Componenti di base. Architettura PC. Concetti di base delle tecnologie ICT. A.S. 2014/ Azione Formativa della Seconda Opportunità

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1 OGGETTO: Assegnazione incarichi

2 Periferiche di Input Servono a trasferire dati dal mondo esterno verso unità centrale. Alcuni esempi di periferiche di input sono: - Tastiera, mouse, touch screen - Scanner - Microfono, fotocamera o videocamera digitale - Lettore di CD-Rom o DVD Sono collegate alla scheda madre tramite i controller OGGETTO: Assegnazione incarichi

3 Periferiche di Output Servono a trasferire dati dall unità centrale verso il mondo esterno. Alcuni esempi di periferiche di output sono: - Stampante - Altoparlanti - Videoproiettori; Sono collegate alla scheda madre tramite i controller OGGETTO: Assegnazione incarichi

4 Periferiche di Input/Output Servono a trasferire dati dall unità centrale verso il mondo esterno e viceversa. Alcuni esempi di periferiche di input/output sono: - Floppy Disc - Hard Disc o periferiche di backup - Masterizzatore CD-Rom o DVD - Modem - Interfaccia di Rete Sono collegate alla scheda madre tramite i controller OGGETTO: Assegnazione incarichi

5 Controller di Input/Output - servono per collegare le periferiche (tastiera, mouse, stampante, dischi, scanner, ecc.) OGGETTO: Assegnazione incarichi - possono essere integrate nella mother-board o aggiunte su degli slot - possono collegare una o più periferiche

6 La motherboard è probabilmente il componente più importante di un OGGETTO: Assegnazione incarichi 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

7 CPU o processore La CPU (Central Processing Unit) è il cervello del calcolatore: Esegue i programmi contenuti nel calcolatore Comanda le altre parti del calcolatore La CPU è composta da due parti: OGGETTO: Assegnazione incarichi AMD Modulo Athlon di insegnamento XP La CU (Control Unit) esegue le istruzioni, comanda le altre parti della CPU e controlla il flusso delle operazioni tra CPU e memoria L ALU (Arithmetic Logical Unit) esegue le operazioni aritmetiche, le operazioni logiche e i confronti tra dati Il set di istruzioni definisce il linguaggio comprensibile dalla CPU. Questo linguaggio viene chiamato linguaggio macchina. I programmi eseguibili dalla CPU sono sequenze di istruzioni in linguaggio macchina. Le istruzioni del linguaggio macchina sono molto semplici: Istruzioni di lettura e scrittura nella memoria centrale Istruzioni aritmetiche Istruzioni di salto ad una certa istruzione del programma Intel Pentium 4

8 Memoria Centrale e Memoria di Massa La memoria centrale di un calcolatore contiene tre tipi di memoria elettronica: RAM (Riscrivibile, Casuale, Volatile) OGGETTO: Assegnazione incarichi ROM (Non riscrivibile, Casuale, Non volatile) Cache Le memorie di massa sono quelle che mantengono il loro contenuto nel tempo, indipendentemente dallo stato della macchina, accesa o spenta. La velocità di accesso a tale memoria è dell ordine dei millesecondi, quindi molto inferiore alla memoria RAM. In questa memoria è possibile sia leggere e sia scrivere informazioni, tutto quello che viene memorizzato in una memoria di massa sia programmi, sia dati prende il nome di FILES. I tipi di supporti più conosciuti appartenenti a questa categoria di memorie sono i Floppy Disk, gli Hard Disk, i nastri magnetici ecc.

9 RAM e ROM OGGETTO: Assegnazione incarichi La RAM è invece una memoria in cui è possibile sia scrivere che leggere informazioni, l accesso a questa è velocissimo, l ordine è di poche decine di nanosecondi. Questa memoria ha la caratteristica di perdere il suo contenuto allo spegnimento della macchina. Lo scopo della memoria RAM è quello di contenere i Scienze programmi della Terra/Biologia/Geografia che il processore sta eseguendo, ed i dati attualmente Tecnologie necessari Informatiche ai programmi in questione. La ROM è un tipo di memoria il cui contenuto non può essere modificato in alcun modo dall utente, la forma è solitamente quella di un chip, il motivo per cui non è possibile scrivere in tale memoria è che il suo contenuto è così importante per il corretto funzionamento della macchina che un eventuale manomissione potrebbe bloccare la macchina in modo irreparabile, un esempio di tale memoria è il chip che contiene il programma del BIOS.

10 CACHE OGGETTO: Assegnazione incarichi La memoria cache: è un tipo di memoria ad alta velocità 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 e diminuire il gap fra memoria e processore stesso.

11 BUFFER, STACK, CODE E PILE OGGETTO: Assegnazione incarichi 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: n CODA (FIFO: First In First Out) Il primo dato entrato è il primo ad uscire; è così che lavora il BUFFER CODA n PILA (LIFO: Last In First Out) Il primo dato entrato è l ultimo ad uscire; è così che lavora lo STACK PILA

12 Il bus OGGETTO: Assegnazione incarichi Le componenti di un calcolatore sono connesse tra loro da una linea di comunicazione chiamata bus. Il bus è un canale comunicativo condiviso dalle componenti dell architettura del PC (architettura a mezzo bus). Questo canale di comunicazione viene utilizzato per il trasferimento di informazioni, per l indirizzamento dei dispositivi e per la gestione del sistema. Il BUS si divide in tre parti: Bus dati Bus indirizzi Circuiti di controllo

13 BUS di 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: n bus indirizzi che indica la posizione in memoria n bus informazioni che trasporta i dati da elaborare CPU OGGETTO: Assegnazione incarichi RAM ROM PCI USB FDC IDE BUS BUS

14 Memoria di massa 1. più lente di quella primaria 2. permanenti 3. tecnologie ottiche o magnetiche OGGETTO: Assegnazione incarichi Quando si scrive un documento con un computer il programma di Scienze videoscrittura della Terra/Biologia/Geografia 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: n SALVATAGGIO di un file l operazione di memorizzazione da RAM a memoria di massa n APERTURA (o caricamento) di un file l operazione opposta di recupero da memoria di massa a memoria RAM SALVATAGGIO APERTURA

15 Esistono più tipi di memoria permanente o di massa Supporti Magnetici (dischi fissi, floppy, zip, nastri ) OGGETTO: Assegnazione incarichi 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, ) 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. Memoria di massa Le caratteristiche principali delle memorie di massa sono: capacità (diversi GB), notevolmente superiore a quella della memoria centrale; velocità di accesso (alcuni ms), notevolmente superiore a quella della memoria centrale

16 Accesso ai dati OGGETTO: Assegnazione incarichi I dati che sono necessari alla CPU non possono essere prelevati direttamente dall hard disk ma devono passare attraverso la RAM. Per questo motivo il dimensionamento della RAM è importante per il modulo non di insegnamento introdurre un collo di bottiglia all esecuzione delle applicazioni.

17 Disco Fisso OGGETTO: Assegnazione incarichi 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 prof. Cosimo De ai Motoli 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. Tecnologia impiegata: magnetica Capacità di memorizzazione: ~1000 GB Velocità di accesso ai dati: alta, (decine di ms)

18 Struttura dei dischi OGGETTO: Assegnazione incarichi Settori Tracce e cilindri

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

20 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. OGGETTO: Assegnazione incarichi traccia 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. settore settore settore

21 Interfacce di I/O In generale, si tratta dei collegamenti con le periferiche interne o esterne. Ide (Integrated Drive Electronics o ATA), Eide (Enhanced Ide) SCSI (Small Computer System Interface) porte seriali (COM) porte parallele (LPT) USB (Universal Serial Bus) Firewire (i.link, IEEE 1394) IrDA (InfraRed Data Association) SATA (Serial Advanced Technology Attachment) fino a 1,5 gigabit al secondo per la prima generazione SATA II (Serial Advanced Technology Attachment) in grado di trasferire 3 gigabit/s (384 megabyte/s) HDMI (High-Definition Multimedia Interface ) OGGETTO: Assegnazione incarichi

22 USB (Universal Serial Bus) E una connessione di tipo seriale. OGGETTO: Assegnazione incarichi Consente di collegare più periferiche (fino a 127) a cascata, anche a computer acceso (hot-swap). Entro certi limiti di assorbimento elettrico, i dispositivi connessi possono essere alimentati direttamente senza bisogno di altri cavi o trasformatori esterni. Un altro dei vantaggi dell interfaccia USB è la possibilità di usarla per qualunque tipo di periferica, dai mouse alle stampanti ai masterizzatori.

23 Firewire Anche l interfaccia Firewire è di tipo seriale. OGGETTO: Assegnazione incarichi Uno dei vantaggi delle interfacce seriali rispetto a quelle parallele è dato dalla possibilità di aumentarne la frequenza di trasferimento in misura maggiore. Trasferendo un solo bit per volta si evita, ad esempio, il problema del signal skew (deviazione del segnale). Un altro dei vantaggi dell interfaccia USB è la possibilità di usarla per qualunque tipo di periferica, dai mouse alle stampanti ai masterizzatori. Connettore Firewire (i.link, IEEE-1394)

24 SATA Il Serial ATA (SATA - Serial Advanced Technology Attachment) è una interfaccia per computer generalmente utilizzata per connettere un hard disk oppure un masterizzatore dvd. È l'evoluzione dell'ata (più conosciuto come IDE). I vantaggi principali sono tre: la velocità, la gestione dei cavi, la funzione di hot swap. OGGETTO: Assegnazione incarichi La vecchia interfaccia ATA è stata rinominata a Parallel ATA (PATA), per evitare confusione. SATA 3.0 Nel marzo 2009 è stata presentata al pubblico in occasione dell'everything Channel Xchange Conference di New Orleans la nuova versione che ha raggiunto una velocità di trasferimento dati di 5,5 Gbps, contro i 2,5 Gbps della versione 2.0. Purtroppo risulta evidente che al momento gli HD sul mercato solo raramente sono in grado di sostenere transfer rate superiori ai 115 MB/s. L'unico modo per poter ottenere un trasferimento di questa portata è un ampio uso della memoria cache del dispositivo, come è stato effettivamente esibito nel prototipo, che presentava 32 MB di cache contro i 16 MB della maggior parte dei modelli attualmente presenti sul mercato.

25 HDMI uno standard commerciale completamente digitale per l'interfaccia dei segnali audio e video, creato nel 2002 dai principali produttori di elettronica, tra cui Hitachi, Matsushita Electric Industrial (Panasonic), Philips, Sony, Thomson (RCA), Toshiba e Silicon Image. OGGETTO: Assegnazione incarichi Lo standard gode anche dell'appoggio dei principali produttori cinematografici quali prof. Cosimo Fox, De Motoli Universal, Warner Bros e Disney e degli operatori televisivi DirecTV ed EchoStar prof.ssa (DISH Maria Sparviero Network), di CableLabs e Samsung. HDMI è la prima interfaccia non compressa completamente digitale a trasportare contemporaneamente segnali audio e video, ed è retro-compatibile con l'interfaccia digitale DVI che però è in grado di trasportare solamente il segnale video. HDMI ricorda molto la connessione SCART introdotta negli anni ottanta per collegare le prime videocamere e videoregistratori, utilizzando un'unica presa per collegare qualsiasi periferica audio/ video. Connettore HDMI

26 HDMI HDMI dicembre 2002 Bitrate massimo di 4,9 Gb/s. Supporta fino a 165 Mpixel/s di flusso video (1080p a 60 Hz o UXGA) e audio OGGETTO: Assegnazione incarichi a 8 canali codificato a 192 KHz e 24 bit. HDMI maggio 2004 Supporto addizionale per la protezione dei contenuti dei DVD Audio. HDMI agosto 2005 Supporto addizionale per i Super Audio CD. Connessione HDMI Tipo A disponibile per i PC. Disponibilità per i PC di utilizzare colori RGB nativi con l'opzione dei colori YCbCr. Supporto per le fonti a basso voltaggio. HDMI giugno 2006 Bitrate aumentato a 10,2 Gb/s. Supporto (opzionale) colori 30 bit, 36 bit e 48 bit (RGB o YCbCr). Supporto standard colori xvycc. Supporto funzionalità di sincronizzazione audio automatica. Supporto (opzionale) uscita Dolby TrueHD e DTS-HD Master Audio stream (formati audio utilizzati con i dischi HD DVD e Blu-ray). Versione futura 1.4 (nome non confermato), di cui il consorzio HDMI ha parlato in occasione del CES di Las Vegas del 2009 [1] Supporto alla tecnologia 3D di seconda generazione Supporto alla scansione a 240Hz Supporto dati Ethernet ad alta velocità Supporto al canale di ritorno per l'audio

27 Software File FILE Un file (archivio) è un insieme di informazioni collegate OGGETTO: Assegnazione incarichi memorizzate su memoria di massa. Ogni file ha un nome che consente al sistema di memorizzarlo e recuperarlo in qualsiasi momento. 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.

28 Software Tipi di File E importante aprire un file con il corretto OGGETTO: Assegnazione programma incarichi di elaborazione. il modulo insegnamento Ad esempio, sarebbe inutile tentare di aprire con un programma di prof. disegno Cosimo De Motoli un file contenente un suono. 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 in testa ad ogni file la descrizione del tipo.

29 Software esempi di Tipi di File 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, OGGETTO: Assegnazione incarichi

30 Software SOFTWARE E l insieme dei dati e dei programmi che rendono possibile l inserimento dei dati e dei comandi da parte dell utente, volti all elaborazione (desiderata e perseguita). OGGETTO: Assegnazione incarichi Sono quei programmi, quali MacOs, WINDOWS 95,98, 2000, ME, XP, VISTA, BeOs, I programmi si dividono in n sistemi operativi (che svolgono le funzioni di base); Linux, Unix, MS DOS, i quali contengono i principali comandi che permettono di rendere operativo il personal computer, coordinandone il funzionamento dei componenti e gestendo le funzioni di base. n programmi applicativi (nati per funzioni specifiche). Sono tutti quei programmi che svolgono funzioni specifiche in base alla natura per cui sono nati, quali fogli di calcolo, editori di testo, programmi di disegno, ecc..

31 Software Procedura di Avvio di un PC Quando si accede un computer la memoria RAM è vuota. La memoria ROM contiene il BIOS che permette alla macchina di OGGETTO: Assegnazione incarichi compiere le prime operazioni di verifica ed enumerazione dei componenti installati (memoria, video, dischi, tastiera,ecc ) e di comunicazione tra gli stessi. In questa fase viene compiuta un operazione di diagnosi del sistema (conteggio memoria, controllo periferiche, assegnazione irq, ecc..) ed avviata la procedura di BOOTSTRAP da disco. In una particolare traccia del disco fisso (o, se presenti, dal floppy o dal cd-rom) è contenuto il codice di avvio del sistema operativo installato. Il bootstrap termina con l avvio del caricamento dell intero sistema operativo. Una volta terminato il caricamento del sistema operativo, il computer è pronto ad essere utilizzato, e possono essere avviati i programmi applicativi per elaborare i documenti.

32 Software DRIVER di periferica Il sistema operativo durante la procedura di avvio del computer, carica in memoria i Driver di periferica OGGETTO: Assegnazione incarichi I driver di periferica (device driver) sono programmi specializzati nella gestione di un particolare componente hardware. Permettono al S.O. il riconoscimento ed il controllo delle periferiche esterne.

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