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Modello di Von Neumann
Modello di Von Neumann

 

Modello di Von Neumann

I calcolatori moderni hanno in comune un modello fondamentale di macchina chiamato modello di Von Neumann. Questo modello di macchina è nato nel 1946 e fu ideato da John Von Neumann.


John von Neumann (1903-1957) è stato l'inventore dell'EDVAC (Electronic Discrete Variables
Automatic Computer), la prima macchina digitale programmabile tramite un software.
Il modello logico, utilizzato ancora oggi, porta il suo nome.

Il fulcro di questo modello è il programma ossia la descrizione formalizzata di un algoritmo espressa in un linguaggio di programmazione. La stessa macchina può eseguire diversi programmi e quindi risolvere diversi problemi, è una macchina polifunzionale.


In questo modello ci sono varie unità:

Tramite questo modello è possibile schematizzare le diverse operazioni che vengono svolte durante un ciclo di calcolo o di elaborazione:

Il modello funziona seguendo due fasi:

  1. Il caricamento del programma (load time) che viene prelevato dall'unità di ingresso e registrato in memoria.
  2. L'esecuzione del programma (run time), ossia il programma viene eseguito per opera della CPU che interpreta in sequenza le istruzioni ed attiva opportunamente le altre unità.


Schema Logico Base di una ALU

Le caratteristiche principali di una CPU sono:

Produtt.NomeAnnoDati ALUIndirizziClockN. Trans.GateMIPS
Intel400419714 bit12 bit0,74 MHz2.30010 µm0,07
Intel800819728 bit14 bit0,80 MHz3.50010 µm0,05
Intel,Amd808019748 bit16 bit2 MHz4.5006 µm0,33
ZilogZ8019768 bit16 bit3 MHz6.0006µm
Intel,Amd8086197816 bit20 bit8 MHz29.5003 µm0,66
Motorola68000198016 bit 8 MHz40.000 1,0
Intel,Amd80286198216 bit24 bit12,5 MHz134.0001,5 µm2,66
Intel,Amd80386198532 bit32 bit33 MHz275.0001 µm9,9
Intel,Amd80486198932 bit32 bit66 MHz1,2 Milioni0,8 µm54
IntelPentium199332 bit32 bit90 MHz3,2 Milioni0,6 µm150
AmdK5199632 bit32 bit100 MHz 350 nm
IntelPentium II199732 bit32 bit266 MHz7,5 Milioni350 nm350
AmdK6199732 bit32 bit300 MHz 250 nm
IntelPentium III199932 bit36 bit600 MHz9,6 Milioni180 nm2.054
IntelPentium IV200032 bit 1,3 GHz42 Milioni180 nm3.800
AmdK7-Sempron2004 2,3 GHz 180 nm
IntelCore 2 E6300200664 bit 2,4 GHz 65 nm
IntelCore 2 E7200200764 bit 3,3 GHz 45 nm
IntelCore i5200964 bit 3,4 GHz 22 nm

Nella colonna gate viene indicata la dimensione media del gate di ogni singolo transistor, in pratica la larghezza dei conduttori che collegano l'un l'altro i componenti della cpu. Per avere un'idea delle dimensioni specificate basti considerare che un capello è quasi 80 µm, lo spessore del foglio di alluminio da cucina (domopack) è circa 12 µm, un globulo rosso umano è circa 7 µm, il virus dell'HIV è grande circa 120 nm.



 
 Federico Faggin è nato a Isola Vicentina (VI) il 1° dicembre 1941, dopo essersi diplomato perito radiotecnico nel 1960, iniziò ad occuparsi di calcolatori presso la Olivetti di Borgolombardo, contribuendo alla progettazione e poi dirigendo il progetto di un piccolo computer elettronico digitale a transistor e memoria magnetica.
Nel 1965 si laureò in fisica con il massimo dei voti e la lode presso l'università di Padova, dove ottenne subito l'incarico di assistente. Venne quindi assunto, nel 1967, dalla SGS-Fairchild ad Agrate Brianza, dove sviluppò la prima tecnologia di processo per la fabbricazione di circuiti integrati MOS (Metal Oxide Semiconductor). L'anno dopo vene inviato, come ricercatore a Palo Alto in California.

Nel 1970 passò alla Intel, una società che allora produceva memorie per computer. Qui coordinò un gruppo di tecnici ed ingegneri, tra cui Marcian Edward Hoff Jr. e Stanley Mazer, e con le sue intuizioni avviò un cambiamento epocale nel mondo progettando e realizzando il primo microprocessore (Intel 4004) che su una piastrina di silicio di 12 mm2 (soprannominata miracle chip) conteneva ben 2.250 transistor.
Continuò a lavorare presso Intel fino alla progettazione dell'8080, il microprocessore a 8 bit che ha segnato l'inizio dell'era dei personal computer.

Divergenze con la Intel (la quale continuava a pensare che dovessero essere le memorie l'oggetto principale della sua produzione) lo portarono poi a fondare nel 1974 una sua società, la Zilog, che nel 1976 iniziò a produrre il rivoluzionario Z80, il più longevo microprocessore di tutti i tempi. Si noti che Faggin aveva disegnato a mano lo schema dello Z80 (oltre 6.000 transistor), come del resto tutti i suoi progetti precedenti, perché si era ancora molto lontani dai tempi del CAD (Computer Aided Design). L'immediata, ma debole, risposta della Intel fu l'8085, un miglioramento dell'8080 capace di andare a 3MHz, che però pur con il marchio Intel, non sfondò mai nel mercato perché non era... Z80 compatibile! E questo Intel non glielo perdonerà mai, contestandogli anche la paternità del 4004, al cui interno però rimasero incise le sue iniziali F.F.
 






















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