ECDL MODULO 1.2 L’Hardware

1. ECDL MODULO 1.2L’Hardware Prof. Papi Serena

2. Scheda madre Memoria centrale Unità di input Unità di output C.P.U. Memoria di massa HARDWARE

3. C.P.U. La C.P.U. (Central Processing Unit), o unità centrale di elaborazione, nota anche come microprocessore, è il cervello del computer. Compiti della C.P.U.: • Eseguire tutti i programmi (istruzioni) residenti in memoria centrale. • Eseguire le operazioni aritmetico-logiche • Attivare i dispositivi • Eseguire le richieste di input/output

4. La CPU è costituita da: • C.U. (Control Unit) o Unità di Controllo • Coordina le attività di elaborazione, cioè decide le istruzioni/operazioni che devono essere eseguite. Si occupa anche dei trasferimenti dei dati tra memoria centrale, ALU e dispositivi I/O • A.L.U. (Arithmetic Logic Unit) o Unità Aritmetico-Logica • Circuiti elettronici che si occupano di eseguire fisicamente le operazioni richieste sui dati contenuti nei registri. • Registri • Piccole celle di memoria usate per contenere i dati e i risultati di una elaborazione oltre ai codici macchina relativi all’istruzione da eseguire Tutte le istruzioni/operazioni da eseguire e i dati risiedono in memoria centrale. L’unità di controllo si occupa di attivare le operazioni da eseguire, inviare i dati nei registri e inviare i segnali elettrici all’ALU. I segnali vengono inviati in SICRONO con un orologio interno (CLOCK) che invia un segnale ogni scatto.

5. Ciclo del CLOCK: • Ad ogni impulso del Clock la CPU • Recupera i dati e l’istruzione da eseguire dai Registri • Esegue l’istruzione (ALU) • Scrive il risultato nei Registri • I risultati possono essere trasportati in memoria centrale, a fine elaborazione, o riportati nei registri per essere rielaborati. • Il CLOCK determina la velocità di lavoro del Microprocessore o prestazioni della CPU. • Più impulsi vengono dati al secondo dal CLOCK più istruzioni vengono eseguite al secondo. • La frequenza del clock rappresenta il numero di impulsi emessi al secondo. • Si misura in MegaHertz (MHz) o GigaHertz (GHz). • MIPS= Milioni di istruzioni al secondo

6. Dispositivi di I/O I dispositivi di I/O permettono all’uomo di comunicare con il calcolatore, ovvero permettono all’utente di inserire dati (informazioni) nel calcolatore (input) e di ottenere i risultati di una elaborazione (output). Dispositivi di Input permettono l’ ingresso delle informazioni nell’ elaboratore Per dispositivo di input si intende uno strumento per inserire nel computer i dati che saranno elaborati dalla CPU. Dispositivi di Output permettono l’ uscita delle informazioni fornite dall’ elaboratore Per dispositivo di output si intende uno strumento atto a comunicare all'esterno il risultato dell’ elaborazione dei dati da parte della CPU.

7. Tasti funzione Tastierino numerico Tasti alfanumerici Tasti direzione Clic/Selezione Menu /Selezione Autoscroll Dispositivi di Input • Tastiera • La tastiera più diffusa in Italia è la QWERTY, che riproduce la tastiera di una macchina da scrivere. • Mouse • TrackBall • Touchpad

8. Joystick • Penna Ottica 7. Scanner 8. Fotocamera 9. WebCam 10. Microfono

9. Dispositivi di Output • Monitor • Stampante • Plotter • Altoparlanti • Cuffie

10. Dispositivi di Input/Output • Monitor Touch Screen 2. Modem

11. Le Porte di comunicazione 5 Le porte permettono la connessione dei dispositivi di I/O alla CPU e si trovano sul retro del case. Tipologie di collegamento: 1.Porta USB (Universal Serial Bus ). E’ lo standard che si va via via affermando, permette di aggiungere e togliere periferiche a PC acceso, e’ flessibile e sufficientemente veloce (12Mbit/sec). La versione 2.0 di questo standard è in grado di raggiungere velocità di ben 480Mbit/sec. 2.Porta seriale (trasmissione di un bit alla volta). Sta lentamente sparendo sia per la bassa velocità sia per il dilagare delle porte USB. Si usava per collegare i modem, mouse, e poco altro. Il connettore è a 9 pin. Viene identificata dalla sigla COM 3.Porta parallela (chiamata anche LPT=line printer) e usata in passato per collegare le stampanti. Come la porta seriale è praticamente scomparsa. In molti PC portatili non esistono più. 6

12. 4. Porta di rete(RJ45).permette il collegamento del computer a dispositivi come switch, router che servono per realizzare una rete di computer. 5. Porta PS2 Porte introdotte da IBM, alle quali vengono attaccate la tastiera e il mouse, se non collegato su porta seriale. 6. Porte audio riguardano il segnale audio. Il verde viene usato per inserire le casse o le cuffie, il blu è per un segnale non analogico (stereo), il rosso viene usato per i segnali in entrata (microfono). • Porta SCSI (Small Computer Serial Interface –8/16/32) Supporta fino a 7 periferiche collegate in cascata con medio/alta velocità di trasferimento. (Es. Hard disk, CD-ROM, nastro e scanner • Porta IrDA (Infrared Data Association). È una connessione che consente di collegare le periferiche senza cavo, con trasmissioni seriali, mediante raggi infrarossi. • Porta FireWire usate per il trasferimento dati ad alta velocità; solitamente usate per collegare le telecamere al computer. La porta FireWire può essere utilizzata per creare una rete locale tra due computer 4 volte più veloce di una rete Ethernet

13. Le Memorie Scheda madre Memoria centrale Unità di input Unità di output C.P.U. Memoria di massa La memoria è il dispositivo hardware che permette di conservare dati, programmi, cioè le informazioni contenute nel calcolatore. Esistono diverse tipologie di memoria distinte in base alle caratteristiche fisiche (capacità di memorizzazione e velocità di accesso) e alle funzioni svolte. Memoria centrale: serve per mantenere dati e programmi durante l’elaborazione cioè a computer acceso; è molto veloce, ha capacità limitate ed è abbastanza costosa. Memoria di massa (dischi): permette di conservare le informazioni (file) nel tempo, ha grandi capacità di memorizzazione, è meno veloce e meno costosa

14. Capacità della Memoria In memoria i dati sono memorizzati in forma binaria cioè come sequenze di 0 o 1, che rappresentano presenza o assenza di corrente. Quindi l’unità di informazione (0 o 1) è il BIT (binary digit) e si parla di sistema binario poiché si hanno due soli valori ammissibili. Il bit è anche l’unità di misura della memoria. Gruppi di bit formano la parola: la parola più piccola è il BYTE = 8 BIT e rappresenta la più piccola informazione indirizzabile ( a cui si può accedere) in memoria. Perciò la capacità della memoria si misura in byte e nei suoi multipli.

15. La scala della memorizzazione dei dati 1 TeraByte=1TB (210 GB = 240 B 1 GigaByte=1GB (210 MB = 230 B = Miliardo di byte) 1 MegaByte=1MB (210 KB = 220 B = Milione di byte) 1 KiloByte = 1KB ( 210=1024 byte) 1 BYTE = 1B (8 bit) 1 BIT = 1b (unità di informazione; valori ammissibili 0 o 1)

16. Classificazione Memorie + veloci - capienti 4-16 byte Registri Fino ad alcuni Mb Cache Memoria centrale 1-10 Gb decine-centinaia di Gb Memoria di massa (dischi) + lente + capienti

17. La Memoria Centrale La memoria centrale è un dispositivo elettronico o chip formato da una o più piastre di silicio rivestite di materiale plastico e fornite di contatti metallici (piedini o PIN) che permettono il contatto elettronico sulle schede. Ogni chip è formato da milioni di circuiti elettrici attraverso i quali pulsano correnti che possono assumere 2 soli stati: corrente/assenza aperto/chiuso 0/1. La memoria centrale è la memoria dove vengono conservati dati in corso di elaborazione (file/documenti aperti) e i programmi in esecuzione. La memoria centrale è di tipo RAM (Random Access Memory) o memoria ad accesso casuale in quanto l’accesso alle informazioni avviene in modo diretto e molto veloce. E’ una memoria temporanea (MEMORIA VOLATILE) perché funziona solo in presenza di corrente perciò il suo contenuto viene perso se si spegne il computer. La quantità di RAM è molto importante in un PC in quanto, insieme alla CPU ne determina la velocità.

18. Caratteristiche della RAM: • Modalità di accesso sia in lettura che in scrittura • Velocità di accesso ad una certa word. In generale per la memoria centrale il tempo per accedere ad una word è dell’ordine dei nanosecondi (10-9 sec.) • Possibilità di espansione della RAM per aumentare le prestazioni del PC. • La Ram infatti è formata da moduli (o banchi) che vengono inseriti sulla scheda madre negli appositi connettori detti zoccoli Altri tipi di memorie centrali: ROM (Read Only Memory) è statica e non modificabile cioè a sola lettura; è scritta solo all’atto della fabbricazione del chip, prima che questo sia venduto. la ROM è generalmente usata per conservare programmi (firmware) che il computer frequentemente utilizza e che non vengono mai cambiati. Infatti contiene il programma Bootstrap cioè l’insieme di istruzioni eseguite quando il computer viene acceso e si avvia il sistema. Cache è una memoria utilizzata per trasferire i dati tra dispositivi che hanno velocità differenti. E’ più veloce della RAM.

19. La Scheda Madre

20. La Memoria di Massa • Poiché la memoria centrale non riesce a conservare le informazioni in mancanza di corrente, occorre anche una memoria, detta di massa, perché permette di contenere grosse quantità di dati, programmi salvati nei file indipendentemente dalla presenza di corrente. • Le memorie di massa sono: • i dischi magnetici (hard disk, floppy disk), • i dischi ottici (cd o dvd) • le chiavi USB. • Su tutte le memorie di massa si può effettuare la formattazione processo che prepara il dispositivo alla memorizzazione eliminando definitivamente il vecchio contenuto. • Caratteristiche delle memorie di massa: • Tempo di accesso: tempo che il processore impiega a prelevare i dati registrati e caricarli in memoria centrale • Capacità: quantità di informazioni che la memoria può contenere. In genere si parla di centinaia di GB. • Velocità di trasferimento: velocità con cui i dati vengono letti dal disco e trasferiti in memoria centrale (MBps)

21. Tipi di Memoria di Massa Disco fisso (Hard disk): E’ un dispositivo che permette di memorizzare grandi quantità di dati (centinaia di GB). Solitamente è interno al case e tra le risorse del computer è indicato come C:. Esso contiene tutti i file relativi al sistema operativo, ai software installati, ai nostri dati (file audio, video, immagini e documenti). Mantiene i dati in modo permanente. E’ costituito da più dischi magnetici sovrapposti uno sull’altro e ruotanti attorno ad uno stesso asse. Vi è una testina di lettura/scrittura per ogni disco e le testine sono disposte a forma di pettine. Ogni disco è così strutturato: A = traccia o cerchio concentrico B = settore C= blocco fisico incrocio tra traccia e settore D= cluster

22. Unità di rete: • E’ un Disco di rete che viene connesso direttamente al modem di rete (ad es. ethernet) in modo da poter essere un disco condiviso da più postazioni abilitate della rete. • Unità di memorizzazione on line • E’ un disco on-line che permette di mantenere informazioni e dati in rete. La comodità sta nel fatto che è possibili accedere ai dati da un qualsiasi computer collegato ad internet in qualsiasi parte del mondo. Tale servizio è offerto gratuitamente da alcuni portali consentendo uno spazio minimo Internet Storage che volendo puo’ essere esteso a pagamento. • Schede di memoria estraibili (memory card) • Di dimensioni molto contenute sono supporti di memorizzazione per dispositivi portatili come fotocamere, lettori MP3, palmari, console, cellulari….. • Esistono differenti tipologie: • Mini SD (Mini Secure Digital), SD card • MS Memory stick • MMC Multimedia card

23. CD-ROM (Compact Disk-Read Only Memory) Memoria permanente di tipo ottico di grande capacità rispetto alle dimensioni (700MB). La scrittura/lettura avviene mediante un raggio laser. Mentre per la lettura basta un lettore di CD-ROM per la scrittura occorre un masterizzatore. Il lettore CD-ROM è caratterizzato dalla velocità di lettura (16x, 32x, 48x..) e trasferimento in memoria: più è alta + è efficiente nella lettura di elaborazioni complesse come filmati. I primi lettori avevano una velocità pari a 150 KBps e si indicavano con 1x (single speed). CD-R possono essere scritti una volta sola e non possono essere più modificati. CD-RW possono essere scritti, cancellati, modificati più volte e in fasi sucessive DVD (Digital Versatile Disk) Tipo di memoria permanente di tipo ottico, nata come evoluzione del CD e con capienza 25 volte superiore. Nato per poetr memorizzare film digitali che occupano diversi GB. Memory pen USB (Universal Serial BUS) Dispositivo di memorizzazione non volatile che si collega mediante porta USB al computer. Possiede capacità variabili da 256MB a 128 GB. Ideale per copiare dati e trasportarli con sé.

24. Prestazioni del sistema Quando si intende acquistare un PC bisogna valutare i seguenti parametri: • Tipo di CPU (Architettura) e velocità del clock (MHz) • Quantità di RAM e sua velocità di accesso • Velocità dell’Hard disk e sua capacità • Quantità di memoria cache • Velocità del BUS • Schede grafiche con buona memoria • Presenza di porte per trasferimenti veloci • Modem adsl