HARDWARE

1. HARDWARE “L’hardware è la parte che si può prendere a calci; il software quella contro cui si può solo imprecare”.

2. Elaboratore Elettronico Digitale immagazzina ed elabora dati in base ad una serie di istruzioni (il programma) utilizza componenti elettronici (transistor, microprocessori) l’informazione viene elaborata convertendola in segnali numerici basati sul sistema binario Cos’è un computer

3. Computer: tipologie Maggiore potenza di calcolo Calcolo parallelo • supercomputer • mainframe • personal computer • Notebook e palmari • network computer • terminali

4. Computer: tipologie • supercomputer funzioni centralizzate di elaborazione dati dimensioni notevoli • mainframe • personal computer • Notebook e palmari • network computer • terminali

5. Computer: tipologie • supercomputer • mainframe • personal computer • Notebook e palmari • network computer • terminali

6. Computer: tipologie • supercomputer • mainframe • personal computer • Notebook e palmari • network computer • terminali

7. Computer: tipologie • supercomputer • mainframe • personal computer • Notebook e palmari Terminali con capacità di calcolo e spesso anche di immagazzinamento dati • network computer • terminali

8. Computer: tipologie • supercomputer • mainframe • personal computer • Notebook e palmari • network computer Terminali “stupidi”, nessuna potenza di calcolo, sfruttano quella di un server cui si collegano • terminali

9. Il primo Personal Computer? • I candidati al titolo di primo personal computer sono diversi, in una storia fatta di idee brillanti rimaste nel cassetto, o bruciate prematuramente, o “prese in prestito”… • Altair • Xerox • IBM • Apple • PC IBM compatibili

10. Apple II - 1977 Macintosh classic 1984 iPhone – 2007 Apple Cube – 2000

11. Ibm Pc - 1981 Xerox Alto - 1973 Altair 8800 - 1975 Personal Computer-2007

12. Il case (o cabinet) è il contenitore, l’involucro in cui vengono montati la scheda madre, i dischi e le varie schede di cui è composto un personal computer Spazio interno Facilità di accesso Aerazione interna Estetica Tipi: desktop, tower, integrati col monitor, etc… Il case

13. Il case Laterale aperto Parte posteriore Vista frontale Alloggiamenti per i dischi e per i lettori CD e DVD Alloggiamento per la scheda madre (motherboard) Alimentazione

14. principali componenti interni Scheda madre Interfacce di input-output (porte) Disco fisso (Hard disk) CPU (microprocessore) Memoria RAM

15. Componenti esterni • I componenti esterni al case vengono definiti periferiche Tastiera Mouse Monitor

16. Componenti opzionali Modem Scheda di rete Stampante Scanner

17. Scheda madre (motherboard) Svolge funzioni di integrazione e comunicazione tra le atre componenti • organizzazione (forma e design) • supporto per il processore • supporto per le periferiche (numero e tipo di alloggiamenti) • prestazioni (indirettamente e direttamente, attraverso il chipset) • possibilità di aggiornamenti/espansioni

18. interfacce standard:

19. Le porte (interfacce di input/output) 1 • Audio (in, out, mic) • PS2 (tastiera, mouse) • USB • Ethernet (rete) • Out video DVI • Out video VGA • Parallela • Seriale 2 3 4 5 7 6 8

20. Peripheral Component Interconnect (PCI) E’ l'interfaccia sviluppata da Intel intorno agli anni ‘90 per collegare al computer le più svariate periferiche. L'interfaccia PCI ha fatto segnare un notevole passo avanti nell'evoluzione dei pc, sia per il costo contenuto sia per le buone (e inizialmente sufficienti) prestazioni che ne hanno decretato la diffusione.

21. connettore AGP per la scheda video L'Accelerated Graphics Port (AGP) è stata sviluppata da Intel nel 1996 come modo per aumentare le prestazioni e velocità delle schede grafiche connesse ai PC. Dalla frequenza iniziale di 66 MHz siamo passati agli attuali 533 MHz (AGP 3.0= 2133 MB/s)

22. Il PCI Express, evoluzione del bus di espansione PCI, introdotto con i primi Pentium andrà a sostituire anche l'interfaccia per schede grafiche AGP.

23. interfacce IDE e/o SCSI per Hard Disk, CD e DVD. Cavo ATA (Advanced Technology Attachment) Molex: connettore per CD e DVD

24. Il chipset Il cuore di una Scheda madre è il Chipset. Esso smista e regola il traffico di informazioni passanti attraverso il Bus di sistema, fra CPU, RAM e controller delle periferiche di input/output (come Floppy disk, Hard disk ecc.)

25. Il processore Un microprocessore è un singolo circuito integrato in grado di effettuare operazioni decisionali, di calcolo o di elaborazione dell'informazione; il microprocessore principale di un computer viene chiamato processore o CPU

26. Il processore I processori sono circuiti contenenti milioni di transistor ed altri componenti elettronici, ottenuti sfruttando le caratteristiche di semiconduttività del silicio (un metalloide) e la sua relativa facilità di essere convertito in isolante tramite drogaggio (aggiunta al semiconduttore di piccole percentuali di atomi non facenti parte del semiconduttore stesso allo scopo di modificare le proprietà elettriche del materiale). I transistor conservano le informazioni sotto forma di carica elettrica, variando il livello a seconda della logica usata nel funzionamento del circuito.

27. Il transistor Il principio di funzionamento del transistor venne scoperto casualmente da Russel Ohl il 23 febbraio 1939, esaminando la differenza di conducibilità tra due lati di un cristallo di silicio semiconduttore con una crepa. Praticamente il cristallo era una rudimentale giunzione P-N.

28. Premi Nobel per la fisica - 1956 William Bradford John Bardeen Walter Houser Brattain Shockley

29. Il processore Un microprocessore è un singolo circuito integrato in grado di effettuare operazioni decisionali, di calcolo o di elaborazione dell'informazione; il microprocessore principale di un computer viene chiamato processore o CPU AMD Athlon XP Intel Pentium 4

30. Il clock Un circuito sulla scheda madre genera il clock principale che consente la sincronia tra tutti i componenti del computer. Dispositivi più veloci o più lenti lavorano ad una velocità che corrisponde a multipli o sottomultipli del clock principale. Il processore è il chip singolo più importante ed opera ad una velocità diverse volte superiore rispetto al clock principale. Tale velocità si misura in Megahertz (milioni di cicli per secondo) o Gigahertz (miliardi di cicli per secondo).

31. Central Processing Unit CPU MEMORIA INTERNA RAM ROM MEMORIA DI MASSA UNITA’ REMOVIBILI DISCHI

32. CPU - central processing unit Il Processore (CPU) -il “cervello” del computer-ha il compito di elaborare i dati presenti in memoria secondo le indicazioni ricevute da programma ed è composto da CU (unità di controllo) ed ALU (unità aritmetico logica). Le sue prestazioni si valutano in base a: • velocità in MHz(Milioni di cicli per secondo) • milioni di operazioni svolte in un secondo (MIPS)

33. La CUcoordina e controlla l’esecuzione dei comandi impartiti alla CPU secondo regole differenti per ogni tipo di processore. Gestisce il reperimento di dati e istruzioni dalla memoria ed il collocamento nei registri, dove l’ALU può elaborarli. L’ALU elabora i dati provenienti dalla memoria eseguendo le richieste dell’unità di controllo: calcoli (+ - * /) operazioni logiche (AND OR NOT) operazioni di confronto (< > = <>) Al termine l’Unita di Controllo copia le informazioni sulla memoria RAM CU ed ALU

34. OPERAZIONI LOGICHE Oltre alle classiche operazioni aritmetiche, la CPU è in grado di eseguire operazioni con operatori booleani che restituiscono un valore (vero, falso) come risultato. Gli operatori logici di base sono: • AND: restituisce vero solo quando entrambi gli operandi sono veri • OR: restituisce falso solo quando entrambi gli operandi sono falsi • NOT: opera su un solo operando, restituendone l’opposto Tramite la combinazione di questi operatori è possibile rappresentare condizioni logiche anche molto complesse. Un’operazione logica fra byte consiste nell’applicare l’operazione ai singoli bit che li compongono, in base alla posizione: 10011011 AND 10100110 = 10000010

35. DUAL CORE • Per incrementare le prestazioni dei processori riducendo dimensioni, consumo energetico e dissipazione di calore, negli ultimi anni le principali case produttrici (Intel, AMD) stanno sviluppando processori detti dual core. • Una CPUdual core, pur occupando lo spazio di un singolo socket, unisce due processori indipendenti e le rispettive Cache

36. Socket Il Socket è l'alloggiamento ZIF (Zero Insertion Force) del processore sulla motherboard.

37. MEMORIA INTERNA (O PRIMARIA) Formata da microcircuiti elettronici chiamati microchip. Si divide in: RAM: Random Access Memory ROM: Read Only Memory MEMORIA DI MASSA (O SECONDARIA) E’ composta da unità di memorizzazione periferiche capaci di mantenere i dati nel tempo, quali: DISCHI FISSI DISCHI REMOVIBILI UNITA’ DI BACKUP MEMORIE

38. MEMORIA RAM Random Access Memory (memoria ad accesso casuale) E’ il principale tipo di memoria interna e contiene i dati sui quali può operare la CPU per l'elaborazione. Accesso casuale significa che al processore occorre sempre lo stesso tempo per accedere a una qualsiasi (casuale) parte della memoria. La memoria RAM è volatile*, cioè quando si spegne il computer tutti i dati in essa contenuti vengono persi. La grandezza della RAM viene misurata in megabyte o gigabyte. Esistono diversi tipi di RAM e ciò pone un problema di compatibilità con l’architettura della macchina in cui si desidera utilizzarla.

39. Tipologie di memoria: SRAM Static Random Access Memory, ovvero RAM statica. In questo tipo di RAM ogni cella è costituita da un "flip flop" realizzato da due porte logiche. Consente di mantenere le informazioni per un tempo infinito, è molto velocie consuma poco e quindi dissipa poco calore. La necessità di usare molti componenti, però, la rende molto costosa e difficile da impacchettare. E’ solitamente usata per le memorie cache, dove elevate velocità e ridotti consumi sono caratteristiche fondamentali.

40. Tipologie di memoria: DRAM Dinamic Random Access Memory, ovvero RAM dinamica. Questo tipo di RAM è costituito, a livello concettuale, da un transistor che separa un condensatore, il quale mantiene l'informazione, dai fili di dati. A livello pratico non viene usato un vero condensatore ma si sfruttano le proprietà elettriche dei semiconduttori. È così possibile usare un solo componente per ogni cella di memoria, con costi molto ridotti e la possibilità di aumentare notevolmente la densità di memoria.

41. Tipologie di memoria: DRAM A causa del non perfetto isolamento il condensatore si scarica, quindi dopo un breve lasso di tempo il suo contenuto diventa inaffidabile. Si rende necessario perciò ricaricarlo provvedendo ad eseguire un'operazione di lettura e riscrittura entro il tempo massimo in cui il contenuto può essere considerato ancora valido. Queste operazioni sono eseguite da un circuito interno alle memorie stesse. Oltre a comportare un certo dispendio di energia rendono più lenta la memoria in quanto, mentre si sta eseguendo il “refresh”, non è possibile accedere alla memoria.

42. Tipologie di memoria: DRAM Le DRAM sono asincrone, ovvero l'accesso in scrittura ed in lettura è comandato direttamente dai segnali in ingresso al contrario delle memorie sincrone in cui il passaggio da uno stato all'altro è sincronizzato ad un segnale di clock. Sono generalmente usate per la memoria principale del sistema perché consentono di ottenere un grande capienza e sono economiche.

43. Tipologie di memoria: SDRAM Sincronous Dinamic Random Access Memory, ovvero DRAM sincrone. Si differenziano dalle DRAM normali per il fatto che l'accesso è sincrono, ovvero governato dal clock. E' un tipo di RAM utilizzata nelle DIMM per la memoria principale dei personal di tipo Pentium e successivi. Un segnale di clock temporizza e sincronizza le operazioni di scambio di dati con il processore, raggiungendo una velocità almeno tre volte maggiore delle SIMM con EDO RAM.

44. Tipologie di memoria: DDR SDRAM Sincronous Dinamic Random Access Memory Double Data Rate, ovvero SDRAM con Data Rate doppio. Si differenziano dalle SDRAM per il fatto che consentono il trasferimento dei dati sia sul fronte positivo del clock sia su quello negativo, consentendo così di raddoppiare la banda teorica. Sono ottenute organizzando la memoria in due banchi separati, uno contiene le posizioni pari, a cui si accede sul fronte positivo del clock, e l'altro le posizioni dispari, alle quali si accede sul fronte negativo del clock.

45. Tipologie di memoria: DDR-II SDRAM (Double Data Rate Two Synchronous Dynamic Random Access Memory) Il vantaggio della DDR-II rispetto alla DDR-I è la sua capacità di funzionare con una velocità di clock maggiore. DDR-II raddoppia la velocità di clock rispetto a DDR, che a sua volta raddoppiò la velocità della SDRAM. Con una frequenza di clock di 100MHz, SDR trasferisce i dati ad ogni fronte di salita del clock, raggiungendo così una velocità di trasferimento di 100MHz effettivi.

46. Tipologie di memoria: DDR-II SDRAM Come DDR, DDR-II trasferisce i dati ad ogni fronte di salita e di discesa, ottenenedo così una velocità di trasferimento di 200MHz. Altri miglioramenti sono ottenuti attraverso un aumento dei buffer, un miglioramento del prefetch, richieste elettriche ridotte e packaging migliorato. L’unico svantaggio è che la latenza della DDR-II è aumenta rispetto alla DDR-I.

47. MEMORIA ROM Read Only Memory (Memoria a sola lettura) Contiene dati e istruzioni che non possono essere modificati, ma soltanto letti ed eseguiti*. Sono istruzioni di base che coordinano il funzionamento del PC e servono per l’avvio della macchina, i cosiddetti programmi di sistema e il BIOS (Basic Input Output System) sistema di base per il controllo di entrata ed uscita.

48. memoria EEPROM (ROM) • La EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory) è una memoria ROM, ma a differenza di una semplice ROM è cancellabile e riscrivibile, mediante opportune tensioni e correnti applicate ai MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, cioè transistor metallo-ossido-semiconduttore. È un tipo di transistor, usato principalmente nei dispositivi digitali grazie alla dispersione di calore molto ridotta

49. MEMORIA CACHE La memoria cache (pronta) è una memoria estremamente veloce collocata a stretto contatto con la CPU (nei processori recenti viene collocata all’interno del processore stesso), adibita esclusivamente a contenere i dati che la CPU deve elaborare. Viene usata per ridurre le inefficienze dovute alla maggior velocità del processore rispetto ai tempi di risposta della RAM.

50. MEMORIA DI MASSA La memoria di massa è permanente, realizzata con tecnologia ottica o magnetica, più lenta della memoria primaria. Quando si edita un documento il programma ed il il documento stesso risiedono in memoria RAM (volatile). Per poter recuperare il documento in un secondo momento è necessario memorizzarlo in modo permanente sotto forma di FILE: • SALVATAGGIO = da RAM a memoria di massa • APERTURA (o caricamento) = recupero da memoria di massa a RAM