Il computer HARDWARE. Tipologie di computer (2) Tipologie di computer (1) HW e SW. L informazione binaria

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1 . 2005/2006 HRDWRE Ing. Rossella Rubino Bologna, 20 marzo 2006 Il computer Computer (calcolatore o elaboratore): macchina che elabora informazioni sotto la guida di un programma Programma: insieme di istruzioni formulate in un linguaggio che il computer è in grado di comprendere (linguaggio di programmazione) ed eseguire 2 Tipologie di computer (1) Tipologie di computer (2) Personal Computer utilizzo individuale prestazioni limitate Super Computer enti di ricerca calcoli scientifici complessi PD (Personal Digital ssistant) privi di memoria dimensioni contenute touch screen o pen screen Laptop versione portatile del personal computer batteria per lavorare anche senza alimentazione 3 4 HW e SW L informazione binaria Hardware parte fisica del computer: insieme di dispositivi che realizzano le funzioni di acquisire elaborare memorizzare trasmettere informazioni Software programmi da eseguire (Windows, Word, Excel, Norton ntivirus) BIT (Binary Digit - Cifra binaria) l unità di informazione minima rappresentabile in un computer espressa mediante le sole cifre 0 e 1 Perche solo cifre binarie? perché è più facile realizzare componenti suscettibili di assumere due stati (aperto/chiuso, positivo/negativo, ecc.) 5 6 1

2 Stati di un circuito elettrico Sistemi di numerazione Sistemi utilizzati per esprimere i numeri non posizionali numerazione romana conteggio a tacche conteggio sulle dita posizionali numerazione decimale numerazione binaria numerazione esadecimale 7 8 Sistemi posizionali Sistema binario Ogni cifra di un numero rappresenta un valore che dipende dalla posizione della cifra (posizione calcolata a partire dalla fine del numero, iniziando a contare da 0), e dalla base del sistema di numerazione Sistema posizionale con base uguale a 2 Valore = Cifra * 2 Posizione Valore = Cifra * Base Posizione = 1 * * * * 10 0 (1.000) + (300) + (20) + (4) = = 1 * * * * 2 0 (8) + (4) + (0) Che cosa possiamo rappresentare nel sistema binario Sistemi di codifica internazionali Numeri Caratteri alfabetici e comandi: Tavole di conversione SCII: Fanno corrispondere ad ogni carattere o numero un gruppo di 8 bit. Una sequenza di 8 bit viene chiamata byte o carattere Immagini e fotografie in bianco e nero (es. 0 = punto bianco; 1 = punto nero) immagini a colori Suoni SCII (merican Standard Code for Information Interchange) tabella standard (128 caratteri) estesa (256 caratteri) Unicode Standard di codifica dei caratteri sviluppato da Unicode Consortium caratteri consente di rappresentare quasi tutte le lingue scritte del mondo utilizzando un unico set di caratteri

3 Tabella SCII La struttura di Babbage Calcolo Input Controllo Output Memoria Le componenti del computer Unità di input Unità di input (o di ingresso) riceve le informazioni in arrivo e le trasmette all unità di controllo Unità di controllo smista i dati tra le unità del computer seleziona le istruzioni da eseguire controlla la correttezza della loro esecuzione Unità di output (o di uscita) comunica all esterno i risultati delle elaborazioni compiute Unità di calcolo elabora i dati Unità di memoria memorizza i dati e i programmi Tastiera immissione comandi premendo dei tasti Mouse necessario per sistemi ad interfacce grafiche (GUI) sostituibile con trackball o touchpad Scanner dispositivo per l acquisizione di immagini o per il riconoscimento ottico dei caratteri Modem Unità di output La struttura del computer Monitor risoluzione tecnologia (LCD, CRT) Stampante aghi getto d inchiostro laser Modem

4 Le componenti del computer LU e CU CPU (unita centrale di elaborazione) LU: unità aritmetico-logica CU: unità di controllo Unità di memoria centrale registra temporaneamente i dati, i programmi e i risultati delle elaborazione Unità di memoria di massa conserva dati e programmi Bus insieme di fili su cui transitano i dati che vengono inviati da un dispositivo all altro (indirizzi, dati e controllo) LU (rithmetic Logic Unit) esegue le operazioni aritmetiche e logiche specificate nelle istruzioni del programma CU (Control Unit) preleva dalla memoria le istruzioni del programma le interpreta e le fa eseguire dalla LU gestisce le comunicazioni fra i vari organi del computer I registri lgebra di Boole Sia la LU che la CU utilizzano dei registri contatore di programma registro istruzioni registro di indirizzamento registri temporanei accumulatore registro di stato lgebra di variabili suscettibili di assumere due valori (0,1 oppure ON,OFF oppure vero,falso) Operazioni fondamentali ND OR NOT XOR Operatori booleani (1) Operatori booleani (2) ND Es ND XOR Es XOR OR Es OR NOT Es NOT

5 I connettivi logici ND F V F F F V F V OR F V F F V V V V XOR F V F F V V V F Sono vere entrambe le proposizioni: p1. G.Sartor è italiano p2 B.Pitt è americano G.Sartor è italiano ND B.Pitt è italiano? G.Sartor è italiano OR B.Pitt è italiano? G.Sartor è italiano ND NOT B.Pitt è italiano? G.Sartor è italiano XOR B.Pitt è americano? NOT F V V F I circuiti che realizzano le operazioni elementari B ND NOT B B OR XOR Le reti logiche Una semplice rete logica Reti ottenute combinando i connettivi logici allo scopo di eseguire operazioni elementari (addizioni, sottrazioni, confronti) Combinando operazioni elementari, si possono eseguire tutte le operazioni di base effettuabili da parte dell elaboratore. B C ND NOT OR R R= ( ND B) OR (NOT C) Le reti logiche e i circuiti integrati Le reti logiche sono oggi realizzate mediante transistor, dispositivi composti di materiale semiconduttore (che permettono il passaggio di corrente solo in particolari condizioni). Circuito integrato circuito complesso, realizzato su un unica piastra di silicio Microprocessore circuito integrato contenente una CPU completa (unità logico-aritmetica, unità di controllo, registri) Schede I chip sono collocati su schede a circuiti stampati Scheda madre: la scheda principale ai cui connettori si collegano I dispositivi. Contiene la CPU, la memoria centrale, I principali controller Schede di espansione: contengono ulteriori componenti hardware, e si collegano agli slot di espansione del computer (per aggiungere memoria, adattatore video, scheda grafica, modem interno, ecc.)

6 Scheda a circuiti stampati e circuiti integrati Scheda madre Scheda di espansione Unità di memoria Il computer utilizza due tipi di memorie per memorizzare i propri dati memoria centrale ROM RM memoria secondaria o di massa memorie magnetiche memorie ottiche Organizzazione della memoria ROM La memoria è suddivisa in celle di 8 bit (byte) 4 byte (word) 8 byte (double word) Le unità di misura normalmente utilizzate per esprimere la capacità di una memoria 1 Kilobyte (1024 byte) 1 Megabyte (1024 KB) 1 Gigabyte (1024 MB) 1 Terabyte (1024 GB) Read Only Memory memoria a sola lettura perché l utente non può intervenire in alcun modo su di essa. contiene i programmi (firmware) che consentono le funzioni di base del computer avviamento (bootstrap) diagnostica errori è permanente nel senso che le informazioni non vengono perse quando si spegne il computer

7 Tipi di ROM Flash memory PROM (Programmable ROM) EPROM (Erasable Programmable ROM) EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) Flash memory (memory cards, USB flash drives, MP3 player, macchine fotografiche digitali e telefoni cellulari) RM Memorie secondarie Random ccess Memory più lente contiene i programmi da eseguire e i dati da elaborare è volatile, cioè allo spegnimento del computer i dati in essa contenuti vanno persi Svantaggi capacità ridotta è volatile MEMORIE SECONDRIE capacità più ampia costo minore permanenti Tipi di memorie secondarie magnetiche ottiche Memorie magnetiche In questo tipo di memorie l archiviazione avviene magnetizzando piccole aree della superficie del supporto Tipi di memorie magnetiche Hard Disk nastri accesso sequenziale non molto usati se non per backup dischi accesso casuale floppy disk, hard disk

8 Dispositivi ottici Trasmissione dati tra computer e periferiche In questo tipo di dispositivi la memorizzazione avviene tramite un raggio laser Dischi ottici più diffusi CD-ROM CD-RW DVD-ROM DVD-RW La trasmissione dei dati tra il computer e il terminale può avvenire in modo: seriale i singoli bit vengono trasmessi in sequenza parallelo più bit (normalmente byte) vengono trasmessi in sequenza Trasmissione seriale Cavi seriali Vantaggi può coprire lunghe distanze richiede meno fili meno costi più tollerante ad interferenze ed errori Svantaggi è più lenta Cavi paralleli ltri standard di comunicazione USB (Universal Serial Bus) IrD (Infrared Device pplication) Firewire Bluetooth

9 USB velocità elevata 12 MB (USB1) 100 MB (USB2) connessione in cascata di 256 dispositivi gestita solo da Windows e MC OS IrD Firewire velocità 4 MBps non utilizza cavi distanza breve (1m) e in visibilità basso costo non suscettibile di interferenze velocità 100, 200 e 400 Mbps connessione massima 63 dispositivi capacità di sopportare potenze maggiori e della possibilità di stabilire una connessione tra dispositivi senza il tramite di un computer Normalmente usata per collegare dispositivi di archiviazione o dispositivi di acquisizione video e audio Bluetooth Fornisce un metodo standard, economico e sicuro per scambiare informazioni tra dispositivi diversi utilizzando onde radio. Bluetooth cerca i dispositivi coperti dal segnale (10 metri in ambienti chiusi) e li mette in comunicazione tra di loro. bassi consumi versione 1.1 e 1.2 (723Kbps) versione 2 (2.1Mbps) 53 9