Informatica. Architettura degli elaboratori

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1 Informatica Architettura degli elaboratori

2 Informatica Dal francese Information automatique Processi e tecnologie che consentono il trattamento automatico e razionale delle informazioni Progettazione degli strumenti che concretizzano tali funzioni

3 Il computer CALCOLATORE Macchina costituita da dispositii di diersa natura (meccanici, elettrici, ottici,.), in grado di elaborare dati in modo automatico, eloce, sicuro ed efficiente.

4 Il computer CALCOLATORE Macchina costituita da dispositii di diersa natura (meccanici, elettrici, ottici,.), in grado di elaborare dati in modo automatico, eloce, sicuro ed efficiente Macchina Prio di intelligenza autonoma Elettronico Ha bisogno di corrente elettrica Elaborare dati Riceere, manipolare, restituire

5 Il computer CALCOLATORE Automatico Può funzionare senza ausilio dell uomo ma dopo una adeguata programmazione e l aio Digitale Digit = cifra Opera su numeri che rappresentano oggetti dopo una decodifica. Non in analogico

6 Il Bit binary information unit Unita minima di informazione Corrisponde al 1 o 0 Corrisponde al ero o falso Corrisponde ad acceso o spento

7 Immaginiamo

8 Unità di misura per la memorizzazione delle informazioni Simbolo in Bit in Byte in potenze di 2 1 b (bit) 1 1/8 21 = 2 stati 1 B (byte) = 256 caratteri 1 KB ( kilobyte) byte 1 MB (megabyte) byte 1 GB (gigabyte) byte 1 TB (terabyte) byte

9 Attenzione

10 HARDWARE CIRCUITI ELETTRICI (Hard=duro, Ware=componente) Parte fisica del computer Componente meccanica FIRMWARE MICRO PROGRAMMAZIONE SISTEMA OPERATIVO LINGUAGGI SIMBOLICI DI MEDIO E ALTO LIVELLO Una ia di mezzo Software non modificabile memorizzato nell hardware (ROM, Cd) SOFTWARE Soft=soffice, Ware= componente Parte logica del sistema Programmi di gestione del sistema

11 Le principali funzioni che un calcolatore dee solgere sono: riceere dati, memorizzare dati e programmi, elaborare, controllare l esattezza delle operazioni eseguite, permettere l uscita dei risultati.

12 Tipi di calcolatori

13 PDA -Personal Digital Assistant Sono dispositii mobili dalle ridotte dimensioni e capacità di memoria spesso tascabili ma con le stesse caratteristiche dei computer più grandi

14 SMARTPHONE Si tratta di un dispositio mobile rappresentato da un telefono cellulare con abbinate le funzioni di un PDA. La caratteristica più interessante degli smartphone è la possibilità di installari ulteriori applicazioni, chiamate App che aggiungono nuoe funzionalità.

15 Tablet Pc Si tratta di un computer portatile formato dal solo schermo consente di interagire con esso grazie allo schermo touch screen.

16 Laptop o Notebook Sono dotati di batteria ricaricabile. Hanno monitor, tastiera ed un dispositio di puntamento integrati. NetBook Hanno una dimensione assai limitata e non sono dotati in genere del lettore CD UltraBook sono i più costosi in quanto possiedono le stesse caratteristiche di potenza dei notebook, seppure con dimensioni più limitate di questi ultimi

17 PERSONAL COMPUTER (PC) È il computer più diffuso al mondo Destinato ad un uso personale Hanno un prezzo non eccessio rispetto alla capacità di elaborazione.

18 Mainframe Possiedono una noteole potenza di calcolo. Si tratta di grandi calcolatori centrali che possono collegare centinaia di terminali. Il loro utilizzo è fondamentale in tutti quegli ambiti che richiedono capacità di calcolo molto superiori a quelle consentite dai tradizionali computer.

19 Super computer Hanno potenza di calcolo estremamente eleata Dedicati all'esecuzione di calcoli ad eleate prestazioni Presenti presso centri di ricerca uniersitari o priati o enti militari

20 Case Il contenitore della parte centrale del computer La scatola cranica del computer Tipi Desktop Tower Integrati con il monitor

21 Tipi di Case

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23 Scheda madre Vengono collegate tutte le parti del PC Gestisce la comunicazione tra tutte le componenti del computer

24 Slot di espansione per le schede di espansione Scheda grafica

25 Esempi Scheda Video Scheda di rete Scheda Audio

26 Porte per il collegamento a hardware esterno

27 Ps/2 Dedicata al collegamento di un mouse o di una tastiera. Il colore iola indica la tastiera il colore erde indica il mouse. Tali porte sono state sostituite dalla porta USB

28 Porte per il collegamento ideo La porta VGA (Video Graphic Array), è un collegamento di tipo analogico che permette la connessione della scheda ideo con il monitor. La porta DVI (Digital Visual Interface) Trasmette al monitor un segnale digitale

29 HDMI (High-Definition Multimedia Interface, in italiano "interfaccia multimediale ad alta definizione") Standard digitale per l'interfaccia dei segnali audio e ideo. Creato nel 2002 dai principali produttori di elettronica, Collegamento ad alta elocità con ideocamere, hard disk multimediali, Media Player

30 USB (Uniersal Serial Bus) Versatile L'obiettio è quello di rendere utilizzabili le periferiche di differenti costruttori. Alcuni connettori usb permettono anche di alimentare il dispositio collegato. Il sistema USB collega dispositii USB con un host USB. Permette una connessione fino a 127 dispositii.

31 Dierse tipologia Permette il passaggio anche della corrente per alimentazione.

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33 Standard IEEE1394 La porta Firewire (IEEE 1394) è un bus seriale progettato per applicazioni che preedono l'uso dell'audio e del ideo. Diersamente da tutti gli altri bus, non richiede necessariamente l'uso di un computer.

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35 Le porte wireless Utilizzano generalmente onde radio a bassa frequenza per mettere in collegamento dispositii senza l'utilizzo di cai. Tutti i computer di ultima generazione ormai hanno questo tipo di porta per potersi collegare in reti WLAN, cioè in reti di computer collegati tra di loro senza cai ( Wireless Local Area Network). Vengono anche utilizzate per collegamenti a Internet.

36 Le porte Bluetooth Consentono un collegamento wireless per lo scambio di informazioni tra dispositii diersi attraerso una frequenza radio sicura a corto raggio. I dispositii Bluetooth cercano gli altri dispositii entro un raggio di qualche decina di metri; quelli coperti dal segnale possono essere messi in comunicazione tra di loro.

37 Porte parallele Mandano i dati a gruppi contemporaneamente Nate per stampanti monodirezionali

38 Porte seriali Un bit alla olta Sostituite dalla porta usb

39 Connessioni a dispositii di massa

40 Altre uscite

41 CPU Central Processing Unit Nucleo di tutto il sistema di elaborazione L'Hardware all'interno di un calcolatore che esegue le istruzioni di un programma.

42 Attenzione Microprocessore E il dispositio presente nel computer La CPU La funzione solta dal microprocessore

43 Elementi della CPU UNITÀ ARITMETICO LOGICA : detta ALU (Aritmetic Logic Unit), realizza le principali funzioni logiche esegue le operazioni aritmetiche elementari e di confronto,

44 Elementi della CPU I REGISTRI: Memoria con funzioni ben definite. I registri sono poco capienti (massimo 64 bit) ma molto eloci però Memorizzano le informazioni in modo NON permanente.

45 Elementi della CPU UNITÀ DI CONTROLLO: il cuore dell'intero sistema di elaborazione controlla il funzionamento di tutti gli altri elementi che compongono il sistema di elaborazione. ha il compito di decodificare e interpretare istruzioni

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47 Qual'è il più eloce? I ari tipi di CPU presenti sul mercato si differenziano in base alla classe alla frequenza del clock alla dimensione dei registri

48 La classe Dipende dalla marca Intel: 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium II,Pentium III, Pentium IV, Celeron, Centrino, Pentium Dual Core, Pentium Core 2 Duo, i3, i5,i7 AMD: Sempron, Athlon, Phenom Più la classe è recente più è performante

49 Frequenza di clock La frequenza di clock misura i "battiti del cuore" del computer, cioè le operazioni solte al secondo Il clock è un orologio molto eloce Un computer che laora a 4 GHz (o 4000 MHz) esegue quattro miliardi di azioni elementari al secondo

50 Parola L'insieme di bit che possono essere iniati e riceuti con un'unica operazione di lettura o scrittura Multipli di 8 bit I sistemi attuali sono a 32 o 64 bit La parola dei registi comanda il sistema

51 Esempi

52 Unità di memoria Sono dispositii aenti la funzione di memorizzare dati e programmi. CAPIENTI VELOCI BASSI COSTI

53 Tipi di memoria La memoria primaria: E' una memoria eloce, direttamente utilizzabile dalla CPU per eseguire le operazioni richieste dal programma. Si suddiide in: Registri Cache RAM ROM

54 Tipi di memoria La memoria secondaria: E' una memoria più lenta sulla quale la CPU non può laorare direttamente ma sulla quale immagazzina grandi quantità di dati. Esempi: Hard disk CD SSD

55 Gerarchia di memorie Dimensioni CPU Registri Velocità Costo/bit min max max max min min Cache Memoria centrale Dischi magnetici / ottici Nastri magnetici

56 LA RAM

57 La memoria centrale Ram Dispositio elettronico in grado di contenere tutte le informazioni necessarie per l elaborazione dei dati (dati, istruzioni, risultati intermedi) Dee permettere di scriere, di leggere, di conserare (una operazione per olta) Grandezza anche maggiori di 8 GB

58 Come a considerata Come un insieme di celle doe o i è corrente (1) o non i è corrente (0) Ogni dato può essere espresso in binario Ogni dato può essere espresso come sequenza di celle spente o accese

59 Tipi di memoria Ram (random access memory) Casuale (accesso celle non dipende dal contenuto) Cella indiiduata dall indirizzo Volatile (perde il contenuto una olta manca l alimentazione elettrica) Più grande è --> più eloce computer

60 Esempi

61 Cache Più eloce e costosa della RAM Meno capiente Tra Cpu e Ram Per istruzioni o dati molto richiesti Dimensioni aria a 3 o 4 MB nei portatili e fino a 6 MB nei computer desktop. Tre lielli

62 Esempi

63 ROM Sola lettura Memorizzata dalla società costruttrice Per memorizzare programmi che non deono essere (quasi mai) cambiati Bios: Basic Input output system Permette l aio del sistema 4KB Di differente tipo

64 Memorie di massa Nastro magnetico Dischi magnetici Hard disk Dispositii ottici

65 Le prestazioni si basano su Velocità di moimento Densità di memorizzazione pollici per secondo Bit per pollice Velocità di trasferimento Bit per secondo

66 Dischi magnetici Hard Disk Pila di più dischi magnetici Suddiiso in tracce (linee concentriche) settori (spicchi) Cilindri insieme di tracce su più dischi Gap separa i diersi settori

67 Tracce e settori Tracce Gap

68 Componenti Perno su cui è montato il disco Motore che mette in rotazione il disco Una o più testine di lettura montate su un pettine Secondo motore che posiziona le testine sul disco I circuiti che sincronizzano lettura e scrittura

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70 L Hard Disk è composto da più superfici (piatti) e da una testina di lettura per ogni superficie. Cilindro l insieme di tutte le tracce a una fissata distanza di tutti i dischi

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72 Supporti ottici Di plastica policarbonata + strato di alluminio poi + strato di acrilico + etichetta 12 cm x 1,2 mm Spirale che parte dal centro fino al bordo Per scriere si incide tale area Per leggere Passa il laser Pit (buco)/land riflette/non riflette

73 Dischi ottici Velocità di trasferimento multipli di 150 Kb/s 52X é 52 olte la elocità base Suddiiso in blocchi tutti di grandezza uguale Suddiiso in minuti, totale 60/ 74/ 80 minuti L indirizzamento aiene mediante il minuto e il secondo

74 Cd-rom solo lettura Dd -rom Blu-ray DVD-R CD- R(sola olta, massima compatibilità) DVD-RW CD-RW (riscriibili)

75 Memoria flash Una memoria flash, o flash memory, è una memoria permanente riscriibile formata da un circuito elettronico semiconduttore sul quale è possibile mantenere i dati memorizzati anche in assenza di alimentazione. Estremamente leggero e di piccole dimensioni non presenta alcuna parte mobile, ed è piuttosto resistente. Per questo motio è molto usato come memoria mobile in molti dispositii portatili quali i lettori musicali portatili, i cellulari, i palmari, le fotocamere digitali.

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77 Pen drier Una pen drie, o chiae USB, o penna USB, è una memoria di massa portatile di dimensioni molto contenute Si collega al computer mediante la comune porta USB. I dati sono memorizzati internamente in una memoria flash.

78 Unità di I/O o Periferiche Hanno il compito di gestire i rapporti con l ambiente esterno. Dispositii (deice) esterni al microprocessore Fungono da collegamento tra parti interne del computer (memoria, CPU) e mondo esterno Introduzioni informazioni (input) Visualizzazione dei risultati dell elaborazione (output)

79 Periferiche di input Tastiera Dispositii di puntamento Scanner Macchine fotografiche e ideocamere digitali Microfoni Lettori di codici a barre Web cam

80 Tastiera Attia funzioni del SO o del programma in uso Permette di scriere caratteri alfanumerici All interno c è un processore che controlla la pressione dei tasti Set diersi di caratteri e tasti multifunzione Qwerty o qwertz o azerty

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82 Scanner Acquisire immagini Pixel (più sono meglio è) Colori riconosciuti

83 Dispositii di puntamento Mouse A pallina o ottico Joystick Trackball Trackpoint Touchpad Touchpen Touchscreen

84 Dispositii di output Monitor o ideo proiettori Stampanti o plotter Casse acustiche

85 Monitor Tubo catodico Cristalli liquidi Lcd Led

86 monitor Lcd Leggeri e occupano poco spazio Solo dati digitali Cristallo liquido intrappolato ed eccitato da scariche elettriche che modifica lo stato rendendolo capace di assorbire alcune frequenze della luce Led

87 Caratteristiche Pixel dimensione: si calcola misurando la diagonale dello schermo e si esprime in pollici dot pitch: è la distanza che separa due pixel dello stesso colore; più questo è piccolo più l'immagine sarà precisa. frequenza di refresh: rappresenta la elocità alla quale un'immagine iene rigenerata sullo schermo e si misura in Hertz.

88 Stampante Sere per stampa su supporto cartaceo Risoluzione di stampa DPI (dots per Inch, punti per pollice) 600 dpi circa punti per pollice quadro Si diidono Ad impatto (ad aghi) Non ad impatto Stampa in modo chimico, magnetico, elettrico, ottico

89 Stampanti ad impatto Ad aghi L ago punge su un nastro imbeuto di inchiostro e lo spinge sulla carta

90 Ink-jet (getto di inchiostro) Un carattere dienta matrice di punti Possibile usare i colori Velocità

91 Laser Cilindro conduttore colpito da raggio laser I punti illuminati trattengono inchiostro nero (toner) Dopo una fase compressione e riscaldamento iene proiettato su carta