MODULO 01

Come è fatto un computer e come

ragiona

MODULO 01Unità didattica 02

Guardiamo dentro la scatola: l’hardware

In questa lezione impareremo:

a conoscere le parti che permettono a conoscere le parti che permettono a un computer di elaborare e di a un computer di elaborare e di memorizzare i datimemorizzare i dati

che cos’è la CPUche cos’è la CPU che cosa sono le memorie RAM, che cosa sono le memorie RAM,

ROM, cacheROM, cache che cosa sono le memorie centrali, che cosa sono le memorie centrali,

di massa, USBdi massa, USB

La scheda madre di un computer

La scheda madre è una scheda formata da chip (circuiti integrati elettronici)

Contiene l’unità centrale di elaborazione (CPU), le memorie e gli slot (prese) per le schede di espansione con le quali possiamo collegare le periferiche

La scheda madre di un computer

Come ragiona il computer Un computer è formato da circuiti elettronici in grado di

comprendere soltanto due valori diversi, “acceso” o “spento”. È acceso quando passa l’energia elettrica, spento quando non passa

Sono proprio questi due stati (acceso/spento) che costituiscono l’informazione più elementare che un computer è in grado di comprendere

Tale informazione elementare prende il nome di bit. Quando passa corrente il circuito comprende 1, altrimenti

interpreta tale stato come 0

Come ragiona il computer I caratteri alfabetici, i numeri e i caratteri della

punteggiatura (, ; . : - ecc.) vengono memorizzati nel computer come sequenza di Byte

La tabella ASCII (American Standard Code for Information Interchange) contiene per ogni lettera (a, b, c, … A, B, C, …), numero (1, 2, 3, 4, … 0) o carattere speciale (%, ?, !, £, $, & …), un relativo codice, che va da 0 a 255

Come ragiona

il compute

rLa tabella ASCII

proposta mostra per ogni carattere (colonna azzurra) il relativo codice espresso sia in decimale (colonna gialla) che in binario (colonna bianca)

Le memorieLe memorie presenti in un computer

possono essere suddivise in:• memorie centrali o principali (main

memory)

• memorie di massa

• memorie USB

Le memorie: la capacità Le memorie possiedono una capacità che si esprime in

Byte Scala di equivalenza:

• 1 Byte equivale a 8 bit;• 1 “chilo” Byte (1 KByte) equivale a 1024 Byte;• 1 “mega” Byte (1 MByte) equivale a 1024 KByte;• 1 “giga” Byte (1 GByte) equivale a 1024 MByte; • 1 “tera” Byte (1 TByte) equivale a 1024 GByte. • 1 “peta” Byte (1 Pbyte) equivale a 1024 Tbyte)

Le memorie: la capacità Scala di equivalenza approssimata al Byte:

• 1 Kbyte equivale a circa 1.000 Byte• 1 MByte equivale a circa 1.000.000 (un milione)

Byte• 1 GByte equivale a circa 1.000.000.000 (un

miliardo) Byte• 1 TByte equivale a circa 1.000.000.000.000 (mille

miliardi) Byte • 1 Pbyte equivale a circa 1.000.000.000.000.000

(un milione di miliardi) Byte

Le memorie principali Vengono anche chiamate memorie centrali Contengono un numero limitato di informazioni Si dividono in:

• memoria RAM (Random Access Memory), cioè memoria ad accesso casuale, consente sia la scrittura che la lettura dei dati in essa contenuti

• memoria ROM (Read Only Memory), cioè memoria di sola lettura, consente soltanto la lettura dei dati in essa contenuti

• memoria Cache

Memoria RAMLa RAM (Random Access

Memory) è la memoria che contiene i dati e i programmi in corso di esecuzione

E’ di tipo volatile, significa che perde il suo contenuto quando il computer viene spento

Memoria ROM La ROM (Read Only memory) è una

memoria di sola lettura. Contiene un programma che permette di “accendere” il computer, chiamato BIOS (Basic Input Output System)

Cache memoryLa memoria cache (termina che deriva dalla

lingua francese e che significa nascosto) svolge un compito di memorizzazione temporanea dei dati. Coadiuva la CPU nella comunicazione con la memoria RAM

Le memorie di massaLe memorie di massa hanno lo scopo di

conservare i programmi e i dati in modo permanente

Le memorie di massa più diffuse sono collocate all’interno del case (memorie interne)

Le memorie di massa che possono essere collegate esternamente al computer, vengono chiamate memorie esterne

Le memorie di massa

Le memorie di massa si presentano in moltissimi formati, che vanno dai meno recenti floppy disk fino ai nuovissimi blu-ray disk. Quasi tutti sono composti da dischi estraibili, eccezion fatta per i dischi fissi o dischi rigidi (hard disk)

Gli strumenti per la lettura e scrittura su queste memorie si chiamano Drive

Le memorie di massaI Dischi Fissi

Sono collocati all’interno del case e non sono normalmente estraibili né visibili dall’esterno

I primi modelli avevano una capacità di pochi MByte, mentre i modelli più attuali fino ad alcuni TByte

Normalmente ogni PC ne contiene uno solo ma è possibile aggiungerne anche qualche altro

Le memorie di massaDVD (Digital Versatile Disk)

Vengono usati soprattutto per memorizzare film in formato digitale ma possono contenere anche i normali file. Hanno una capacità che varia da 4,7GB a 17GB

La scrittura dei dati avviene con uno strumento chiamato masterizzatore

Le memorie di massaCD (Compact Disk)

Hanno una capacità di 700MB e si dividono in: CD-ROM. La sigla ROM (Read Only Memory)

indica il fatto che i dati, una volta scritti, sono indelebili e potranno essere soltanto letti

CD-R. La sigla R (wRitable) indica che sono scrivibili una sola volta

CD-RW. La sigla RW (ReWritable) indica che sono riscrivibili

Le memorie di massaFloppy Disk

Sono riscrivibili, ma possono contenere soltanto 1,44 MB

Il foro indicato serve per proteggere il disco da scrittura nel caso si volessero preservare dei dati importanti da cancellazioni accidentali

Non sono più utilizzati

Le memorie di massaZIP disk

Esteticamente assomigliano ai floppy disk

Sono dischi estraibili ma necessitano di uno strumento apposito per la lettura e scrittura

Esistono in due formati da 250MB e 700MB

Memorie di massaBlu-ray Disk

Sono esteticamente del tutto simili a i CD e ai DVD

Vengono usati soprattutto per memorizzare film ad alta definizione

Hanno una capacità che varia dai 54 GB ai 200GB

Le memorie USBRappresentano una tipologia di

memorie estraibili collegate con la porta USB del computer

Le principali sono le seguenti:

• Pen Drive

• Hard Disk USB

• Solid State Disk

• Jet Flash

Le memorie USBPen Drive

Vengono anche chiamate chiavette

Hanno dimensioni ridotte (come una piccola penna) che possono essere collegate per mezzo della presa USB

Hanno una capacità che varia da 256MB a 8GB

Le memorie USBHard disk USB

Sono hard disk collegabili alla presa USB

Hanno una dimensione maggiore rispetto alle chiavette.

Sono più lenti delle pen drive ma molto più capienti

Hanno una capienza nell’ordine dei GBytes

Le memorie USBSolid state Disk

Memorie USB dalle altissime capacità di memoria (fino a 200GB)

Utilizzano la tecnologia solid state per creare delle memorie dalle dimensioni ridottisime

Le memorie USBJet Flash

Sono simili alle più comuni pen Drive

Hanno uno spessore di pochi millimetri

Il funzionamento di una CPU Il computer funziona grazie ad un programma La CPU durante il suo funzionamento, non fa altro che

eseguire le istruzioni di un programma Il programma è formato da istruzioni scritte attraverso

un linguaggio apposito, chiamato linguaggio macchina, composto da istruzioni scritte in forma binaria

La CPU è in grado di eseguire milioni di istruzioni al secondo e, in base al tipo di istruzione, incarica altri dispositivi di eseguire alcuni compiti

Il funzionamento di una CPUSe viene impartito al computer il

comando di stampare un documento, la CPU incarica la periferica di eseguire la stampa, quindi i dati vengono letti dall’unità a disco e inviati attraverso il bus alla periferica desiderata

L’utente effettua pertanto solo un click e al resto penserà la CPU

Il funzionamento di una CPUVediamo ora i dispositivi coinvolti nell’operazione di stampa

1) L’unità di controllo (UC) riceve il comando di stampa di un documento dalla periferica di input (mouse o tastiera).

2) L’UC esegue il programma necessario a effettuare il procedimento richiesto, leggendolo istruzione per istruzione dalla memoria RAM.

3) Attraverso il bus interno al microprocessore l’UC incarica, se necessario, i registri interni oppure la cache e quindi la ALU di memorizzare temporaneamente alcuni dati e di effettuare i calcoli aritmetico-logici richiesti dal programma

4) Una volta decodificato il programma l’UC incarica l’unità a disco di inviare il documento alla stampante, comunicando alle periferiche i comandi necessari

In sintesi:

•il compito dell’UC è quello di decodificare il programma

•il compito della ALU è quello di memorizzare temporaneamente i dati e di effettuare calcoli aritmetico-logici

•quello dei bus è di fare da supporto alla trasmissione dei dati