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Il modello di Von Neumann

Serena

Created on February 12, 2026

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Transcript

Il modello di Von Neumann

Il modello di Von Neumann è un’architettura calcolatore che descrive come sono organizzati e collegati i componenti interni di un computer,essa è un idea rivoluzionaria proposta nel 1945 dal matematico ungherese-americano John von Neumann.In questo modello istruzioni e dati risiedono nella stessa memoria. Prima di questa invenzione i computer seguivano un programma specifico
2. Memoria centrale - contiene sia dati che istruzioni - è organizzata in celle numerate - ogni cella può contenere un valore o un ‘istruzione

Componenti principali

1.CPU (Central Processing Unit) È il “cervello” del computer e si divide in : -ALU (Arithmetic Logic Unit) 🖱️esegue operazioni aritmetiche 🖱️esegue operazioni logiche -CU (control Unit) ❕interpreta le istruzioni ❕coordina tutte le operazioni ❕controlla il flusso dei dati tra memoria e ALU - registri ⌨️piccole memorie velocissime interne alla CPU ⌨️ex: accumulatore —> memorizza risultati temporanei
3. Dispositivi di Input -permettono di inserire dati nel sistema (es. tastiera , mouse ,ecc..)
4. Dispositivi di Output -permettono di visualizzare o ricevere risultati (es.stampante ,ecc..)
il ciclo di esecuzione ( fetch - decode - execute )

Il computer per funzionare segue un ciclo continuo chiamato ciclo macchina 1. Fetch (preleva) -la CPU legge dalla memoria l’istruzione indicata dal Program Counter -L’istruzione viene caricata nel registro istruzione. -Il Program Counter viene aggiornato 2.Decode (Decodifica) - la CU interpreta l’istruzione e determina quale operazione deve essere eseguita

3.Execute (Esecuzione) - L’ALU esegue l’operazione richiesta -se si necessita, vengono scritti o letti i dati in memoria -il risultato viene memorizzato 🖱️ il ciclo ricomincia con la prossima istruzione
Il limite del modello di Von Neumann : il “ collo di bottiglia “
Cosa accade?

Nel modello di Von Neumann Dati e Istruzione sono nella stessa memoria e il CPU e la memoria comunicano tramite un unico bus ☁️ il bus è il “canale” che trasporta informazioni tra CPU e memoria Il problema nasce perché la CPU può fare una sola operazione di trasferimento alla volta ( o legge un’istruzione o legge/scrive un dato) e non può fare 2 cose contemporaneamente.

Ricordando il ciclo di esecuzione ( fetch , decode , execute ) durante execute la CPU deve : ☁️ leggere dati dalla memoria ☁️ scrivere risultati in memoria - mentre ciò accade il bus è già occupato per prendere la prossima istruzione, creando così una coda di attesa, limitando la velocità della CPU e sprecando la potenza del CPU

Perché è così importante?

🎧 È alla base di quasi tutti i computer moderni 🖱️ Introduce il concetto di programma memorizzato ☁️ Permette la programmazione software flessibile ⌨️ È il fondamento dell’informatica moderna