Title: Cos
1Cosè un computer?
A prescindere dalle dimensioni e dal luogo in cui
si trova,può essere definito come un
elaboratore elettronico digitale
- elaboratore
- elettronico
- digitale
in grado di immagazzinare ed elaborare dati in
base ad una serie di istruzioni (il programma)
evidentemente utilizza componenti elettronici
elabora informazioni convertendole in segnali
digitali basati sul sistema binario.
2Elaborazione dati
- INPUT sta per inserimento dati. I dispositivi
di input più comuni, oggi, sono la tastiera ed il
mouse. - Per OUTPUT si intendono i risultati
dellelaborazione (processing). I dispositivi di
output più comuni sono il monitor e la stampante.
3Dispositivi di I/O
Tastiera
Scanner
Mouse
Microfono
Input
Input / Output
Processore
Scheda di rete
Drive
Modem
Monitor
Stampante
Casse
Output
Masterizzatore
4Hardware e Software
- Il termine hardware è riferito a tutte le parti
del computer che si possono toccare. Le
componenti esterne al computer (in generale,
anch'esse definite hardware) sono dette
periferiche. - Il software è linsieme dei programmi che
rendono possibile linserimento dei dati e dei
comandi da parte dellutente, volti
allelaborazione da lui desiderata e perseguita.
Lhardware è la parte che si può prendere a
calci il software quella contro cui si può solo
imprecare
5Hardware
Mainframe
Desktop computer
6Computer tipologie
7Computer tipologie
funzioni centralizzate di elaborazione
dati dimensioni notevoli
8Computer tipologie
9Computer tipologie
10Computer tipologie
11Computer tipologie
Terminali stupidi, nessuna potenza di calcolo,
sfruttano quella di un server cui si collegano
12Personal computer
13Hardware esempi di case
Il case (o cabinet) è il contenitore, linvolucro
in cui vengono montati la scheda madre, i dischi
e le varie schede di cui è composto un personal
computer
La forma del case può essere dettata, oltre che
da motivi pratici, anche da considerazioni
estetiche. Il parallelepipedo grigio non è
dobbligo!
La facilità di accesso alla parte interna può
variare molto. Nei PowerMac è sufficiente
manovrare una leva
14Hardware un case smontato
Parte anteriore
Vista laterale
Parte posteriore
Scheda madre
Alloggiamenti dischi
Alimentazione
15La scheda madre
- La motherboard è probabilmente il componente più
importante di un computer svolge funzioni di
integrazione e comunicazione tra tutti gli altri. - 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
16La scheda madre
17Il processore
Il processore è il chip singolo più importante.
La velocità a cui opera è, di solito, diverse
volte il clock di base generato dalla
motherboard. Tale velocità si misura in Megahertz
(milioni di cicli) per secondo.
AMD Athlon XP
Intel Pentium 4
18Il processoreprestazioni
Esistono diversi criteri per valutare la
performance di un processore. Sono tutti più o
meno discussi o discutibili.
- Velocità di clock (MHz)
- Mips (millions instructions per second)
- Flops (floating-point operations per second)
- iCOMP, iCOMP 2.0 (Intel COmparative
Microprocessor Performance) - P-rating, SPECint, SPECfp (real-world benchmarks)
19Bus
Un bus è un canale attraverso il quale due o più
dispositivi si scambiano informazioni. Normalment
e un bus ha dei punti di accesso, ovvero dei
luoghi in cui i dispositivi possono collegarsi
al bus per poi trasmettere e ricevere
informazioni. Senza questo sistema, ogni
componente del computer dovrebbe possedere un
collegamento fisico distinto verso ognuno degli
altri dispositivi.
20Bus una gerarchia
Nei computer esistono più bus, organizzati in una
gerarchia. Vengono distinti in base alla distanza
dal processore ed alla velocità. Ciascun
componente di un computer, ormai, deve fare i
conti col fatto che il processore è di gran lunga
più veloce.
21Bus una gerarchia
bus del processore (il più veloce) bus della
cache (in certe architetture, la cache è connessa
ad un bus separato altrimenti è connessa al bus
della memoria) bus della memoria (collega la
memoria centrale al processore) bus per
linput-output locale (schede video, schede di
rete, memorie di massa) bus input-output
standard (vecchio e lento, vi si possono trovare
collegate schede audio e modem interni)
22Bus una gerarchia
- bus della cache
- Se presente, è più veloce del bus del processore
- bus del processore
- Collega il processore al componente del chipset
chiamato North Bridge
23Bus una gerarchia
bus della memoria Collega la memoria primaria
(Ram) al North Bridge.
24Bus una gerarchia
- bus per linput-output locale
- bus input-output standard
- Sono collegati, rispettivamente, al North Bridge
ed al South Bridge.
25I bus di I/O
PCI Peripherals Component Interconnect PCI
Express
AGP (Accelerated Graphics Port)
ISA Industry Standard Architecture EISA
Extended ISA
26Il clock
Componenti diversi del computer sono
sincronizzati in base a clock diversi. Sulla
scheda madre esiste un circuito che genera il
clock principale un tick di questo clock
rappresenta la più piccola unità di tempo durante
la quale può venire eseguita unelaborazione di
qualche tipo. Il clock principale è usato come
base da altri circuiti che ne generano multipli o
sottomultipli, per regolare le operazioni di
dispositivi più veloci o più lenti.
27Memorie una gerarchia
Anche la memoria di un computer è organizzata in
maniera gerarchica, in base alla velocità di
accesso. Memorie più veloci sono anche più
costose.
- Memoria cache (molto veloce, piccole dimensioni,
costosa) - Memoria centrale (veloce, medie dimensioni,
accessibile) - Memoria secondaria (lenta, notevoli dimensioni,
economica)
28Indirizzamento di memoria
Le informazioni contenute nel bus dati provengono
da una precisa posizione di memoria. Il
processore deve sapere quale, e tale informazione
è contenuta nel bus degli indirizzi (address
bus). Lampiezza del bus limita la quantità di
memoria che è possibile trattare.
29La memoria cache
La memoria cache è quella più veloce e, pertanto,
più vicina al processore. Solitamente ne esistono
due livelli.
30La memoria centrale
La memoria centrale è quella cui ci si riferisce
solitamente parlando di memoria.
31La memoria secondaria
Ovvero, le memorie di massa dischi di vario
tipo, cd-rom, nastri.. Possono essere collegate
al bus in vari modi.
32La memoria centrale (Ram)
RAM è lacronimo di Random Access Memory
(memoria ad accesso casuale). Esistono diversi
tipi di Ram. Lutilizzo delluno o dellaltro è
legato al processore, o semplicemente alle
esigenze particolari del computer su cui dovranno
funzionare (per i computer portatili hanno
evidentemente importanza le dimensioni dei chip).
33Memorie non volatili la Rom
Viene utilizzata in piccole quantità, anche in
dispositivi diversi dai personal computer(ad
esempio nei videogiochi)
34Memorie non volatili la Rom
Nel corso degli anni sono stati sviluppati
diversi tipi di Rom
- Rom Read Only Memory
- Prom Programmable Read Only Memory
- EProm Erasable Programmable Read Only Memory
- EEprom Electrically Erasable Programmable Read
Only Memory (flash)
Lunico tipo veramente di sola lettura è il
primo, e il più vecchio.Le flash ROM,
aggiornabili via software, sono quelle di uso
corrente.
35Memorie di massa
- Criteri per distinguere tra le memorie di massa
- Tecnologia impiegata
- Capacità di memorizzazione
- Velocità di accesso ai dati
36I dischi fissi
- Tecnologia impiegata magnetica
- Capacità di memorizzazione fino a 1000GB 1 TB
- Velocità di accesso ai dati alta, (decine di ms)
37CD e DVD
- Tecnologia impiegata ottica
- Capacità di memorizzazione CD, fino a 800 MB
DVD, fino a 16GB - Velocità di accesso ai dati media, (centinaia di
ms)
La tecnologia alla base di CD e DVD venne
sviluppata nel 1982. Esistono ormai diversi
standard, che definiscono il modo di scrivere
informazioni sui supporti, così come il tipo di
supporti e le loro caratteristiche.
38I dischetti (floppy disk)
- Tecnologia impiegata magnetica
- Capacità di memorizzazione 1,44 MB
- Velocità di accesso ai dati bassissima
Supporti removibili, introdotti nel 1971 nel
formato a 8. Utilizzati per il trasporto ed il
salvataggio dei dati, oggi sono spesso
rimpiazzati da unità più capienti e veloci. Anche
i dischetti vanno formattati. Il partizionamento
non è invece necessario.
39Altri supporti removibili
- Tecnologia impiegata magnetica
- Capacità di memorizzazione variabile
- Velocità di accesso ai dati media
Sono state sviluppate diverse alternative ai
floppy disk. Tra queste, degne di nota sono lo
Iomega Zip e lImation Superdisk. Il primo ha una
capacità minima di circa 100 MB, e il secondo di
120.
40Unità di salvataggio(Backup)
Le unità a nastro vengono usate specificamente
per il backup, non per la gestione dei dati. La
ragione è che questa tecnologia consente solo un
accesso sequenziale al contenuto del nastro
(lento). I loro punti di forza stanno nella alta
capacità di memorizzazione e nel basso costo.
41Interfacce di I/O
- In generale, si tratta dei collegamenti con le
periferiche, con leccezione, qui, delle unità
disco (Ide/Eide). - IDE (Integrated Drive Electronics), Eide
(Enhanced Ide) - SCSI (Small Computer System Interface)
- porte seriali (COM)
- porte parallele (LPT)
- USB (Universal Serial Bus)
- Firewire (i.Link, IEEE 1394)
- IrDA (InfraRed Data Association)
42Interfacce di I/O
43IDE/EIDE
Lo standard utilizzato dai dischi IDE per
trasferire dati è lATA (AT Attachment), con
transfer rate di circa 100 MB/s. Con la sigla
IDE si fa riferimento ad unità disco con un
controller integrato. Sui PC sono di solito
presenti due connettori PATA, ciascuno dei quali
in grado di collegare due periferiche e quattro
SATA ognuna capace di connettere una perifierica
PATA Parallel ATA
44SCSI
Linterfaccia SCSI può essere utilizzata per
collegare dispositivi anche diversi dalle
unitàdisco (scanner, ad esempio). I dispositivi
SCSI sono di solito più costosi degli equivalenti
Eide perché, si dice, offrono prestazioni
migliori Era vero qualche anno fa, ora non
più. In realtà il vantaggio sta nella
possibilità di collegare più periferiche (fino a
15, a seconda di quale standard Scsi si
consideri) in grado di eseguire determinate
operazioni contemporaneamente.
45SCSI
Il vantaggio cresce allaumentare del numero di
periferiche connesse. La maggiore stabilità è
data dal fatto che il trasferimento dati è
gestito da un controller indipendente dal
processore. Tuttavia, nei PC il controller SCSI
non è presente di serie, per così dire, e
questo rende necessario lacquisto di una scheda
aggiuntiva.
46Le porte
- Sul retro di un elaboratore vi sono dei
connettori che collegano lunità centrale con le
periferiche, tramite cavi. - Tali connettori prendono il nome di porte.
- Quasi tutte le periferiche vanno connesse alle
rispettive porte a macchina spenta, altrimenti il
sistema non è in grado di rilevarle.
47Porte seriali
- Sono dette seriali perché trasmettono i dati un
bit alla volta. - A tali porte ci si riferisce spesso come COM1,
COM2 ecc., dove COM è labbreviazione di
COMmunication (comunicazione) ed il numero indica
la porta installata. - Oggi i computer hanno, in genere, 2 porte
seriali, ma tenderanno ad essere sostituite da
porte più versatili ed a maggiore capacità di
trasmissione (USB, ecc.).
48Porte seriali
- In generale, è possibile utilizzare la porta
seriale (detta anche RS-232) per ogni dispositivo
che necessiti di un collegamento bidirezionale. - Le porte seriali consentono di collegare una
varietà di dispositivi (modem, mouse, lettori di
codici a barre...) - Nei sistemi Macintosh è disponibile
uninterfaccia seriale simile, nota come RS-422.
49Porte seriali
- I connettori delle porte seriali possono avere 9
o 25 piedini.
50Porte parallele
- Le interfacce di tipo parallelo trasmettono più
bit contemporaneamente. Da questo derivano
vantaggi e svantaggi - Sui Pc di solito è presente una sola porta
parallela, indicata come LPT1 (Line PrinTer) in
origine veniva utilizzata solo per inviare dati
ad una stampante(era infatti unidirezionale).
51Porte parallele
- I connettori delle porte parallele
- possono essere di tre tipi diversi.
52USB (Universal Serial Bus)
E una connessione di tipo seriale. Consente di
collegare più periferiche (fino a 127) a
cascata, anche a computer acceso. Entro certi
limiti, i dispositivi connessi possono essere
alimentati direttamente senza bisogno di altri
cavi o trasformatori esterni. In genere, sui PC
recenti sono presenti molte porte di questo tipo.
53USB
USB 1.0 dell'USB 1,5 Mbit/s, velocità adeguata
per mouse, tastiere e dispositivi lenti. USB 1.1
aggiunge la modalità full speed che innalza la
velocità a 12 Mbit/s. USB 2.0 480 Mbit/s. (60 MB
/s) Questa velocità così elevata consente
all'USB di competere con lo standard Firewire ad
armi quasi pari. Infatti lo standard USB ha delle
limitazioni di carattere tecnico che ne
sconsigliano l'utilizzo su telecamere e
dispositivi che manipolano flussi video. USB 3.0
(18/9/2007) prima dimostrazione pubblica dieci
volte più veloce di USB 2.0 con una velocità di
trasferimento di 4,8 Gbit al secondo
(l'equivalente di circa 600 MB/s). Le specifiche
USB 3.0 sono state rilasciate il 13 agosto 2008
mentre i primi prodotti commerciali dovrebbero
essere disponibili per la fine del 2009 o
l'inizio del 2010. Come avvenuto in precedenza,
la versione 3.0 manterrà la retrocompatibilità
con USB 2.0 e 1.0
54USB
Un altro dei vantaggi dellinterfaccia USB è la
possibilità di usarla per qualunque tipo di
periferica, dai mouse alle stampanti ai
masterizzatori.
Connettori Usb
55Firewire
Anche linterfaccia Firewire è di tipo seriale,
ma è molto più veloce di quella USB. Uno dei
vantaggi delle interfacce seriali rispetto a
quelle parallele è dato dalla possibilità di
aumentarne la frequenza di trasferimento in
misura maggiore. Trasferendo un solo bit per
volta si evita, ad esempio, il problema del
signal skew (deviazione del segnale).
56Firewire
FireWire 400 specifica la velocità di
trasferimento dati ai dispositivi di 100, 200, o
400 Mbps (in realtà, 98.304, 196.608, o 393.216
Mbps, usualmente indicati come S100, S200, e
S400). La lunghezza del cavo è limitata a 4,5
metri e fino a 16 cavi possono essere collegati
tramite dei dispositivi che provvedono a
rigenerare il segnale per arrivare a una
lunghezza massima consentita dalle specifiche di
72 metri. FireWire 800 (nome dato da Apple
alla versione a 9 pin dello standard IEEE1394b)
venne reso disponibile commercialmente da Apple
nel 2003 questa evoluzione dello standard
innalza la velocità della connessione a 786.432
Mbps ed è retrocompatibile col connettore a 6 pin
della FireWire 400. Le specifiche complete del
IEEE 1394b prevedono anche una connessione ottica
lunga fino a 100 metri con una velocità di
trasferimento di 3,2 Gbps. La modalità di
trasferimento S100 supportava cavi schermati di
classe 5 lunghi fino a 100 metri. Le nuove
specifiche 1394c estendono questa caratteristica
anche alla comunicazione a S800. La nuova
modalità di trasferimento rende la FireWire
significativamente più veloce dello standard
concorrente USB 2.0.
57Firewire
IEEE-1394 SI tratta del 1394esimo standard
pubblicato dallInstitute of Electrical and
Electronic Engineers. i.Link Nome coniato dalla
Sony, nel tentativo di diffondere una
denominazione più semplice per questo
standard. Firewire Marchio registrato dalla
Apple.
Connettore Firewire (i.Link, IEEE-1394)
58Input gli scanner
- Lo scanner è un dispositivo che consente al
computer di acquisire immagini, fotografie e
pagine di testo. - Esistono diversi tipi di scanner
- quelli manuali sono i più economici e consentono
acquisizioni a basse risoluzioni. Vanno fatti
scorrere manualmente sull'area da importare
(obsoleti) - gli scanner piani sono i più diffusi, in quanto
presentano il miglior rapporto prezzo/prestazioni
- gli scanner a tamburo sono rivolti alluso
professionale, ed hanno costi decisamente elevati.
59Input gli scanner
- La procedura di digitalizzazione tramite uno
scanner dipende anche dal software utilizzato. - La scansione permette di leggere una superficie
come matrice di punti, ma esistono software in
grado di effettuare il riconoscimento dei
caratteri presenti, dividendo la pagina
digitalizzata in testo e immagini. - Il risultato dipende, ovviamente, sia dalla
qualità del software che da quella del supporto
cartaceo originale. - Tali software sono detti OCR
- (Optical Character Recognition).
60Input tastiere
La tastiera è senza dubbio il dispositivo di
input più comune ed usato. Il layout, ovvero la
disposizione dei tasti, non è casuale nelle
macchine da scrivere era pensato per ridurre le
possibilità che i martelletti relativi si
accavallassero.
Diversi dei layout esistenti prendono il nome
dalle prime sei lettere della prima riga
(alfabetica). Il più diffuso è il layout QWERTY
(altri layout QZERTY, AZERTY, DVORAK)
61Input tastiere
- Le tastiere si sono evolute principalmente in due
settori - laumento delle funzioni disponibili, in
seguito allaggiunta di tasti (tasti funzione,
tastierino numerico, funzioni multimediali,
Internet) - la modifica della forma. Oggi è abbastanza
comune trovare tastiere ergonomiche, che
dovrebbero ridurre eventuali problemi alle
articolazioni derivanti dalluso prolungato.
62Input tastiere
Esempi di tastiera ergonomica un blocco unico ma
molto compatto, un modello regolabile, un
tastiera composta da elementi separati e un
touchpad incorporato.
63Input tastiere
Per luso con dispositivi portatili, e per quello
in ambienti particolari, sono state create
tastiere dalle caratteristiche peculiari
Tastiera virtuale
Tastiera arrotolabile ed impermeabile
64Input dispositivi di puntamento
Con la diffusione di interfacce utente grafiche
(MacOS, Windows, ecc.) sono stati sviluppati
dispositivi di puntamento sempre più
evoluti. Devono, daltra parte, adattarsi a
contesti duso ben diversi.
- Mouse
- Trackball
- Touchpad
- Trackpoint
- Tavoletta grafica
65Il mouse
Il primo mouse venne progettato da Doug Engelbart
nel 1963, ma perché si diffondesse
commercialmente fu necessario attendere 15 anni e
la Apple.
Oggi i mouse stanno rimpiazzando anche le ultime
parti meccaniche con tecnologie ottiche sono
inoltre sempre più comuni le versioni senza fili.
66Trackball e altro
67Tablet, dispositivi hands-free
Tavoletta grafica con mouse e penna ottica
Dispositivo di puntamento hands-free
68Dispositivi di output monitor
- Le tecnologie più importanti utilizzate nella
costruzione dei monitor sono il tubo a raggi
catodici e i cristalli liquidi. - LCD (Liquid Crystal Display)
- CRT (Cathode Ray Tube)
69Monitor caratteristiche
- Risoluzione
- Dot pitch (solo per i CRT)
- Refresh (solo per i CRT, negli LCD è fisso)
- Consumo
70Risoluzione
- La risoluzione è la quantità di dettaglio che un
monitor è in grado di fornire. E espressa in
pixel.
I monitor CRT sono in grado di supportare diverse
risoluzioni, corrispondenti a diversi standard
definiti nel corso degli anni (640x480
corrisponde allo standard VGA). Nei monitor LCD,
invece, la risoluzione è fissa, perché a ciascun
pixel corrisponde un transistor. E possibile
comunque scalare limmagine (ma si perde in
qualità).
Risoluzione
Dimensioni (consigliate) monitor
71Dot pitch
- Il Dot pitch rappresenta la distanza, in
millimetri, tra le triadi di fosfori che
compongono lo schermo. - Minore è la distanza, più ravvicinati risultano
gli elementi dellimmagine, che appare meglio
definita. - Oggi, un dot pitch accettabile devessere
nellordine degli 0,26mm.
72Refresh
Il refresh rate rappresenta il numero di volte
che lo schermo viene ridisegnato in un
secondo. Per i monitor a tubo catodico, un basso
refresh (meno di 60 Hz) implica uno sfarfallio
fastidioso. Nei monitor LCD, a causa della
diversa tecnologia non vale lassunto per cui
maggiore è il refresh, migliore la qualità.
73Consumo
- Il monitor è tra i componenti che consumano di
più. Per questo motivo, sono state elaborate
diverse linee guida per ridurre il consumo (e, di
conseguenza, i costi) - DPMS (Display Power Management Signaling)
- APM (Advanced Power Management)
- ACPI (Advanced Configuration and Power
Interface) - Tali sistemi di gestione definiscono delle
interfacce tra il sistema operativo e quei
componenti hardware in grado di gestire la
propria alimentazione.
74Dispositivi di output stampanti
Tecnologie di stampa principali
ad aghi a getto dinchiostro laser a getto dinchiostro laser
Line printers Vs. Line printers Vs. Page printers
75Stampanti ad aghi
Le stampanti ad aghi sfruttano l'impatto di una
griglia di aghi contro un nastro inchiostrato,
trasferendo così l'inchiostro sulla carta.
La qualità di stampa dipende dal numero di aghi.
Questo tipo di stampante è piuttosto rumorosa e
la qualità della stampa ottenuta risulta
abbastanza scadente. Si tratta di una tecnologia
ormai obsoleta.
FX 880 9 pin
76Stampanti a getto dinchiostro
Le stampanti a getto dinchiostro, come
suggerisce il nome, sono dotate di ugelli che
spruzzano linchiostro sulla pagina,
indirizzandolo in maniera da formare il testo e
le immagini richieste.
Sono abbastanza silenziose, ma quanto a velocità
e qualità di stampa sono in genere inferiori alle
stampanti laser.
77Stampanti laser
Utilizzano una tecnologia simile a quella delle
fotocopiatrici
- un laser crea unimmagine della pagina su un
tamburo fotosensibile - sul tamburo viene applicata una polvere molto
fine (il toner) che aderisce unicamente alle aree
sensibilizzate - il tamburo viene applicato alla pagina,
trasferendo il toner su carta.
78Stampanti multifunzione
Esistono poi dispositivi che mettono a
disposizione le funzionalità di più periferiche
in una, tipicamente per piccole aziende
intenzionate a risparmiare spazio e denaro.
Di solito le funzionalità integrate sono quelle
di una stampante laser, di uno scanner, di una
fotocopiatrice e di un fax. Il modello riportato
ha anche una scheda di rete, e dunque non
richiede di venir collegato ad un PC.
79Plotter
Il plotter è un dispositivo di stampa di grosse
dimensioni, in cui la testina di stampa è
costituita da uno o più pennini di diversi colori.
viene utilizzato per riprodurre grafici, schemi
tecnici o altri disegni al tratto di carattere
analogo. I plotter trovano largo utilizzo nel
settore CAD (Computer Aided Design) e sono in
grado di operare su fogli di grandi dimensioni.
80Valutazione
I costi di una stampante non sono, chiaramente,
riducibili a quelli dellacquisto. I costi di
mantenimento dipendono dalla tecnologia scelta
nastri per le stampanti ad aghi, cartucce per
quelle a getto dinchiostro, toner per le
stampanti laser. Il tipo di stampe condiziona
inoltre il tipo di carta, e dunque il suo
costo. Da una media di questi fattori, si può
tentare di ottenere, caso per caso, il costo per
singola copia.
81Reti connessioni
Un modem analogico
Un router da 32 porte
Un modem ADSL
Una scheda di rete