Architettura del Calcolatore - Hardware

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1 Architettura del Calcolatore - Hardware

2 Cos è 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 La domanda cos è un personal computer, però, richiede una risposta più precisa.

3 Hardware Desktop computer Mainframe Lavatrice

4 Computer: tipologie supercomputer mainframe minicomputer personal computer network computer terminali Maggiore potenza di calcolo Calcolo parallelo

5 Computer: tipologie supercomputer mainframe minicomputer personal computer network computer terminali funzioni centralizzate di elaborazione dati dimensioni notevoli

6 Computer: tipologie supercomputer mainframe minicomputer personal computer network computer terminali meno potenti dei mainframe dimensioni variabili

7 Computer: tipologie supercomputer mainframe minicomputer personal computer network computer terminali Utilizzo individuale: desktop (da scrivania) workstation (professionale) notebook tascabili, palmari (portatile) (dimensioni ridotte, funzioni ridotte)

8 Computer: tipologie supercomputer mainframe minicomputer personal computer network computer terminali Terminali con capacità di calcolo e spesso anche di immagazzinamento dati

9 Computer: tipologie supercomputer mainframe minicomputer personal computer network computer terminali Terminali stupidi, nessuna potenza di calcolo, sfruttano quella di un server cui si collegano

10 Computer Portatili Un laptop (spesso chiamato anche notebook) è un computer portatile progettato per poter essere trasportato in una valigia la più parte dei laptop presentano dimensioni di 30x23x5 cm. Un palmtop è un computer ancora più maneggevole, capace di essere sostenuto con una sola mano, delle dimensioni medie di 15x8x2cm.

11 Personal computer Ibm Pc Altair Apple ][ PC Acer Veritron Xerox Alto

12 La Apple Apple Macintosh Apple Cube 2000 Apple imac G5-2004

13 Hardware: esempi di case Il case (o cabinet) è il contenitore, l involucro in cui vengono montati la scheda madre, i dischi e le varie schede di cui è composto un personal computer PowerMac G4 La facilità di accesso alla parte interna può variare molto. Nei PowerMac è sufficiente manovrare una leva Silicon Graphics Tezro La forma del case può essere dettata, oltre che da motivi pratici, anche da considerazioni estetiche. Il parallelepipedo grigio non è d obbligo! Case generico per Pc

14 Hardware: un case smontato Parte anteriore Vista laterale Parte posteriore Alloggiamenti dischi Scheda madre Alimentazione

15 Tipi di case

16 Hardware L hardware è la parte che si può prendere a calci; il software quella contro cui si può solo imprecare. HARDWARE 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.

17 Componenti esterni Porte Tastiera Porte PS2 Tast./Mouse Porte USB Porte Audio In/Out/Mic Connettore Ethernet per la rete Uscita Monitor DVI Uscita Monitor VGA Porta parallela Porta seriale Monitor Mouse

18 Componenti opzionali Modem Scheda di rete Stampante Scanner

19 Componenti Interni CPU Disco fisso Scheda madre (motherboard) Interno di un unità centrale

20 Un po di storia Pascalina: operazioni di somma e sottrazione Vedi link:

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27 L architettura di Von Neumann Prima proposta di architettura di unelaboratore Risale al 1946 Schema generale di tipo funzionale del calcolatore

28 Macchina di Von Neumann Unità di elaborazione o CPU (CentralProcessing Unit) Acquisisce, interpreta ed esegue istruzioni Memoria centrale Contiene istruzioni e dati Periferiche: memoria di massa, input, output Permettono scambio di informazioni con l esterno Bus di sistema Collega i vari elementi del calcolatore

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30 Architettura a BUS L architettura più consolidata per il calcolatore prevede unità funzionali fra loro collegate attraverso un unico canale di comunicazione, il bus Il bus è fisicamente realizzato mediante un insieme di conduttori elettrici Dispositivi di Input/Output BUS Memoria CPU I/O I/O I/O principale Indirizzi Dati Controllo

31 Il BUS Il bus è utilizzato per trasferire dati fra le unità funzionali L unità che inizia il trasferimento (in genere la CPU) fornisce l indirizzo, che individua univocamente il dato, sulle linee del bus indirizzi, e configura le linee del bus controllo, inviando un comando al dispositivo che contiene il dato (es. READ) Il dato da trasferire è reso disponibile sul bus dati e viene ricopiato nel dispositivo destinatario Indirizzo a 32 bit (32 fili) 0008AB38 CPU 0008AB38 Memoria principale 0008AB38 CPU 5F66B102 Memoria principale 5F66B AB38 5F66B102 READ=1 MEM=1 READ=1 MEM=1 5F66B102 Dato a 32 bit (32 fili) trasferito dalla memoria principale alla CPU

32 La scheda madre

33 La 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

34 Il chipset Il chipset è l insieme dei processori collocati sulla scheda madre che si incaricano di gestire e coordinare il funzionamento di tutti i componenti presenti su di essa.

35 Il Socket Il Socket (zoccolo) è il connettore, presente su ogni mainboard, sul quale alloggia il microprocessore. Lo zoccolo ha diversi formati, determinati i vari tipi di CPU utilizzabili: Socket 370 (Celeron) Socket 7 ( Intel Pentium, Pentium MMX, AMD k5/k6/k6-2/k6-iii, Cyrix) Slot 1( Pentium II e III,Celeron) Slot A (Amd Athlon) Socket A (462) - AMD Duron, AMD Athlon Socket 754/939/940 - AMD Athlon 64 /FX 64 Socket 478 Celeron, Pentium IV 478 fino all anno 2004 Socket 775 Pentium IV LGA775 a partire dal 2004 Socket 603/604 Intel XEON

36 Il 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 essere eseguita un elaborazione 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.

37 Il 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

38 CPU Central Processing Unit Il Processore (CPU) è la componente più complessa, svolge tutte le operazioni di manipolazione dei dati. Ha il compito di elaborare i dati presenti in memoria secondo le indicazioni ricevute da programma tramite appositi comandi. Si può definire la CPU come il cervello del computer. La CPU è composta da un unità di controllo (CU), da un unità aritmetico logica (ALU) e dai registri. La potenza della CPU si valuta in: -velocità, che si misura in MHz (Milioni di cicli per secondo) -insieme di operazioni che è in grado di svolgere -milioni di operazioni che svolge in un secondo (MIPS)

39 CPU È costituita da tre elementi fondamentali: Unità Aritmetico Logica (ALU) Registri Unità di Controllo (CU) } EU Execution Unit BIU Bus Interface Unit registri PC Contatore di programma (Program Counter) BUS ALU CU IR Registro Istruzione (Instruction Register)

40 Registri Name 31 EAX ECX EDX EBX ESP EBP ESI 0 Use GPR 0 GPR 1 GPR 2 GPR 3 GPR 4 GPR 5 GPR 6 CS SS DS ES FS GS Code segment pointer Stack segment pointer (top of stack) Data segment pointer 0 Data segment pointer 1 EIP Data segment pointer 2 EFLAGS Data segment pointer 3 Registri del Pentium Instruction pointer (PC) Condition codes EDI GPR 7 I registri sono dispositivi di memorizzazione che consentono un accesso molto veloce ai dati che contengono; hanno dimensioni prefissate (es. 32/64 bit) Alcuni registri hanno funzioni specifiche (es. contatore di programma) Nella maggior parte delle architetture le operazioni della ALU si possono effettuare solo fra dati presenti in due registri Il risultato di un operazione effettuata dalla ALU viene normalmente memorizzato in un registro

41 Registri Lo stato della CPU è costituito da informazioni (memorizzate negli opportuni registri) su: dati da elaborare (contenuti nei Registri dati - Ri) dati provenienti dalla memoria a seguito di lettura o da ricopiare in memoria in caso di scrittura (contenuti nel Registro dati di Memoria - MDR) indirizzo della locazione di memoria nella quale si trova il dato in R/W nel MDR (Registro indirizzi di memoria - MAR) indirizzo in memoria della prossima istruzione da eseguire (PC - Program Counter) istruzione da eseguire (nel registro istruzioni - RI) eventuali anomalie/eventi verificatisi durante l elaborazione (nei registri flag o Registro di Stato)

42 Struttura della CPU

43 CPU Central Processing Unit A livello macroscopico, ad ogni impulso di clock la CPU: legge il suo stato interno (determinato dal contenuto dei registri di stato) e la sequenza di ingresso (determinata dal contenuto dei registri istruzioni e registri dati) produce un nuovo stato dipendente dallo stato in cui si trovava originariamente In pratica, la CPU realizza una complessa funzione logica, con decine di ingressi e di uscite la corrispondente tabella della verità avrebbe un numero enorme di righe (miliardi di miliardi)

44 ALU Arithmetic Logical Unit E il componente più importante dell intero processore in quanto elabora, nel vero senso della parola, 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. + - * / AND OR NOT < > = <>

45 ALU Arithmetic Logical Unit L ALU (Arithmetic Logic Unit) è un circuito in grado di eseguire operazioni aritmetiche e logiche su 2 operandi, rappresentati su n bit (es. 32/64 bit); oltre al risultato dell operazione può produrre informazioni ulteriori su linee specifiche (il risultato è zero, si è verificato un overflow, il risultato è negativo) Il tipo di operazione selezionata, in un dato istante, dipende dallo stato di alcune linee di controllo provenienti dalla CU Le operazioni logiche (es. AND) vengono eseguite bit a bit fra i due operandi Esiste una unità specializzata per le operazioni in virgola mobile (FPU) a b ALU op eration ALU C arryout Z ero Result Overflow

46 ALU Set di istruzioni di base: somma (da cui sottrazione) scorrimento (shift) operazioni di accesso alla memoria trasferimento di un dato da una locazione di memoria ad un altra trasferimento da memoria a un registro della CPU trasferimento da un registro della CPU a memoria operazioni di confronto (sufficiente confronto con zero) }(da cui moltiplicazione e divisione) Le operazioni sono eseguite all interno della ALU e coordinate dall unità di controllo

47 OPERAZIONI LOGICHE Oltre alle classiche operazioni aritmetiche, la CPU è in grado di eseguire operazioni tra valori booleani (vero, falso) che restituiscono un valore booleano come risultato. Le operazioni logiche di base sono: AND: restituisce vero solo quando entrambi gli operandi sono veri OR: restituisce falso solo quando entrambi gli operandi sono falsi NOT: opera su un solo operando, restituendone l opposto Tramite la combinazione di questi operatori è possibile rappresentare condizioni logiche anche molto complesse. Per rappresentare lo stato, il computer usa un bit: 1=Vero, 0=Falso. Un operazione logica fra byte consiste nell applicare l operazione ai singoli bit che li compongono, in base alla posizione: AND =

48 CU- Control Unit L 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.

49 Ciclo fetch-decode-execute (1) L unità di controllo (CU) del processore esegue una istruzione svolgendo le seguenti tre operazioni di base Fetch (lettura) Decode (decodifica) Execute (esecuzione) Un programma è eseguito reiterando il ciclo fetch-decodeexecute (ciclo macchina) per eseguire ordinatamente le sue istruzioni La frequenza con cui si eseguono i cicli di esecuzione è scandita dal clock (orologio interno)

50 Ciclo fetch-decode-execute (2) 1) FETCH: si accede alla prossima istruzione, riferita dal registro contatore dell istruzione (PC) si porta tale istruzione dalla memoria centrale al Registro Istruzioni (IR)

51 Ciclo fetch-decode-execute (3) 2) DECODE: decodifica dell istruzione si individua il tipo dell operazione e gli operandi (dati) usati si trasferiscono i dati nei registri opportuni 3) EXECUTE: esecuzione dell istruzione si incrementa il registro contatore dell istruzione (PC) ciascuna azione viene richiesta al componente opportuno

52 Il processore:prestazioni 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)

53 COPROCESSORI E PROCESSORI PARALLELI In realtà all interno dei moderni computer non c è un solo processore che svolge tutti i tipi di elaborazione. Il processore principale è affiancato da un insieme di microchips accessori (coprocessori) adibiti a specifiche funzioni, quali la gestione delle operazioni di input-output, 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. Un particolare processore accessorio è il coprocessore matematico, il cui compito è esclusivamente quello di svolgere in maniera ottimizzata le operazioni matematiche in virgola mobile. Nelle moderne CPU il coprocessore matematico è integrato all interno della CPU stessa. 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 complessive della macchina; si parla allora di processori paralleli.

54 CU Unità di controllo ALU Unità aritmetico logica RAM ROM DISCHI UNITA REMOVIBILI

55 MEMORIE Nella memoria vengono archiviati tutti i dati che sono poi elaborati dalla CPU. Si distingue in: MEMORIA INTERNA o CENTRALE (O PRIMARIA) Formata da microcircuiti elettronici chiamati microchip. Si divide in: RAM: Random Access Memory ROM: Read Only Memory MEMORIA DI MASSA (O SECONDARIA) E composta da unità di memorizzazione periferiche capaci di mantenere i dati nel tempo, quali: DISCHI FISSI DISCHI REMOVIBILI UNITA DI BACKUP

56 MEMORIA PRIMARIA (INTERNA) I dati e le istruzioni che devono essere elaborati dalla CPU sono contenuti in diversi tipi di memoria primaria. Caratteristiche della memoria primaria: veloce volatile implementata con circuiti elettronici

57 MEMORIA RAM Random Access Memory (memoria ad accesso casuale) E il principale tipo di memoria interna. Accesso casuale non significa che i dati sono sparpagliati a caso all interno della memoria senza alcun criterio; bensì che al processore occorre sempre lo stesso tempo per accedere a una qualsiasi (casuale) parte della memoria. La memoria RAM è una memoria volatile, ciò significa che quando si spegne il computer tutti i dati contenuti nella memoria RAM vengono persi. La grandezza della RAM viene misurata in megabyte; maggiore è la quantità di RAM, più spazio sarà disponibile per i dati sui quali può operare la CPU per l'elaborazione.

58 La memoria centrale (Ram) Esistono diversi tipi di Ram. L utilizzo dell uno o dell altro 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).

59 INDIRIZZAMENTO DI MEMORIA Ogni cella della memoria è identificata da un numero, chiamato Indirizzo di Memoria. In questo modo ogni dato all interno della memoria presenta una precisa collocazione, ed è pertanto possibile recuperarlo, o decidere dove memorizzarlo, indicandone l indirizzo. Lo spazio di indirizzamento indica il massimo indirizzo di memoria rappresentabile, ed è vincolato al numero di bit utilizzati per rappresentare gli indirizzi di memoria. Ad esempio, prevedendo 2 bytes (16 bits), l indirizzo massimo rappresentabile sarà 65535, ciò spiega il limite massimo di memoria supportata dai vecchi computer a 16 bit. Indirizzi Memoria

60 MEMORIA ROM Read Only Memory (Memoria a sola lettura) E un tipo di memoria a sola lettura contenente dati e istruzioni che non possono essere modificati. Il computer può soltanto leggere informazioni e istruzioni dalla ROM, ma non può scrivervi alcunché. All interno di essa vengono immagazzinate e memorizzate le istruzioni di base che coordinano il funzionamento del PC e non sono modificabili dall utente. In questa memoria si trovano i programmi che servono per l avvio della macchina, i cosiddetti programmi di sistema e il BIOS (Basic Input Output System) sistema di base per il controllo di entrata ed uscita. Poiché i dati e i programmi contenuti nella ROM sono stati inseriti dalla fabbrica, in questi casi si parla di Firmware.

61 Memorie non volatili: la Rom Nel corso degli anni sono stati sviluppati diversi tipi di Rom: Rom Prom EProm EEprom Read Only Memory Programmable Read Only Memory Erasable Programmable Read Only Memory Electrically Eras. Progr. Read Only Memory L unico tipo veramente di sola lettura è il primo, e il più vecchio. Le flash ROM, aggiornabili via software, sono quelle di uso corrente. Le ROM sono utilizzate anche in dispositivi diversi dai personal computer (ad esempio negli arcade e cellulari)

62 MEMORIA CACHE La memoria cache: è un tipo di memoria velocissimo nel reperimento e nella memorizzazione dati, collocata a stretto contatto con la CPU. Tale memoria è adibita esclusivamente a contenere i dati che la CPU deve elaborare. La memoria cache è necessaria in quanto il processore è molto veloce e la memoria RAM non sarebbe in grado di rispondere prontamente alle sue richieste. Nei processori di ultima generazione la memoria cache è stata collocata all interno del processore stesso per ottimizzarne le prestazioni.

63 BUFFER, STACK, CODE E PILE Capita spesso di dover archiviare momentaneamente alcune informazioni nell attesa che possano essere elaborate e quindi smaltite. La logica di trattamento di tali dati temporanei può essere di tipo: CODA (FIFO: First In First Out) Il primo dato entrato è il primo ad uscire; è così che lavora il BUFFER CODA PILA (LIFO: Last In First Out) Il primo dato entrato è l ultimo ad uscire; è così che lavora lo STACK PILA

64 BUS DATI Il BUS è un canale, cui sono collegati più componenti, che si occupa di condurre le informazioni all elemento del computer cui sono destinate. All interno di un computer esistono più BUS che rendono possibile il transito dei dati dalle periferiche alla memoria, dalla memoria ai processori, dai processori alle periferiche, dalla CU all'alu. Se non esistesse tale meccanismo di trasporto, sarebbe necessario, per ogni componente del computer, tracciare un collegamento fisico distinto verso ognuno degli altri dispositivi. Ogni bus è composto da due elementi: bus indirizzi che indica la posizione in memoria bus informazioni che trasporta i dati da elaborare CPU RAM ROM PCI USB FDC IDE BUS BUS

65 PCI-Express vs PCI PCI- Express 4x, 16x, 1x, 16x PCI

66 MEMORIE DI MASSA 1. più lente di quella primaria 2. permanenti 3. tecnologie ottiche o magnetiche

67 USARE LA 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

68 SUPPORTI MAGNETICI, OTTICI, MAGNETO-OTTICI, MEMORIE FLASH Esistono più tipi di memoria permanente: Supporti Magnetici (dischi fissi, floppy, zip, nastri ) Sfruttano la capacità di superfici magnetiche di trattenere lo stato magnetizzato/non magnetizzato facile da cambiare e rileggere tramite una testina di lettura/scrittura che li converte in segnali elettrici Supporti Ottici (CD-ROM, DVD, Blue-ray ) Usano la caratteristica di riflessione/non riflessione di un raggio laser. Supporti Magneto-Ottici Sfruttano la superficie magnetica per memorizzare i dati e quella ottica per allineare la testina Memorie Flash (usate da camere digitali, agende elettroniche,...) Un tipo particolare di memoria elettronica che permette di mantenere lo stato delle proprie celle anche alla disconnessione dal segnale elettrico.

69 DISCO FISSO Il DISCO FISSO è la principale unità di registrazione permanente del PC ed è in grado di conservare grandi quantità di dati e programmi. E formato da uno o più dischi magnetici rigidi che girano continuamente ad altissima velocità e da due o più testine di lettura che si spostano per accedere ai dati richiesti. E molto veloce nell accesso ai dati (ma molto meno della RAM), che reperisce con accesso diretto. A differenza dei dati caricati nella RAM, le informazioni su disco fisso restano memorizzate quando di spenge il computer.

70 I dischi fissi Tecnologia impiegata: Capacità di memorizzazione: Velocità di accesso ai dati: magnetica ~120GB alta, nell ordine delle decine di ms

71 Struttura dei dischi Settori Tracce e cilindri

72 Partizionamento Il partizionamento divide il disco fisico in volumi logici. E un operazione necessaria anche se si intende usare un unico volume. Nei sistemi operativi Microsoft, ciascun volume viene identificato da una lettera dell alfabeto (C:\, D:\, ecc.).

73 FORMATTAZIONE, TRACCE E SETTORI 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 FAT (File Allocation Table), 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. traccia settore settore settore

74 ACCESSO DIRETTO Si ha accesso diretto (o casuale) ai dati quando, ovunque sia l informazione richiesta, la si può raggiungere immediatamente, senza dover attraversare un percorso; è questo i caso della memoria RAM e di dispositivi a disco quali Dischi Fissi, Floppy, Zip, CD, JAZ, ecc..

75 ACCESSO SEQUENZIALE Si ha accesso sequenziale ai dati quando, per raggiungere l informazione richiesta, è necessario scorrere tutte le informazioni presenti fino a posizionarsi sul punto richiesto. E questo il caso dei dispositivi a nastro quali DAT, Videocassette, Musicassette, ecc.. testina nastro

76 UNITA REMOVIBILI Tali unità permettono anch esse di registrare dati in maniera permanente, ma su supporti piccoli e facilmente trasportabili. I supporti sono di solito meno capienti del disco fisso e prevedono tempi di accesso più lenti. Si distinguono dispositivi ad accesso diretto Zip da MB, LS 120, Floppy da 3.5 da 1.44 MB Unità JAZ da 1-2 GB, Unità CDRW, DVD±R, HD DVD, Blue-ray, ecc Memorie Flash: Pen Drive, Memory Cards (SD, XD, RS, CF, SM) e dispositivi ad accesso sequenziale Nastri, unità DAT, ecc

77 I dischetti (floppy disk) Tecnologia impiegata: Capacità di memorizzazione: Velocità di accesso ai dati: magnetica 1,44 MB bassa Supporti removibili, introdotti nel 1971 nel formato a 8. Utilizzati per il trasporto ed il backup dei dati, oggi sono spesso rimpiazzati da unità più capienti e veloci. Anche i dischetti vanno formattati. Il partizionamento non è invece necessario.

78 Altri supporti removibili Tecnologia impiegata: Capacità di memorizzazione: Velocità di accesso ai dati: magnetica variabile media Sono state sviluppate diverse alternative ai floppy disk. Tra queste, degne di nota sono lo Iomega Zip e l Imation Superdisk. Il primo ha una capacità di circa 100 MB, e il secondo di 120.

79 Cd e Dvd Tecnologia impiegata: Capacità di memorizzazione: Velocità di accesso ai dati: ottica CD, fino a 700 MB; DVD, fino a ~16GB media, nell ordine delle centinaia di ms La tecnologia alla base di Cd e Dvd venne sviluppata nel Esistono ormai diversi standard, che definiscono il modo di scrivere informazioni sui supporti, così come il tipo di supporti e le loro caratteristiche.

80 HD DVD e Blue-ray Tecnologia impiegata: ottica Capacità di memorizzazione: Velocità di accesso ai dati: HD DVD, fino a 60 GB; Blue-ray, fino a 50 GB media Basati sulla stessa tecnologia di fondo di CD e Dvd, ma utilizzano laser dalla lunghezza d onda più piccola, quinid sono in grado di registrare più dati. Due standard in competizione, ma pare abbia vinto Blue-ray.

81 Unità di backup Le unità a nastro vengono usate specificamente per il backup, non per lo spostamento dati. La ragione è che questa tecnologia consente solo un accesso sequenziale al contenuto del nastro. I loro punti di forza stanno nella capacità di memorizzazione e nel basso costo dei nastri. Unità a nastro (DAT) Tape library

82 MEMORIA VIRTUALE La memoria virtuale: è una memoria fittizia lentissima, in quanto consiste in una simulazione di memoria interna ottenuta utilizzando una parte del disco fisso. Tale memoria si rende necessaria quando la memoria RAM non è abbastanza capiente da contenere tutte le informazioni sulle quali stiamo lavorando: il computer ricorre allora al disco fisso per memorizzare le informazioni eccedenti. Tale memoria è utile in quanto permette di utilizzare il computer anche quando la memoria RAM è completamente occupata, tuttavia è bene non farne troppo uso se non si vuol incorrere in evidenti rallentamenti di prestazioni della propria macchina.

83 GERARCHIA DELLE MEMORIE

84 FILE FILE, FORMATO DI FILE Un file (archivio) è un insieme di informazioni fra loro collegate e memorizzate su memoria di massa. Ogni file ha un nome che consente al sistema di memorizzarlo e recuperarlo in qualsiasi momento, e solitamente un percorso per una più agevole memorizzazione. FORMATO DI FILE In un file si possono memorizzare informazioni di diversi tipi, quali testi, immagini, suoni, animazioni, ecc Il formato di un file, definisce il tipo di informazioni memorizzate al suo interno ed il modo in cui lo sono disposte al suo interno.

85 TIPI DI FILE E importante aprire un file con il corretto programma di elaborazione. Ad esempio, sarebbe inutile tentare di aprire un file contenente un suono con un programma di disegno. Per distinguere il tipo di informazioni contenute in un file (che ricordiamo essere semplicemente una lunga catena di 0 e 1) viene definito il Tipo di File. Ad ogni tipo di file è associato uno o più programmi adibiti alla sua elaborazione. I vari sistemi operativi utilizzano differenti meccanismi per riconoscere il tipo di un file; ad esempio i sistemi Windows identificano il tipo tramite l estensione del nome del file (gli ultimi caratteri dopo il punto) mentre i sistemi Mac inseriscono all interno ogni file la descrizione del tipo (nel Resource Fork).

86 IMMAGINI: gif, jpg, tif, aif, pic, pcx, iff, SUONI: wav, mid, snd, mp3, VIDEO: avi, mpg, mov, divx, TESTO: txt, doc, asc, rtf, wpd, wri, ESEGUIBILI: exe, com, DOCUMENTI WEB: htm, asp, php, DATABASE: mdb, dbf, db2, ESEMPI DI TIPI DI FILE

87 Dispositivi di I/O Input Microfono Scanner Mouse Tastiera Modem Input / Output Drive Processore Scheda di rete Output Casse Monitor Stampante Masterizzatore

88 Input: 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)

89 Input: tastiere Le tastiere si sono evolute principalmente in due settori: l aumento delle funzioni disponibili, in seguito all aggiunta 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 dall uso prolungato.

90 Input: tastiere Per l uso con dispositivi portatili, e per quello in ambienti particolari, sono state create tastiere dalle caratteristiche peculiari: Tastiera virtuale Tastiera arrotolabile ed impermeabile

91 Input: gli scanner Lo scanner è un dispositivo che consente al computer di acquisire immagini, fotografie e pagine di testo. Esistono diversi tipi di scanner: gli scanner piani sono i più diffusi, in quanto presentano il miglior rapporto prezzo/prestazioni; gli scanner a tamburo sono rivolti all uso professionale, ed hanno costi decisamente elevati. La scansione permette di leggere una superficie come matrice di punti, quindi come immagine. Tuttavia esistono software in grado di effettuare il riconoscimento dei caratteri presenti, dividendo la pagina digitalizzata in testo e immagini. Tali software sono detti OCR (Optical Character Recognition). Il risultato dipende, ovviamente, sia dalla qualità del software che da quella del supporto cartaceo originale.