MODULO 01. Come è fatto un computer

Transcript

1 MODULO 01 Come è fatto un computer

2 MODULO 01 Unità didattica 02 Guardiamo dentro alla scatola: l hardware

3 In questa lezione impareremo: a conoscere le parti che permettono a un computer di elaborare e di memorizzare i dati che cos è la CPU che cosa sono le memorie RAM, ROM, cache che cosa sono le memorie centrali, di massa, USB

4 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

5 La scheda madre di un computer

6 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 prende il nome di bit. Quando passa corrente il circuito comprende 1, altrimenti interpreta tale stato come 0

7 Come ragiona il computer Per comprendere come funzionano i chip di un computer consideriamo una lampadina, che può avere solo due stati: accesa o spenta; se mettiamo insieme due lampadine affiancate, otteniamo quattro combinazioni di valori in quanto in questo caso un informazione è costituita da 2 bit: 1 valore: spenta, spenta = 00 2 valore: spenta, accesa = 01 3 valore: accesa, spenta = 10 4 valore: accesa, accesa = 11

8 Come ragiona il computer Se di lampadine ce ne fossero tre invece di due, avremmo 8 combinazioni diverse, se fossero quattro le combinazioni sarebbero 16 ecc. Risulta quindi evidente che, con più bit a disposizione, si ottengono più valori

9 Come ragiona il computer I computer utilizzano uno standard di bit per ogni informazione: 8 bit Si ottengono 256 stati diversi L insieme di 8 bit si chiama Byte Se un bit può rappresentare solo due stati (1 e 0), un Byte ne può rappresentare 256 (da 0 a 255)

10 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

11 Come ragiona il computer La tabella ASCII proposta mostra per ogni carattere (colonna azzurra) il relativo codice espresso sia in decimale (colonna gialla) che in binario (colonna bianca)

12 Le memorie Le memorie presenti in un computer possono essere suddivise in: memorie centrali o principali (main memory) memorie di massa memorie USB

13 Le memorie 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)

14 Le memorie Scala di equivalenza approssimata al Byte: 1 Kbyte equivale a circa Byte 1 MByte equivale a circa (un milione) Byte 1 GByte equivale a circa (un miliardo) Byte 1 TByte equivale a circa (mille miliardi) Byte 1 Pbyte equivale a circa (un milione di miliardi) Byte

15 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

16 Memoria RAM La 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

17 Memoria ROM La ROM (Read Only memory) è una memoria a sola lettura. Contiene un programma che permette di accendere il computer, chiamato BIOS (Basic Input Output System)

18 Cache memory La 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

19 Le memorie di massa Le 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

20 Le memorie di massa Le memorie di massa si presentano in moltissimi formati, che vanno dai meno recenti floppy disk fino ai nuovissimi bluray 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

21 Le memorie di massa I 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

22 Le memorie di massa DVD (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 Esistono in diversi formati: Single Side Single Layer Double Side Double Layer

23 Le memorie di massa CD (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

24 Le memorie di massa Floppy Disk Sono riscrivibili, ma possono contenere soltanto 1,44MB Il foro indicato serve per proteggere il disco da scrittura nel caso si volessero preservare dei dati importanti da cancellazioni accidentali

25 Le memorie di massa ZIP 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

26 Memorie di massa Blu-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 50GB ai 200GB

27 Le memorie USB Rappresentano una tipologie 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

28 Le memorie USB Pen 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

29 Le memorie USB Hard 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

30 Le memorie USB Solid state Disk Memorie USB dalle altissime capacità di memoria (fino a 200GB) Utilizzano la tecnologia solid state per creare delle memorie dalle dimensioni ridottisime

31 Le memorie USB Jet Flash Sono simili alle più comuni pen Drive Hanno uno spessore di pochi millimetri

32 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

33 Il funzionamento di una CPU Se 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

34 Il funzionamento di una CPU Vediamo ora la descrizione dei componenti coinvolti nell operazione indicata nella diapositiva precedente 3) In Attraverso sintesi: il bus 1) 2) 4) L unità L UC Una interno volta esegue al di il Come controllo programma microprocessore decodificato avrete (UC) il l UC notato, riceve necessario incarica, programma il il se compito a l UC dell UC comando effettuare necessario, di il i registri incarica è l unità quello a di interni oppure la stampa procedimento un cache disco decodificare e quindi inviare il la il programma, richiesto, ALU documento di memorizzare dalla mentre periferica leggendolo temporaneamente stampante, quello di dei bus input istruzione alcuni comunicando è di dati (mouse fare e per di da alle o supporto tastiera). istruzione effettuare i calcoli periferiche alla dalla i trasmissione aritmetico-logici memoria RAM. richiesti comandi dal necessari dei dati programma