiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
6.8 Esempi di Programma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
6.8.1 Prodotto Scalare di Vettori . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
6.8.2 Ordinamento di Stringa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
6.8.3 Lista Concatenata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
6.9 Osservazioni Conclusive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
7 Linguaggio Macchina IA-32 291
7.1 Registri e Indirizzamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
7.1.1 Struttura dei Registri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
7.1.2 Modi di Indirizzamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
7.2 Tipi di Istruzione Macchina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
7.2.1 Programma di Esempio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
7.2.2 Codifica di Istruzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
7.3 Linguaggio Macchina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313
7.4 Controllo del Flusso di Esecuzione . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
7.4.1 Bit di Esito e Salto Condizionato . . . . . . . . . . . . . . 315
7.4.2 Istruzione di Confronto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
7.4.3 Salto Incondizionato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
7.5 Istruzioni Logiche e Scorrimento-Rotazione . . . . . . . . . . . . 319
7.5.1 Operazioni Logiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
7.5.2 Scorrimento e Rotazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
7.6 Istruzioni di Ingresso e Uscita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
7.6.1 Spazio di I / O Unificato con Memoria . . . . . . . . . . . 321
7.6.2 Spazio di I / O Separato da Memoria . . . . . . . . . . . . 322
7.7 Trasferimento di Blocco di Dati . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
7.8 Gestione di Sottoprogramma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
7.9 Altri Tipi di Istruzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331
7.9.1 Moltiplicazione e Divisione . . . . . . . . . . . . . . . . 331
7.9.2 Istruzioni Multimediali Estese (MMX) . . . . . . . . . . 335
7.9.3 Istruzioni di Tipo Vettoriale (SIMD) . . . . . . . . . . . . 335
7.10 Esempi di Programma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336
7.10.1 Prodotto Scalare di Vettori . . . . . . . . . . . . . . . . . 336
7.10.2 Ordinamento di Stringa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336
7.10.3 Lista Concatenata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337
7.11 Osservazioni Conclusive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340
8 Sistema di Ingresso e Uscita 343
8.1 Accesso a Dispositivo di I / O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
8.2 Tecnica di Interruzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
8.2.1 Circuito di Interruzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352
8.2.2 Controllo di Interruzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354
8.2.3 Gestione di Dispositivi Multipli . . . . . . . . . . . . . . 356
8.2.4 Controllo della Richiesta . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
8.2.5 Concetto di Eccezione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363
8.2.6 Interruzione e Sistema Operativo . . . . . . . . . . . . . . 366
8.3 Esempi di Processore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
8.3.1 Processore M68000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
8.3.2 Processore IA-32 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371
8.4 Tecnica di DMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
8.4.1 Funzionamento di DMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377
8.4.2 Arbitraggio del Bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381
8.5 Struttura e Funzionamento del Bus . . . . . . . . . . . . . . . . . 385
8.5.1 Bus Sincrono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386
8.5.2 Trasferimento Multiciclo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390
8.5.3 Bus Asincrono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392
8.5.4 Discussione sul Bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396
8.6 Interfaccia di I / O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396
8.6.1 Porta Parallela . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398
8.6.2 Porta Seriale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407
8.7 Bus e Porta di I / O Standard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409
8.8 Osservazioni Conclusive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412
9 Sistema di Memoria 415
9.1 Concetti Fondamentali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415
9.2 Memoria RAM a Semiconduttori . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419
9.2.1 Componente di Memoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420
9.2.2 Memoria Statica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422
9.2.3 Memoria Dinamica Asincrona . . . . . . . . . . . . . . . 425
9.2.4 Memoria Dinamica Sincrona . . . . . . . . . . . . . . . . 428
9.2.5 Memoria SDRAM Veloce . . . . . . . . . . . . . . . . . 432
9.2.6 Banco di Memoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432
9.2.7 Considerazioni sulla Memoria . . . . . . . . . . . . . . . 434
9.3 Memoria a sola Lettura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436
9.3.1 Memoria ROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437
9.3.2 Memoria PROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438
9.3.3 Memoria EPROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439
9.3.4 Memoria EEPROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439
9.3.5 Memoria Flash . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440
9.4 Velocita' Capacita' e Costo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441
9.5 Memoria Cache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444
9.5.1 Schema di Indirizzamento . . . . . . . . . . . . . . . . . 448
9.5.2 Algoritmo di Sostituzione . . . . . . . . . . . . . . . . . 454
9.5.3 Esempio di Indirizzamento . . . . . . . . . . . . . . . . . 456
9.5.4 Esempi di Cache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461
9.5.5 Memoria Associativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465
9.6 Considerazioni di Prestazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466
9.6.1 Memoria Interallacciata . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467
9.6.2 Guadagno di Prestazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470
9.6.3 Integrazione con il Processore . . . . . . . . . . . . . . . 474
9.6.4 Altre Migliorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475
9.7 Memoria Virtuale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 478
9.7.1 Unit`a di Gestione di Memoria . . . . . . . . . . . . . . . 478
9.7.2 Traduzione di Indirizzo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479
9.8 Gestione della Memoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486
9.9 Memoria di Massa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487
9.9.1 Disco Magnetico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487
9.9.2 Altre Tecnologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492
9.10 Osservazioni Conclusive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493
10 Struttura del Processore 495
10.1 Concetti Fondamentali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495
10.1.1 Modello di Processore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 496
10.1.2 Unita' di Calcolo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498
10.1.3 Trasferimento di Registro . . . . . . . . . . . . . . . . . 501
10.1.4 Operazione Aritmetica e Logica . . . . . . . . . . . . . . 503
10.1.5 Caricamento di Parola . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505
10.1.6 Memorizzazione di Parola . . . . . . . . . . . . . . . . . 509
10.1.7 Ottimizzare il Trasferimento . . . . . . . . . . . . . . . . 509
10.2 Esecuzione di Istruzione Completa . . . . . . . . . . . . . . . . . 511
10.2.1 Istruzione Sequenziale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 511
10.2.2 Istruzione di Salto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513
10.3 Struttura con Bus Multipli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514
10.4 Controllo di Tipo Cablato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517
10.4.1 Unit`a di Controllo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517
10.4.2 Processore Completo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 521
10.5 Controllo Microprogrammato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 523
10.5.1 Struttura di Microistruzione . . . . . . . . . . . . . . . . 527
10.5.2 Tecnica di Sequenziamento - I . . . . . . . . . . . . . . . 530
10.5.3 Tecnica di Sequenziamento - II . . . . . . . . . . . . . . . 534
10.5.4 Campo di Microindirizzo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538
10.5.5 Prelievo Anticipato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542
10.5.6 Emulazione di Istruzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542
10.6 Notazione Simbolica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 544
10.7 Osservazioni Conclusive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 547
11 Introduzione al Pipelining 553
11.1 Concetti Fondamentali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553
11.1.1 Ruolo della Memoria Cache . . . . . . . . . . . . . . . . 556
11.1.2 Analisi della Prestazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . 557
11.2 Conflitto di Dato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562
11.2.1 Anticipo di Operando . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564
11.2.2 Riordino di Codice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 565
11.2.3 Effetti Collaterali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 569
11.3 Considerazioni sulla Prestazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570
11.3.1 Interazione con Cache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 571
11.3.2 Numero di Stadi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 574
11.4 Osservazioni Conclusive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 575
12 Famiglie di Processori 577
12.1 Famiglie Motorola 680X0 e ColdFire . . . . . . . . . . . . . . . 579
12.1.1 Processore 68020 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 579
12.1.2 Migliorie in 68030 e 68040 . . . . . . . . . . . . . . . . 583
12.1.3 Processore 68060 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583
12.1.4 Famiglia ColdFire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 584
12.2 Famiglia Intel IA-32 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 584
12.2.1 Segmentazione di Memoria . . . . . . . . . . . . . . . . 585
12.2.2 Modalit`a a 16 Bit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 590
12.2.3 Processori 80386 e 80486 . . . . . . . . . . . . . . . . . 590
12.2.4 Processore Pentium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 591
12.2.5 Processore Pentium Pro . . . . . . . . . . . . . . . . . . 593
12.2.6 Processori Pentium II e III . . . . . . . . . . . . . . . . . 594
12.2.7 Processore Pentium 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595
12.2.8 Processore AMD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 596
12.3 Osservazioni Conclusive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 596
A Codifica di Informazione 599
A.1 Codice Decimale BCD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 599
A.2 Codici ASCII e EBCDIC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 600
A.3 Segnalazione di Errore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 600
A.4 Confronto tra Codici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605
A.5 Osservazioni Conclusive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605
B Elenco delle Istruzioni Macchina M68000 607
B.1 Codifica di Istruzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607
B.2 Istruzioni Fondamentali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607
B.2.1 Elenco Generale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 610
B.2.2 Istruzioni di Salto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 624
B.3 Altri Tipi di Istruzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625
B.3.1 Istruzioni di Esame di Bit . . . . . . . . . . . . . . . . . 625
B.3.2 Trasferimento di Blocco . . . . . . . . . . . . . . . . . . 626
B.3.3 Istruzioni Speciali e Privilegiate . . . . . . . . . . . . . . 626
B.4 Osservazioni Conclusive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 630
C Elenco delle Istruzioni Macchina IA-32 633
C.1 Codifica di Istruzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 633
C.1.1 Formato Generale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 633
C.1.2 Modi di Indirizzamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635
C.2 Istruzioni Fondamentali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 638
C.2.1 Elenco Generale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 638
C.2.2 Salto Condizionato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 646
C.2.3 Salto Incondizionato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 646
C.3 Uso dei Codici di Prefisso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 646
C.4 Altri Tipi di Istruzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 648
C.4.1 Manipolazione di Stringa . . . . . . . . . . . . . . . . . . 648
C.4.2 Virgola Mobile MMX e SSE . . . . . . . . . . . . . . . . 649
C.4.3 Istruzioni Speciali e Privilegiate . . . . . . . . . . . . . . 650
C.5 Modalit`a di Esecuzione a 16 Bit . . . . . . . . . . . . . . . . . . 651
C.6 Esempio di Programma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 651
C.7 Osservazioni Conclusive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 656
Bibliografia 657
Indice analitico 659
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