Architettura del Personal Computer AUGUSTO GROSSI

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2 Il CASE o CABINET è il contenitore in cui vengono montati la scheda scheda madre, uno o più dischi rigidi, la scheda video, la scheda audio e tutti gli altri dispositivi hardware necessari per il funzionamento. La forma del case è determinata dal tipo di configurazione e da considerazioni estetiche ed ergonomiche. 2

3 SCHEDA MADRE ALL INTERNO DEL CASE HARD DISK PROCESSORE 3

4 SCHEDA MADRE LA SCHEDA MADRE (Motherboard) E il componente più importante di un computer. Ad esso vengono collegati sia gli altri componenti interni (processore, scheda video, scheda audio, memorie), mediante appositi canali (slot), sia le periferiche esterne, tramite porte di comunicazione (USB, Firewire, ). La scheda madre svolge funzioni di integrazione e di comunicazione tra tutti gli altri componenti. La sua struttura varia a seconda della tipologia del processore e degli altri componenti che deve ospitare. 4

5 IL PROCESSORE- CPU (Central Processing Unit) PROCESSORE Svolge la funzione di processare (elaborare) tutte le informazioni e i comandi immessi dall utente e di elaborare tutti i dati presenti in memoria. Si compone di due sezioni: 1) CU Unità di controllo: coordina e controlla l esecuzione dei comandi impartiti alla CPU. Gestisce il reperimento di dati e istruzioni dalla memoria interna ed il loro collocamento in apposite locazioni, dette registri, per poter essere elaborati dall ALU. I comandi vengono interpretati secondo regole ben precise e differenti per ogni tipo di microprocessore. Dopo che l ALU ha elaborato i dati, è di nuovo la CU che si occupa di copiare i risultati nella memoria RAM. 2) ALU - Unità Aritmetica Logica: elabora i dati provenienti dalla memoria. Il compito di questa unità è unicamente quello di eseguire i calcoli, le operazioni logiche e di confronto richieste dall unità di controllo. La velocità di elaborazione delle moderne CPU si misura in GHz (Miliardi di cicli per secondo). 5

6 COPROCESSORI E PROCESSORI PARALLELI All interno dei moderni computer non c è un solo processore che svolge tutti i tipi di elaborazione. Il processore principale è supportato da un insieme di microchips accessori (coprocessori) adibiti a specifiche funzioni, quali la gestione delle operazioni di Input-Output (I/O), della tastiera, dell USB (Universal Serial Bus), dei Floppy disk, dei dischi fissi, della memoria, del PCI (Peripherical Component Interconnect), dell audio, del video, ecc L insieme dei processori accessori su mainboard è detto CHIPSET. Oltre ai processori secondari, un computer può presentare più processori principali che lavorano in contemporanea, suddividendosi equamente il carico di lavoro, ciò al fine di incrementare le prestazioni. I processori attualmente in commercio sono costituiti da due o più corpi (core), che operano in maniera separata e parallela. Questo comporta un notevole incremento della velocità operativa. 6

7 SISTEMA DI FUNZIONAMENTO DEL PC CU Unità di Controllo ALU Unità Aritmetica Logica MEMORIA INTERNA RAM ROM MEMORIA DI MASSA DISCHI UNITA REMOVIBILI 7

8 MEMORIA INTERNA (PRIMARIA) RAM (Random Access Memory) ROM (Read Only Memory) DISCHI FISSI MEMORIA DI MASSA (SECONDARIA) DISCHI REMOVIBILI UNITA DI BACKUP 8

9 MEMORIA RAM Memoria di Accesso Casuale Denominata anche memoria di lavoro. E volatile, il suo contenuto si svuota al momento dello spegnimento del computer. La dimensione della RAM viene misurata in MB o in GB. Ormai, con l introduzione dei nuovi sistemi operativi (Windows Vista e, prossimamente, Windows 7) e di applicativi sempre più sofisticati, la configurazione di un moderno computer non può presentare una RAM inferiore a 1 GB. Maggiore è la quantità di RAM, maggiore sarà lo spazio disponibile per i dati sui quali andrà ad operare la CPU. Esistono diversi tipi di RAM. L utilizzo di uno o dell altro tipo è legato alle caratteristiche della scheda madre e al processore. 9

10 MEMORIA ROM Memoria di Sola Lettura Diversamente dalla RAM, la ROM non è una memoria volatile. I dati contenuti nella ROM non possono essere modificati dall utente. I computer può soltanto leggere il contenuto della ROM, ma non può scrivervi ulteriori informazioni né può modificare quelle esistenti. La principale memoria ROM è costituita dal BIOS (Basic Input Output System), in cui sono immagazzinati il sistema di base per il controllo dei flussi di Input/Output (I/O) e i programmi di avvio del sistema. Anche dispositivi diversi dal computer (cellulari, videogames, ) utilizzano memorie ROM. In ogni caso qualsiasi memoria accessibile dall utente in modalità sola lettura, quindi in alcun modo modificabile, è da considerarsi ROM (es.: CD-ROM, DVD-ROM). 10

11 MEMORIA CACHE Memoria temporanea E un tipo di memoria collocata a stretto contatto con la CPU. E estremamente veloce sia nella scrittura che nel reperimento dei dati. Si tratta di una memoria temporanea e variabile. La necessità della memoria CACHE è determinata dal fatto che talvolta la RAM non è in grado di rispondere velocemente alle richieste della CPU. I processori di ultima generazione presentano la CACHE al loro interno, in modo da incrementare notevolmente le velocità di recupero dei dati. 11

12 MEMORIA DI MASSA Quando si scrive un documento con un computer il programma di videoscrittura risiede in memoria RAM, così come il documento che stiamo editando. Poiché la RAM è volatile, se vogliamo poter recuperare il documento in un secondo momento, è necessario memorizzarlo su Memoria di Massa sotto forma di FILE. Si definisce: SALVATAGGIO di un file l operazione di memorizzazione da RAM a memoria di massa. APERTURA (o caricamento) di un file l operazione opposta di recupero da memoria di massa a memoria RAM. SALVATAGGIO APERTURA 12

13 Supporti magnetici DI MASSA Supporti ottici Memorie Flash (dischi removibili) Supporti magnetici (HD, floppy disk, nastri, ): i dati vengono scritti e letti su superfici magnetiche mediante una testina di lettura/scrittura, che li converte in segnali elettrici. Supporti ottici (CD, DVD): sfruttano la capacita di riflessione/non riflessione di un raggio laser. Memorie Flash (pen drive, CARD SD, MMC, ): memoria elettronica capace di conservare i dati all interno delle proprie celle anche dopo disconnessione. 13

14 DISCO FISSO L Hard Disk è la principale unità di archiviazione dei dati di un computer. In esso è memorizzato il Sistema Operativo. E costituito da uno o più dischi magnetici rigidi, che girano continuamente ad altissima velocità, e da due o più testine di lettura/scrittura che si spostano per accedere ai dati richiesti. Un HD può essere suddiviso in due o più unità (partizioni). Ogni partizione viene visualizzata contraddistinta da una lettera ed eventualmente da un etichetta. La partizione dove risiede il Sistema Operativo viene denominata partizione primaria, le altre, utili per memorizzare i dati elaborati dall utente, vengono chiamate partizioni logiche. Ogni partizione può essere formattata singolarmente. Attraverso il partizionamento dell HD in più unità è possibile installare sul PC più di un SO. In questo caso il numero delle partizioni primarie è pari al numero dei SO installati. 14

15 DISCO FISSO LA FORMATTAZIONE: prima di poter scrivere su un supporto di memorizzazione è necessario compiere l operazione di formattazione che consiste nel predisporre degli spazi all interno dei quali troveranno posto le informazioni. Nel caso dei dischi la suddivisione è rappresentata da cerchi concentrici (detti tracce) a loro volta ripartiti in segmenti (detti settori) adibiti al contenimento dei dati. Tale suddivisione permette di identificare i punti nei quali i file sono memorizzati. Esiste uno spazio particolare, detto FS (File System), all interno del quale è memorizzato l indice del contenuto dei settori. Tale tabella permette di conoscere la collocazione dei blocchi di informazione che compongono i file. Esistono diversi tipi di FS, a seconda del SO usato. Il SO operativo Windows XP supporta FS del tipo FAT (File Allocation Table) e del tipo NTFS (da windows NT), mentre SO come Windows NT e Windows Vista supportano soltanto FS del tipo NTFS. 15

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