Modulo Hardware (2 parte)

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1 Con l Europa, investiamo nel vostro futuro Ufficio XVI Ambito Territoriale per la provincia di Ragusa Istituto Tecnico Industriale Statale «Ettore Majorana» Via Pietro Nenni s.n R A G U S A C.F.: Cod. Mecc.: RGTF01000V Tel.: Fax: Programmazione Fondi Strutturali Programma Operativo Nazionale: Competenze per lo sviluppo finanziato con il Fondo Sociale Europeo Annualità 2011 Obiettivo G Azione G.1 - Codice progetto G-1-FSE modulo formativo Imparo l informatica Modulo Hardware (2 parte) prof. Salvatore Dimartino

2 1.1 Hardware Dispositivi di memorizzazione Conoscere i diversi tipi di memoria centrale presenti nel computer, quali: RAM (random access 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 Periferiche di input e output 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). prof. Salvatore Dimartino 2

3 Conoscere i diversi tipi di memoria centrale presenti nel computer, quali: RAM (random access memory), ROM (read-only memory) ed essere in grado di distinguerle anche rispetto alla loro funzione MEMORIA CENTRALE = RAM + ROM La RAM o Random Access Memory è una memoria di lettura e scrittura. La RAM è volatile, infatti in caso di spegnimento della macchina o di black-out, le informazioni memorizzate vengono perse. È detta random poiché l'accesso a ciascuna locazione di memoria è diretto e non sequenziale (come nei nastri). Esistono in commercio diversi tipi di RAM, in funzione della tecnologia utilizzata (DDR2 o DDR3) e della frequenza di lavoro (valori tipici: da 666 a 1333 MHz). È chiamata anche memoria di lavoro in quanto i dati ed i programmi non sono utilizzabili da parte del processore se non si trovano all'interno della RAM, dalla quale vengono estratti per le necessarie elaborazioni. Quindi, la RAM contiene qualsiasi dato e programma che il computer sta elaborando. Da ciò si capisce perché aumentare la memoria RAM del PC, può portare ad un aumento delle prestazioni: c è più spazio per caricare tutti i programmi e i dati che devono essere elaborati, diminuendo gli accessi alla memoria secondaria o di massa. prof. Salvatore Dimartino 3

4 Conoscere i diversi tipi di memoria centrale presenti nel computer, quali: RAM (random access memory), ROM (read-only memory) ed essere in grado di distinguerle anche rispetto alla loro funzione MEMORIA CENTRALE = RAM + ROM La ROM o Read-Only Memory è una memoria che contiene istruzioni o dati che possono essere letti ma non modificati. Su di essa vengono memorizzati programmi (firmware) e dati necessari all avvio del computer noti col nome di BIOS (Basic Input Output System). Le informazioni memorizzate in questo tipo di memoria rimangono conservate anche dopo lo spegnimento del computer, quindi è detta anche non volatile. Sia la RAM che la ROM sono costituite da chip: la RAM è formata da gruppi di chip posizionati sui cosiddetti banchi di RAM, mentre la ROM è generalmente racchiusa in un unico chip. prof. Salvatore Dimartino 4

5 Sapere come viene misurata la memoria di un computer: bit, byte, KB, MB, GB, TB. L unità di misura della memoria è il byte, formato da 8 cifre binarie (8 bit). Multipli del byte: SIMBOLO NOME POTENZA NUMERO DI BYTE KB Kilobyte 2 10 byte byte MB Megabyte 2 20 byte byte GB Gigabyte 2 30 byte byte TB Terabyte 2 40 byte byte PB Petabyte 2 50 byte byte prof. Salvatore Dimartino 5

6 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. Le memorie secondarie o di massa sono delle particolari unità periferiche di input e output ovvero sono dei dispositivi di memoria caratterizzati da grande capacità di immagazzinare dati, grazie ai quali le informazioni, i programmi e i dati presenti nella RAM possono essere conservati in maniera permanente, ad un costo ragionevole. Oggi esistono tre categorie/tecnologie di memorie di massa: 1. Magnetiche: floppy disk, hard disk, nastri (si basano tutti sul concetto di polarità magnetica N-S o S-N, che viene sfruttata per registrare o leggere 0 o 1 sulla superficie magnetica, tramite un opportuna testina) 2. Ottiche: CD, CD-ROM, DVD (usano un laser per bruciare sulla superficie parti nere (pits) o lasciarle riflettenti (lands) che codificano 0 e 1. A seconda del riflesso gli 0 o gli 1 sono letti conseguentemente. 3. Elettroniche: schede che usano solid state chips tipo quelli della RAM, ma sono non-volatili, veloci e rimovibili; si inseriscono in portatili, PDA, fotocamere digitali, ecc. svolgendo le stesse funzioni di un hard disk. prof. Salvatore Dimartino 6

7 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. Memorie magnetiche Hard disk: è il principale sistema di memorizzazione di massa, è costituito da una pila di piatti registrati su entrambe le superfici. Normalmente è all interno del case, non è estraibile, ma esistono anche unità esterne; ha elevata capacita di memorizzazione e affidabilità. Floppy disk: è stato il supporto di memorizzazione più diffuso per trasferire dati da un computer all'altro; è economico e facile da trasportare ma ha limitata capacità e affidabilità di memorizzazione. Va usato con un apposito lettore (drive); oggi è in disuso. Nastro: è formato da una lunga e sottile striscia di materiale plastico rivestito da uno strato magnetico; oggi viene usato solo per effettuare copie di sicurezza dei dati (Backup). prof. Salvatore Dimartino 7

8 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. Memorie ottiche Il CD (Compact Disk) è un disco a lettura ottica identico a un CD musicale, in grado di memorizzare dati fino a 700 MB. Esistono 3 differenti tipi di CD: 1. CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) - non possono essere registrati dall'utente ma solo letti un numero illimitato di volte; 2. CD-R (Compact Disk Recordable) - possono essere registrati una sola volta e letti un numero illimitato di volte; 3. CD-RW (Compact Disk Re-Writable) - possono essere sia registrati che letti innumerevoli volte. Il DVD (Digital Versatile Disk) contiene da un minimo di 4.7 GB a un massimo di 17 GB di dati ed oltre (la capacita di un BluRay supera i 50GB). Ne esistono diverse tipologie: scrivibili una sola volta (DVD-R), riscrivibili più volte (DVD-RW) e pre-registrati cioè non scrivibili (DVD-ROM). Un DVD, inoltre, può contenere audio, video o dati, ad esempio sotto forma di programmi multimediali. prof. Salvatore Dimartino 8

9 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. Memorie elettroniche Molti dispositivi elettronici attuali, cellulari, fotocamere e videocamere digitali, lettori MP3 e MP4, ecc. utilizzano le Memory card, schede di memoria estraibili, per conservare le loro informazioni. Si tratta di memorie di tipo Flash (memorie allo stato solido) a semi-conduttori, non volatili e riscrivibili: conservano i dati senza tensione. Una chiave USB (USB key) è una periferica di memoria trasportabile, di piccolo formato, che può essere collegata ad una porta USB di un computer. Ha un supporto di memoria di tipo flash, quindi il suo funzionamento è paragonabile a quello di una memory card fornita di interfaccia e connettore USB. prof. Salvatore Dimartino 9

10 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. Unità di rete In quasi tutte le aziende i computer son collegati tra di loro in rete, cioè sono connessi con dei cavi per permettere la comunicazione tra loro e la condivisione di risorse, come la stampante. Tra le risorse hardware che il server mette al servizio degli altri computer c è anche la sua memoria di massa: si parla in questo caso di unità di rete. Unità di memorizzazione online Una memoria on line è un hard disk virtuale, uno spazio di memoria in un sito internet che si apre solo se si possiede la password di accesso. Può essere utile sia come spazio per scambio di file tra utenti (purché autorizzati), sia per avere una memoria sempre a disposizione. prof. Salvatore Dimartino 10

11 Saper identificare alcune delle principali periferiche di input di un computer, quali: mouse, tastiera, trackball, scanner, touchpad, joystick, webcam, macchina fotografica digitale, microfono. Le periferiche d ingresso sono quei dispositivi che consentono all elaboratore di acquisire informazioni dal mondo esterno ed in particolare da chi interagisce con il computer. La loro suddivisione è per tipo di dati da inserire: 1. Tastiera (inserimento alfanumerico) 2. Mouse, trackball, joystick, touchpad (inserimento posizioni) 3. Scanner (inserimento immagini) 4. Telecamera, webcam, macchina fotografica digitale (inserimento immagini e video) 5. Microfono (inserimento suoni) prof. Salvatore Dimartino 11

12 Saper identificare alcune delle principali periferiche di input di un computer, quali: mouse, tastiera, trackball, scanner, touchpad, joystick, webcam, macchina fotografica digitale, microfono. La tastiera è la principale periferica di input attraverso la quale possiamo inserire qualunque informazione nel PC; può essere incorporata nel computer come nei portatili. Le tastiere si differenziano per la disposizione dei tasti che è legata al paese di utilizzo in quanto ogni nazione utilizza una propria lingua con un set di caratteri diverso. Le nostre tastiere sono dette QWERTY. Nella figura seguente viene illustrata la disposizione di questi tasti su una tastiera tipica: Tasti di controllo Tasti funzione Tasti di digitazione Tasti di spostamento Tastierino numerico Indicatori di stato prof. Salvatore Dimartino 12

13 Saper identificare alcune delle principali periferiche di input di un computer, quali: mouse, tastiera, trackball, scanner, touchpad, joystick, webcam, macchina fotografica digitale, microfono. Il mouse è un dispositivo in grado di inviare input ad un PC in modo tale che ad un suo movimento ne corrisponda uno analogo di un indicatore sullo schermo detto cursore. È dotato di uno o più tasti ai quali sono assegnate varie funzioni, e spesso altri elementi, come una rotellina che permette di scorrere velocemente le pagine. La trackball è un dispositivo simile al mouse in cui il movimento del cursore è legato al movimento di una sfera; fisicamente è un mouse girato con la pancia e la pallina verso l alto. Il joystick è una periferica che trasforma i movimenti di una leva manovrata dall'utente in una serie di segnali elettrici che permettono di controllare un programma, di norma un gioco. Il touchpad, è il tappetino fisso che si trova sulla tastiera dei portatili. Viene utilizzato per spostare il cursore captando il movimento del dito dell'utente sulla superficie del touchpad; sostituisce completamente il mouse ed ha il vantaggio rispetto a questo dell'ingombro. prof. Salvatore Dimartino 13

14 Saper identificare alcune delle principali periferiche di input di un computer, quali: mouse, tastiera, trackball, scanner, touchpad, joystick, webcam, macchina fotografica digitale, microfono. Lo scanner consente di acquisire immagini in digitale; l acquisizione viene effettuata punto a punto e quindi la memorizzazione richiede un notevole spazio in memoria. Il funzionamento è simile a quello di una fotocopiatrice: un fascio di luce colpisce l immagine sul foglio rilevando le zone più chiare e più scure. Queste informazioni vengono acquisite ed inviate all unità centrale che le elabora e riproduce l immagine. Con dei programmi specifici (OCR Optical Character Recognition) si può eseguire un'ulteriore trasformazione: da immagine in testo, che quindi può essere trattato con un elaboratore di testi (Word). La qualità di uno scanner dipende dalla risoluzione e dalla gamma dinamica. La risoluzione è il numero di pixel per pollici (ppi): maggiore è questo numero più nitida è l'immagine. La risoluzione deve essere almeno di 600 ppi. La gamma dinamica misura la capacità dello scanner di catturare tutte le gradazioni di colore, dalla parte più chiara a quella più scura dell'immagine. La gamma dinamica viene misurata in bit: se uno scanner usa 24 bit, significa che riesce ad acquisire 2 24 colori diversi (oltre 16 milioni). prof. Salvatore Dimartino 14

15 Saper identificare alcune delle principali periferiche di input di un computer, quali: mouse, tastiera, trackball, scanner, touchpad, joystick, webcam, macchina fotografica digitale, microfono. Una fotocamera digitale è una macchina fotografica che non usa la pellicola fotosensibile ma un sensore (CCD, CMOS), che converte l'energia luminosa di una scena in impulsi elettrici che vengono memorizzati in un file, archiviato su una scheda di memoria. Il sensore è costituito da una griglia formata da punti a cui corrispondono i pixel; più elevato è il numero di punti del sensore, più alta è la definizione dell'immagine, più spazio sarà necessario per salvarla in memoria. L'unità di misura della definizione di un sensore è il Megapixel. La webcam è una piccola telecamera, spesso integrata nei computer, che permette al PC di acquisire e trasmettere immagini video in tempo reale, quindi è uno strumento essenziale per comunicare via Internet. La telecamera digitale usa le stesse tecnologie della fotocamera per acquisire e registrare video e audio. La definizione attuale arriva fino a 1920x1080 pixel, tipica della TV ad alta definizione, mentre il frame/rate, il numero di fotogrammi al secondo, arriva a 30 frame/sec. L enorme spazio occupato da audio/video viene compresso e codificato dai codec. prof. Salvatore Dimartino 15

16 Saper identificare alcune delle principali periferiche di input di un computer, quali: mouse, tastiera, trackball, scanner, touchpad, joystick, webcam, macchina fotografica digitale, microfono. Il microfono trasforma lo spostamento d'aria in un segnale elettrico: ovvero, il microfono capta gli spostamenti d'aria prodotti da un suono o dalla voce e, sulla base di questi, produce un segnale elettrico la cui tensione varia nel tempo (segnale analogico) coerentemente agli spostamenti d'aria captati. Il microfono può essere collegato al PC con l ausilio di una scheda speciale: la scheda audio, che provvede a convertire il segnale analogico in segnale digitale, cioè in bit e byte (digitalizzazione). Si rende così possibile l acquisizione di dati sonori che consentono, ad esempio, di far funzionare il PC tramite comandi vocali, o la memorizzazione dei suoni su file registrati su supporti di memoria. Idea che sta alla base della digitalizzazione: la grandezza fisica analogica (corrente, pressione, velocità, ecc.) viene misurata a intervalli regolari e il valore della sua misura codificato come numero binario. I parametri che influenzano tale conversione sono: la frequenza di campionamento (1/Δτ) e il numero di bit (2 nell esempio) usati per rappresentare i numeri in binario t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 Segnale digitale: prof. Salvatore Dimartino 16

17 Saper identificare alcune delle principali periferiche di output di un computer, quali: schermi/monitor, stampanti, altoparlanti, cuffie. Le periferiche d uscita sono tutti quei dispositivi che consentono di ottenere i risultati delle elaborazioni effettuate dal computer. Analogamente al caso dei dispositivi d ingresso, queste periferiche si suddividono in base al supporto fisico su cui vengono fornite le elaborazioni: 1. Monitor (visualizzazione) 2. Stampanti (trasferimento su carta) 3. Altoparlanti e cuffie (dati) prof. Salvatore Dimartino 17

18 Saper identificare alcune delle principali periferiche di output di un computer, quali: schermi/monitor, stampanti, altoparlanti, cuffie. I monitor possono essere di due tipi: 1. a tubo catodico (CRT, Cathode-Ray Tube) grandi, ingombranti e pesanti, con lo schermo in cristallo e a forma di imbuto; 2. a cristalli liquidi (LCD, Liquid Crystal Display) sottili e leggeri, presenti sui portatili e nei desktop moderni, non emettono radiazioni. In entrambi, il pixel ha 3 componenti di colore: Red, Green, Blue (codifica RBG) Le caratteristiche fondamentali di un monitor sono: 1. la dimensione (17,,, 22 pollici) - è la lunghezza della diagonale dello schermo; tale parametro va messo in relazione col fattore di forma, rapporto tra base e altezza (4:3, 16:10). 2. la risoluzione ( , ) - il monitor è formato da una griglia di punti colorati chiamati pixel e il loro numero sullo schermo definisce la risoluzione. 3. la frequenza di refresh ( hz) un pixel stimolato emette luce per una frazione di secondo, quindi per mantenere visibile l immagine occorre aggiornare periodicamente il suo stato; il numero di volte al secondo con cui viene fatta l operazione prende il nome di frequenza di refresh (misurata in Hz: valori tipici sono Hz). 4. la precisione o dot pitch - è la distanza tra due pixel in millimetri: più è piccola tale distanza migliore risulterà la qualità dell immagine. prof. Salvatore Dimartino 18

19 Saper identificare alcune delle principali periferiche di output di un computer, quali: schermi/monitor, stampanti, altoparlanti, cuffie. La stampante trasferisce su carta i risultati delle elaborazione per poi poterli utilizzare come strumenti di verifica o di memorizzazione. Esistono essenzialmente tre tipi di stampanti: Stampante ad aghi, vecchio metodo di stampa, il trasferimento sulla carta avviene in modo meccanico premendo un intero carattere o una serie di aghi su di un nastro inchiostrato che va a contatto con la carta lasciando l immagine desiderata. La qualità della stampa è scarsa e la stampante molto rumorosa. Essendo una stampante ad impatto è utile se si deve creare una stampa in copia carbone. Stampante a getto d inchiostro (ink jet), l inchiostro viene sparato attraverso una serie di fori calibrati sulla carta per ottenere le forme desiderate. In pratica, c è una testina di stampa che scorre lungo il foglio e spruzza sul foglio microscopiche gocce d inchiostro. La definizione è migliore delle stampanti ad aghi e anche il rumore è ridotto; per contro il costo per copia è più elevato, non si possono ottenere copie multiple. Per le stampe di foto si usa una carta speciale. Stampante laser, il funzionamento di una stampante laser è simile a quello di una fotocopiatrice solo che l immagine da riprodurre viene fornita direttamente dall elaboratore. Per la stampa viene utilizzato un inchiostro in polvere, molto fine, detto toner. La stampante laser opera in questo modo: la pagina da riprodurre viene scritta da un raggio laser su un cilindro, il cilindro viene quindi scaldato solo in corrispondenza delle lettere: il calore attira le particelle di toner che si attaccano sul cilindro nei punti riscaldati. A questo punto basta far passare il foglio di carta sotto il rullo e si ottiene la pagina stampata. prof. Salvatore Dimartino 19

20 Saper identificare alcune delle principali periferiche di output di un computer, quali: schermi/monitor, stampanti, altoparlanti, cuffie. Un ultimo tipo di stampante, normalmente utilizzato per disegno tecnico o meccanico, è il plotter che produce disegni di elevata qualità e di grandissime dimensioni utilizzando degli appositi pennini colorati o ugelli. I plotter possono fornire disegni fino alla dimensione di un foglio A0 o a modulo continuo, quindi sono indispensabibili per stampare progetti su grandi formati o cartelloni. Vi sono inoltre dei plotter in cui le testine sono sostituiti da strumenti quali lame o punte laser; tali plotter sono detti da taglio e consentono di sezionare superfici più consistenti della carta, dal semplice plexiglass alle lastre di lamierino. Altoparlanti, cuffie Una coppia di normali casse acustiche o di cuffie possono venire collegate, con l ausilio della scheda audio, ad un Personal Computer; vengono cosi rese esplicite le capacita multimediali del PC, consentendo di ascoltare musica, un corso di lingua straniera o una teleconferenza. prof. Salvatore Dimartino 20

21 Sapere che alcune periferiche possono essere sia di input che di output, quali gli schermi tattili (touchscreen). Esistono anche delle periferiche che sono contemporaneamente di Input e Output. Le più importanti sono: touch screen, modem. Monitor touch screen o schermo tattile, consente di interagire col computer semplicemente toccando lo schermo con le mani o con uno stilo. Modem (MOdulatore-DEModulatore) consente di trasformare impulsi elettrici provenienti dalla linea telefonica in dati memorizzabili sul calcolatore. Infatti le informazioni elaborabili da un computer sono digitali, segnali discreti indicati da sequenze di 0 ed 1, mentre le linee telefoniche sono analogiche. Il modem modula/demodula il segnale da analogico a digitale e viceversa. prof. Salvatore Dimartino 21