ECDL MODULO 1. Sezione 1 hardware

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1 ECDL MODULO 1 Sezione 1 hardware

2 SEZIONE TEMA RIF. Argomento 1.1 Hardware Concetti Comprendere il termine hardware Prestazioni di un computer Dispositivi di memorizzazione Periferiche di input e output Comprendere cosa è un personal computer.distinguere tra desktop, laptop (portatile), tablet PC dal punto di vista degli utenti tipici. Identificare i più comuni dispositivi portatili, quali: palmari (PDA), telefoni cellulari, smartphone, lettori multimediali e conoscerne le principali caratteristiche. Conoscere le parti principali di un personal computer, quali: unità centrale di elaborazione (CPU), tipi di memoria, disco fisso, dispositivi comuni di input/output. Identificare le più comuni porte di input/output, quali: USB, seriale, parallela, porta di rete, FireWire. Conoscere alcuni dei fattori che influenzano le prestazioni di un computer, quali: la velocità della CPU, la dimensione della RAM, il processore e la memoria della scheda grafica, il numero di applicazioni in esecuzione. Sapere che la velocità (più propriamente la frequenza) della CPU viene misurata in megahertz (MHz) o gigahertz (GHz). Conoscere i diversi tipi di memoria centrale presenti nel computer, quali: RAM (randomaccess memory), ROM (read-only memory) ed essere in grado di distinguerle anche rispetto alla loro funzione. Sapere come viene misurata la memoria di un computer: bit, byte, KB, MB, GB, TB. Conoscere i principali tipi di dispositivi di memorizzazione, quali: CD, DVD, chiavi USB, schede di memoria estraibili, dischi fissi interni, dischi fissi esterni, unità di rete, unità di memorizzazione online. Saper identificare alcune delle principali periferiche di input di un computer, quali: mouse, tastiera, trackball, scanner, touchpad, joystick, webcam, macchina fotografica digitale, microfono. Saper identificare alcune delle principali periferiche di output di un computer, quali: schermi/monitor, stampanti, altoparlanti, cuffie Sapere che alcune periferiche possono essere sia di input che di output, quali gli schermi tattili (touchscreen).

3 HARDWARE L hardware (hard «solido», ware «componente») è l insieme delle componenti fisiche (meccaniche, elettriche, elettroniche, magnetiche e ottiche) che costituiscono l elaboratore. 3

4 IL COMPUTER Il computer è lo strumento attraverso il quale è possibile praticare qualsiasi attività nel campo dell informatica. Si tratta di un dispositivo predisposto per ricevere dati in input, elaborarli seguendo determinate istruzioni e produrre i risultati in output. 4

5 PERSONAL COMPUTER (DESKTOP PC) Un personal computer (in italiano: elaboratore personale), solitamente abbreviato in PC, è un qualsiasi computer di uso generico le cui dimensioni, prestazioni e prezzo di acquisto lo rendono adatto alle esigenze del singolo individuo. Si tratta di un elaboratore monoutente (standalone) caratterizzato dalla facile espandibilità. 5

6 LAPTOP COMPUTER (NOTEBOOK) Il computer portatile è un personal computer dotato di display, tastiera e alimentazione a batteria, tutto integrato nello stesso telaio e caratterizzato da dimensioni e peso ridotti in modo da permetterne un facile trasporto ed un uso in mobilità. 6

7 NETBOOK Con il termine Netbook vengono indicati alcuni particolari computer portatili destinati soprattutto alla navigazione in Internet e videoscrittura e pensati soprattutto per un pubblico non professionale. 7

8 TABLET PC Il tablet PC (lett. PC tavoletta) è un computer portatile che permette all'utente di interfacciarsi con il sistema direttamente sullo schermo mediante le dita. Il tablet PC è di fatto un normale PC portatile con capacità di input superiori e con dimensioni e peso ridotti. 8

9 PERSONAL DIGITAL ASSISTANT (PDA) Il palmare è un computer di dimensioni contenute, tali da essere portato sul palmo di una mano (da cui il nome), dotato di uno schermo tattile (o Touch Screen). E in grado di assolvere a funzioni come prendere appunti, gestire una rubrica, elaborare dati, visualizzare immagini o video e connettersi ad Internet. 9

10 TELEFONO CELLULARE E un dispositivo che permette di avere sempre a disposizione un collegamento telefonico. Oltre alla possibilità di telefonare offre ulteriori servizi, quali invio e ricezione di SMS e MMS, accesso ad Internet ecc. 10

11 SMARTPHONE Si tratta di un telefono cellulare con integrate funzioni di PDA. Vi si possono installare ulteriori programmi applicativi e dispone di sistemi di messaggistica istantanea (IM) e VoIP. 11

12 LETTORE MULTIMEDIALE Il multimedia player è un dispositivo che consente di visualizzare o ascoltare film e musica in diversi formati. Generalmente i file multimediali sono memorizzati su supporti estraibili chiamati memory card. 12

13 TIPI DI COMPUTER Esistono diversi tipi di computer che vengono impiegati in diversi campi e che sono classificati sulla base delle loro caratteristiche e prestazioni: Supercomputer Mainframe Minicomputer Network computer Personal computer (PC) Laptop computer (notebook, portatile) Palmare (PDA) 13

14 SUPERCOMPUTER Il supercomputer è un tipo di sistema di elaborazione progettato per ottenere potenze di calcolo estremamente elevate, dedicato ad eseguire calcoli particolarmente onerosi. I supercomputer sono ovviamente strumenti costosi, normalmente di proprietà di società o enti di ricerca che condividono il loro utilizzo tra molti dipendenti/ricercatori. Vista la velocità attuale dello sviluppo tecnologico nel campo dell'informatica e dei microprocessori, di solito perdono l'aggettivo "super" dopo pochi anni dalla loro nascita, superati da macchine ancora più potenti. 14

15 MAINFRAME Di grosse dimensioni, molto costoso, dotato di notevoli potenza di elaborazione e di grande capacità di memoria. È utilizzato da personale specializzato Ha il compito di gestire il sistema informatico e le grandi banche dati di un azienda Può avere molti terminali collegati e servire un numero elevato di utenti. 15

16 TERMINALI I terminali si distinguono in: Stupidi non sono in grado di svolgere alcuna funzione se non sono connessi al computer (si collegano al mainframe). Intelligenti se sono dotati di CPU e di una certa quantità di memoria RAM e quindi consentono di svolgere in loco alcune semplici operazioni. 16

17 MINICOMPUTER Un minicomputer si può definire il primo significativo scostamento dai mainframe, sia per il minor costo sia per la gestione più semplice. Essi consentono collegamenti interattivi per alcune decine di utenti. Sono posti al centro di una rete di terminali, ognuno dei quali lavora con il minicomputer come se fosse un computer isolato, ma condividendo i dati, le apparecchiature di stampa e gli stessi programmi. Sono elaboratori particolarmente utilizzati in ambito amministrativo aziendale, dove la condivisione dei programmi e dei dati è un fattore essenziale: tutti possono lavorare con le stesse procedure e i dati possono essere aggiornati in tempo reale. 17

18 NETWORK COMPUTER Macchina di prestazioni e costi contenuti, dedicata a singoli utenti. Sono PC privi di disco fisso e con un sistema operativo residente in una ROM. La loro capacità elaborativa è quasi nulla se non sono connessi alla rete. 18

19 STRUTTURA DELL ELABORATORE RAM - mantiene i dati in memoria durante l elaborazione della CPU ROM contiene istruzioni per l avvio del computer Memoria centrale Memoria di massa Conservano i dati elaborati Forniscono alla RAM dati già memorizzati da rielaborare CPU - elabora Periferiche di Input Inserimento dati ALU CU Periferiche di Output Emissione dati 19

20 CENTRAL PROCESSING UNIT (CPU) E l unità centrale di elaborazione. Si tratta di un circuito integrato all interno del quale avvengono i processi di elaborazione. E costituita da: ALU (Arithmetic and Logic Unit), in grado di compiere le operazioni di calcolo e di eseguire le istruzioni del programma; CU (Control Unit), che coordina lo svolgimento dell esecuzione delle operazioni. Durante lo svolgimento delle operazioni la CPU si avvale dei registri per memorizzare temporaneamente i risultati parziali delle elaborazioni. 20

21 CPU La velocità di lavoro della CPU è determinata dalla frequenza del clock, un orologio interno che scandisce l esecuzione delle operazioni (una operazione elementare dura un ciclo di clock). L unità di misura della velocità (frequenza) del microprocessore è l hertz (con i suoi multipli MHz e GHz) che misura il numero di cicli al secondo effettuati dal clock. 21

22 MEMORIA CENTRALE La memoria è la parte del computer destinata a conservare informazioni per un certo periodo di tempo. La memorizzazione di informazioni in memoria, e il successivo recupero delle medesime, sono funzioni fondamentali nel funzionamento del computer. Una memoria può essere considerata come una sequenza finita di celle in cui ogni cella contiene una sequenza finita di bit. Normalmente i bit sono gestiti a gruppi di otto, detti byte. Pertanto lo spazio fisico della memoria può essere immaginato come una sequenza di locazioni, ognuna contenente un Byte. 22

23 MEMORIA CENTRALE RAM (Random Access Memory) ROM (Read Only Memory) volatile, cioè il suo contenuto viene cancellato al mancare della corrente elettrica; ad accesso casuale, perché si può accedere direttamente al dato che interessa; di lavoro e dinamica, perché contiene i dati in fase di elaborazione e le istruzioni dei programmi attivi. E una memoria di sola lettura il cui contenuto non varia nel tempo. Nella BIOS ROM è memorizzato il firmware, un insieme di istruzioni necessarie affinché l elaboratore possa eseguire le operazioni di base (autodiagnostica, riconoscimento periferiche I/O e bootstrap). 23

24 RAM La RAM è come una lavagna: vi si scrivono le informazioni utili durante una determinata operazione e le si cancellano non appena non sono più utilizzate. La quantità di RAM disponibile sui moderni computer varia generalmente dai due agli otto Gbyte. 24

25 MEMORIA CACHE La cache è associata ad una memoria "principale", in cui risiedono i dati. Essa è tipicamente di capienza inferiore rispetto alla memoria principale, ma il suo utilizzo è più conveniente in termini di tempo di accesso e/o carico sul sistema. Quando è necessario l'accesso ad un dato, questo dato viene prima cercato nella cache. Se è presente e valido, viene utilizzata la copia presente. Viceversa, viene recuperato dalla memoria principale, e memorizzato nella cache, nel caso possa servire successivamente. 25

26 CACHE DEL PROCESSORE E una memoria intermedia integrata nel processore. Vi vengono memorizzati i dati e le istruzioni usati più frequentemente. Consente un accesso più veloce ai dati perché funziona alla stessa velocità del processore. CPU Memoria cache RAM 26

27 MEMORIA DI MASSA Durante l elaborazione i dati risiedono nella RAM. Al termine del lavoro, per conservare tali dati, è necessario trasferirli in un dispositivo di memorizzazione di massa così da evitare che vadano persi con lo spegnimento del computer. conservazione dei dati per la conservazione Memoria RAM scambio dati per l elaborazione Memoria di massa 27

28 MEMORIE DI MASSA Per memorie di massa si intendono dispositivi magnetici, ottici ed elettronici che permettono di memorizzare dati e programmi in modo permanente, per conservarli finché l utente non decide di eliminarli. La loro capacità è espressa con i multipli del Byte (prevalentemente gigabyte o terabyte). 28

29 DISPOSITIVI MAGNETICI HARD DISK E un dispositivo utilizzato per la memorizzazione a lungo termine dei dati in un computer. È costituito fondamentalmente da uno o più dischi rivestiti di materiale ferromagnetico in rapida rotazione e da due testine per ogni disco (una per lato), poste a piccolissima distanza dalla superficie del disco stesso in grado di leggere e scrivere i dati. La testina è tenuta sollevata dall'aria mossa dalla rotazione stessa dei dischi che può superare i giri al minuto. 29

30 HARD DISK I dati sono memorizzati su disco seguendo uno schema di allocazione fisica ben definito in base al quale si può raggiungere la zona dove leggere/scrivere i dati sul disco. Uno dei più diffusi è il cosiddettochs acronimo per il termine inglese Cylinder/Head/Sector (Cilindro/Testina/Settore). In questa struttura i dati sono memorizzati avendo come indirizzo fisico un numero per ciascuna delle seguenti entità fisiche: Piatto - un disco rigido si compone di uno o più dischi paralleli, di cui ogni superficie, detta "piatto" e identificata da un numero univoco, è destinata alla memorizzazione dei dati. Traccia - ogni piatto si compone di numerosi anelli concentrici numerati, detti tracce. Cilindro - l'insieme di tracce alla stessa distanza dal centro presenti su tutti i dischi è dettocilindro. Settore - ogni piatto è suddiviso in settori circolari, ovvero in "spicchi" radiali uguali. Blocco - l'insieme di settori posti nella stessa posizione in tutti i piatti. Testina - su ogni piatto è presente una testina per accedere in scrittura o in lettura ai dati memorizzati sul piatto; la posizione di tale testina è solidale con tutte le altre sugli altri piatti. 30

31 HARD DISK A Traccia B Settore C Settore di una traccia D Cluster, insieme di settori contigui 31

32 HARD DISK L organizzazione dello spazio del disco per la registrazione dei dati è compito del sistema operativo, che mediante la procedura di formattazione dei dischi li predispone all uso per renderli idonei a ricevere e memorizzare i dati. 32

33 DISPOSITIVI MAGNETICI - HARD DISK ESTERNI Sono analoghi agli hard disk interni e si collegano al computer mediante porte USB, FireWire o E-SATA. Possono essere collegati «a caldo», cioè con il computer già acceso. 33

34 DISPOSITIVI MAGNETICI Floppy disk supporti di limitata capacità (1,44MB) utilizzati per trasferire piccole quantità di dati tra PC non collegati in rete. Nastri - memorie di massa ad accesso sequenziale di grandi capacità ma molto lente, utilizzate prevalentemente per il backup dei dati perché a basso costo. 34

35 DISPOSITIVI MAGNETICI Dischi di rete sono hard disk che, grazie al collegamento in rete, possono essere utilizzati come memorie di massa da ogni elaboratore collegato. Unità di memorizzazione online sono hard disk messi a disposizione su server online che usano la rete internet per il trasferimento dei dati. 35

36 DISPOSITIVI OTTICI I dati sono registrati e letti usando un fascio di luce laser. Rispetto ai dischi magnetici sono più resistenti e garantiscono una conservazione più sicura dei dati. La velocità di trasferimento dei dati, nell ordine delle centinaia di millisecondi, è inferiore a quella degli hard disk. Per essere utilizzati è necessario un lettore/masterizzatore di CD o DVD. Una volta memorizzati i dati non possono più essere modificati (a meno che non si usino dischi riscrivibili CD-RW e DVD-RW). 36

37 DISPOSITIVI OTTICI CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) Consentono di memorizzare fino a 800 MB. DVD (Digital Versatile Disk) E generalmente utilizzato per memorizzare filmati o prodotti multimediali. La sua capacità può variare dai 4,7GB ai 17 GB. 37

38 DISPOSITIVI ELETTRONICI USB flash drive le chiavi USB, grazie alle ridotte dimensioni ed alle relativamente grandi capacità (nell ordine dei GB), sono molto utilizzate per trasferire dati tra computer non in rete. Si connettono al computer tramite la porta USB. Memory card scheda di memoria estraibile di piccole dimensioni e capacità simile alle USB flash drive. Spesso sono utilizzate da telefoni cellulari, smartphone, lettori mp3, ecc. 38

39 PRESTAZIONI DI UN COMPUTER Le prestazioni di un computer dipendono principalmente dai seguenti fattori: o caratteristiche del processore (velocità in GHz, architettura bit, quantità di memoria cache); o quantità e velocità della memoria RAM; o tipo e velocità dei BUS; o caratteristiche della scheda grafica (dotata di processore e memoria RAM dedicata); o numero di applicazioni in esecuzione (grazie al multitasking è possibile eseguire più applicazioni contemporaneamente ma questo rallenta il sistema). 39

40 PORTE DI INPUT/OUTPUT I dispositivi che consentono di interagire con il computer sono detti periferiche e consentono la trasmissione di dati e istruzioni dall interno all esterno del computer e viceversa. Generalmente si collegano al computer attraverso le così dette «porte». A seconda delle funzioni esistono diversi tipi di porta. 40

41 PORTE DI INPUT/OUTPUT porta USB (Universal Serial Bus) porta seriale ad alta velocità con la quale le periferiche possono essere collegate e scollegate anche a computer acceso; porta seriale (COM, Communication) consente la trasmissione delle informazioni un bit alla volta, quindi è molto lenta (veniva usata per collegare i modem analogici); porta parallela (LPT, Line Printer) permette la trasmissione dei dati 8 bit alla volta: un tempo era considerata veloce (vi si collegavano le stampanti) ma con l avvento delle porte USB è ormai uscita di scena. 41

42 PORTE DI INPUT/OUTPUT porta di rete serve per collegare dispositivi hardware di rete quali switch, hub, router, ecc. porta firewire consente grande velocità nel trasferimento dei dati e viene generalmente utilizzata per collegare hard disk esterni o videocamere; porta E-SATA (External Serial Advanced Technology Attachment )- è al momento la porta che consente le velocità di trasferimento superiori (fino a 3 Gb/s) ed è utilizzata prevalentemente per collegare hard disk esterni. 42

43 IL CASE E LA SCHEDA MADRE La maggior parte delle componenti hardware precedentemente elencate sono posizionate all interno del case e comunicano tra loro grazie ai bus della scheda madre. Quest ultima raccoglie in sé tutta la circuiteria elettronica di interfaccia fra i vari componenti hardware. I bus, integrati nella scheda madre, sono canali che consentono la comunicazione tra le varie componenti del sistema. 43

44 SCHEDA MADRE 44

45 PERIFERICHE DI INPUT/OUTPUT Le periferiche di Input sono costituite da tutti quei dispositivi che consentono l inserimento nel computer di dati e istruzioni. Le periferiche di Output sono costituite dai dispositivi che consentono la comunicazione all esterno dei dati elaborati, intermedi o finali. le periferiche di I/O sono quei dispositivi in grado di inviare dati al computer e allo stesso modo di riceverne. 45

46 PERIFERICHE DI INPUT Le più comuni unità di Input sono: o TASTIERA o MOUSE o TRACKBALL o TOUCH PAD o JOYSTICK o PENNA OTTICA o SCANNER o TAVOLETTE GRAFICHE o WEBCAM o MACCHINA FOTOGRAFICA DIGITALE o MICROFONO 46

47 LA TASTIERA Le tastiere possiedono generalmente 101 tasti divisi in quattro gruppi: tasti funzione tasti alfanumerici tastierino numerico tasti cursore Esistono tastiere con un numero maggiore di tasti (di solito 104 per le tastiere Windows). 47

48 IL MOUSE Il mouse fu introdotto assieme ai sistemi operativi di tipo grafico (Macintosh, Windows, ecc.) per semplificare l'invio dei comandi alla macchina, comandi che in precedenza venivano impartiti unicamente attraverso la tastiera. Lo spostamento del mouse controlla il movimento di un puntatore sullo schermo, mentre i tasti inviano il comando. Il mouse, come la tastiera, si collega al PC attraverso una porta PS/2 appositamente dedicata oppure attraverso una porta USB. 48

49 IL TRACKBALL La trackball è analoga al mouse, ma con modalità di movimento diverse: per muovere il puntatore basta far ruotare la pallina che si trova nella parte superiore. 49

50 IL TOUCHPAD Il touchpad è il tipico strumento di input dei PC portatili: una piastrina rettangolare sensibile al tatto, utilizzata in sostituzione del mouse. 50

51 IL JOYSTICK Il joystick è un dispositivo utilizzato prevalentemente nei videogiochi, costituito da una manopola con pulsanti. 51

52 LA PENNA OTTICA La penna ottica (o lettore ottico) è un dispositivo in grado di leggere i codici a barre, cioè le barre verticali apposte sulle etichette delle confezioni dei prodotti commerciali e trasmettere i dati relativi al computer a cui è collegata. 52

53 LA TAVOLETTA GRAFICA La tavoletta grafica consente di inserire nel computer disegni realizzati a mano libera, trasformandoli in segni digitali che possono essere elaborati; è ideale per il riconoscimento calligrafico. 53

54 VIDEOCAMERA O WEBCAM La videocamera o webcam permette di acquisire successioni di immagini in forma digitale e produrre filmati. 54

55 MACCHINA FOTOGRAFICA DIGITALE La macchina fotografica digitale è in grado di acquisire immagini, in forma digitale, per una visualizzazione tramite computer o per un utilizzo in file di diversa tipologia. 55

56 MICROFONO Il microfono è uno strumento che ci consente di acquisire suoni e di inserirli, in forma digitale, in file multimediali. 56

57 SCANNER Lo scanner permette l acquisizione di disegni, immagini, fotografie e testi in formato immagine. I programmi di riconoscimento dei caratteri (OCR, Optical Character Recognition) consentono di tradurre testi acquisiti come immagini in normali file di testo. 57

58 PERIFERICHE DI OUTPUT Le più comuni unità di output sono: o o o o o MONITOR STAMPANTE PLOTTER CASSE ACUSTICHE CUFFIE 58

59 IL MONITOR Il monitor, denominato anche display o schermo, è il dispositivo di output per eccellenza, che consente di visualizzare i dati elaborati, sia parziali che finali. Esistono in commercio vari tipi di monitor con caratteristiche che ne determinano le prestazioni: a cristalli liquidi, o LCD; al plasma; a tubo catodico. 59

60 IL MONITOR Oltre che per le dimensioni, misurate in pollici, il video si differenzia anche per il tipo di risoluzione, ossia per il numero di pixel contenuti in una certa unità di misura (per esempio 1280x1024). Più alto è il numero di pixel, più nitida risulta la visualizzazione. Un altro elemento che influenza le prestazioni di un video è la scheda grafica contenuta nel computer. 60

61 LA STAMPANTE La stampante è la periferica di output che trasferisce su carta o su materiali di altra natura le informazioni digitali contenute in un computer. Esistono diverse tipologie di stampante: a getto di inchiostro che usano dei piccoli fori per spruzzare l'inchiostro sulla carta ; laser che usano inchiostro secco (il toner) che viene appiccicato sulla carta mediante carica elettrostatica; termiche con carta autocromata in cui la carta è in realtà formata da tre strati (uno rosso, uno giallo ed uno blu) che vengono attivati mediante il calore prodotto in ogni singolo punto della carta stessa; ad aghi, in cui la stampa avviene mediante aghi che battono un tasto inchiostrato posto sopra la carta. 61

62 IL PLOTTER Il plotter è un dispositivo periferico di output, simile alla stampante, dotato di una o più penne, che consente di ottenere su carta disegni e tracciati grafici tridimensionali di qualità anche a colori. Viene prevalentemente utilizzato negli studi di geometri ed architetti. 62

63 CASSE ACUSTICHE Le casse acustiche, denominate anche sound blaster, trasformano i segnali generati dalla scheda audio in vibrazioni sonore. In alcuni modelli le casse acustiche sono incorporate nel monitor. 63

64 CUFFIE AURICOLARI Le cuffie auricolari sono una coppia di altoparlanti di piccole dimensioni che, appoggiati alle orecchie, permettono di ascoltare audio. Alcune cuffie sono dotate anche di microfono. 64

65 PERIFERICHE DI INPUT/OUTPUT Le più comuni unità di I/O sono: o MONITOR TOUCHSCREEN Si tratta di un monitor capace di leggere la posizione selezionata attraverso il dito di una mano. Il suo uso è molto intuitivo e viene spesso utilizzato in luoghi pubblici (stazioni ferroviarie, aeroporti, ecc.). o MODEM E un dispositivo hardware che permette di stabilire una connessione tra più computer attraverso la linea telefonica. Trasforma le informazioni digitali in analogiche e viceversa. 65