UD1
L’informatica e la struttura di un
elaboratore
Ud 1: Concetti introduttivi
Concetti generali
Informazione e trasmissione
Struttura generale di un elaboratore
Hardware e software
Struttura di un elaboratore
La tastiera
Il monitor
Concetti Generali 1.1
Informatica: Elaborazione automatica dell ’informazione (Informazione + elaborazione automatica)
Oggi un computer non è più visto come uno strumento in grado di risolvere un problema specifico (solo programmazione o
Elaborazione), ma piuttosto è un elemento in grado di comunicare, rendendo ininfluenti le distanze geografiche nei rapporti tra le
persone, le aziende, ecc...
Quindi, Oggi il computer serve per la:
programmazione (scrittura dei programmi)
elaborazione (esecuzione dei programmi),
ma è anche usato per comunicare, rendendo ininfluenti le
distanze geografiche nei rapporti tra le persone, le aziende, ec c...
Informazione
Tutto ciò che possiede un significato per l ’uomo e che viene comunicato o conservato in vista di una utilità pratica.
Le informazioni si presentano in varie forme:
Caratteri
Numeri
Immagini
Luce
suoni
Ecc…
Trasmissione delle informazioni
Affinchè 2 entità possano comunicare è necessario che riescano a capirsi (esempio 2 persone che parlano lingue diverse).
Allora occorre che siano stabiliti e rispettati:
Il CODICE della trasmissione, cio è le regole secondo cui viene TRADOTTO il messaggio prima dell ’invio (es.
alfabeto comune e le parole in italiano)
La TECNICA di trasmissione (es. telefono)
Il PROTOCOLLO della trasmissione, cio è le Regole per uno scambio corretto delle informazioni (es. regole grammaticali per creare frasi che abbiano un senso
compiuto in Italiano)
Esempio
Giochiamo a carte: a poker
Il codice sono il tipo di carte (francesi)
Il protocollo sono le regole del poker
La tecnica: visualizzazione delle carte
Se decido di giocare a Texas Holdem => modifico il protocollo
regole
Esempio 2
Giochiamo a carte: a briscola
Il codice è diverso (carte napoletane o siciliane)
Il protocollo sono le regole della briscola
Se decido di giocare a scopa => modifico il protocollo
regole
Trasmissione delle informazioni(2)
I caratteri e i simboli che compongono il Messaggio e che vengono trasformati per viaggiare sul mezzo trasmissivo sono detti SEGNALI
I Segnali possono essere:
DIGITALI : se associati a cifre binarie (0,1)
ANALOGICI : se sono rappresentati da
grandezze che variano con continuit à nel
tempo
Trasmissione delle informazioni(3)
0110011001110011
Comunicazione Digitale
Comunicazione Analogica
Hardware, software, tecnologia dell’informazione
ICT: Information and communication
technology (tecnologie della comunicazione e dell’informazione).
L’Informatica si divide in 2 rami principali:
L’Informatica teorica : studio per la risoluzione di problemi e realizzazione di algoritmi
L’Informatica applicata : si occupa dello sviluppo:
dell’Hardware (dispositivi fisici ed elettronici)
e del Software (insieme dei programmi per
l’elaborazione dei dati)
Struttura generale di un sistema di elaborazione
Un computer deve:
Poter eseguire operazioni Aritmetico/logiche
Poter trattare anche Caratteri e non solo numeri (codifica ASCII, UNICODE, ecc…
Saper elaborare una grande quantit à di dati e con elevata velocità
Saper acquisire dati dall ’esterno (input) e produrre risultati (output)
INPUT OUTPUT
Struttura generale di un sistema di elaborazione
Si chiama anche Sistema di Elaborazione perché costituito da varie Risorse
classificabili in:
Hardware
Software
L’Hardware e il Software (1)
Hardware
Il termine hardware (ferraglia) indica tutte le componenti
fisiche ed elettroniche di un computer , che possono essere toccate con mano.
Esempi tipici di hardware sono:
• lo schermo,
• la tastiera,
• il mouse,
• la stampante,
• il case (Tower o Desktop)
• e tutti i dispositivi
• elettronici (scheda madre, processore, RAM,
schedevideo, schede audio, schede modem /fax)
• ed elettromeccanici (floppy disk, hard disk, CDROM).
Software
Con il termine software vengono identificati i programmi e la Documentazione
I programmi sono una sequenza di operazioni elementari, dette istruzioni, che rispettano la sintassi di un dato
linguaggio di programmazione, e permettono ad un computer di funzionare come fornitore di servizi per l ’utente.
Tra i programmi più diffusi ci sono:
• i Programmi di Base: Sistemi Operativi, i Compilatori per linguaggi di programmazione
• i Programmi Applicativi: gli elaboratori di testo, i programmi per la grafica, i video giochi, ecc …
L’Hardware e il Software (2)
Le parti di un Computer
La configurazione di base di un computer si presenta suddivisa in tre parti fondamentali:
Vediamo cosa sono…
· lo schermo, o monitor o video o terminale (OUTPUT);
· la coppia tastiera e mouse (INPUT)
· il case (in italiano scatola), che è il computer vero e proprio.
Visione complessiva
Unità centrale CPU
(CU –ALU)
Mem.Centr
(RAM–ROM)
Perferiche OUTPUT Perferiche
INPUT
Memorie di MASSA
Modello di Von Neumann. Modello di funzionamento di un pc
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Concetti di base
Che cos'è un pixel?
un pixel è il più piccolo componente discreto di una immagine sullo schermo
normalmente un punto con colore
Che cos'è la risoluzione video?
la risoluzione è il numero di pixel (o punti) per
pollice dpi (dots per inch)
Risoluzione
Esempio i mosaici
Più piccoli sono i tasselli maggiore è la qualità l’immagine
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Concetti di base
Schermi
I due più importanti standard sono:
CRT (cathode-ray tube / tubo a raggi catodici)
LCD (liquid crystal display / schermo a cristalli liquidi)
TFT: è un LCD standard di alta qualità
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Concetti di base
La risoluzione video - Un esempio
800 x 600
1024 x 768
1600 x 1400
proporzione 4 : 3
0 800
0
600
MONITOR
CARATTERISTICHE
• Hercules
768 x 348 Pixel - 2 colori
• CGA (Color Graphic Adapter) 320 x 200 Pixel - 16 colori
• EGA (Enhanced Graphic Adapter) 640 x 350 Pixel - 16 colori
• VGA (Video Graphic Adapter) 1024 x 768 Pixel - 256 colori
• SVGA (Super VGA)
1280 x 1024 Pixel 16 milioni di colori
Standard grafici
• Pollici: unità di misura della dimensione dello schermo
• Pixel: il più piccolo elemento che viene visualizzato sullo schermo
• Risoluzione: numero di pixel che possono essere visualizzati
contemporaneamente
• Dot pitch: distanza fra due pixel
• Refresh: (si misura in Hz) indica il numero di volte che l ’immagine sullo schermo viene rinfrescata in un secondo
Riassunto: Schermo o Monitor
(OUTPUT)Il prezzo dello schermo è proporzionale alla qualit à e alla dimensione.
OSSERVAZIONE: Prezzi pi ù alti per gli schermi piatti basati sulla tecnologia dei cristalli liquidi (LCD). Questi schermi sono stati introdotti pe r i computer portatili (laptop) ma hanno ormai soppiantato i CRT anche per normali PC.
Lo schermo di un computer è assimilabile ad un normale televisore (tubo a raggi catodici oppure LCD a cristalli liquidi).
Il monitor è caratterizzato dalla DIMENSIONE, dalla QUALITA’ e dal PREZZO. La dimensione di uno schermo si misura in pollici (da 14 ad oltre 24): diagonale dello schermo stesso;
la qualità dipende del monitor dipende da 2 fattori:
• dalla risoluzione, misurata in pixel (per es.: 800X600, 1024x768, 1280x1024, ecc…)
• dalla frequenza di scansione, misurata in Hertz (per es.: 70 Hz): maggiore è la risoluzione e la frequenza di scansione dello schermo, maggi ore è la sua qualità.
La tastiera
(INPUT)È costituita da un insieme di tasti la cui pressione provoca l ’invio di segnali interpretati dal computer come caratteri o come comandi.
TIPI DI TASTIERA:
• Diverse in base alla lingua: su quella italiana ci sono tasti c he non sono presenti su quella americana e viceversa, ecc…
• tastiere sempre più ergonomiche (facilitano il lavoro prolungato)
• e in alcuni casi possono associare tasti particolari a funzioni complesse (es. la connessione in Internet).
La tastiera
(INPUT) La Tastiera: costituita da tasti; quando questi vengono battuti come conseguenza macroscopica si ha un ritorno nel video.
In una tastiera tradizionale si hanno 4 zone:
1 - tastierino numerico (sulla destra)
2 - tasti dattilografici (zona sinistra e centrale)
3 - tasti direzionali di movimento (fra la zona 1 e 2) 4 - tasti funzione posti in alto
Tastierino numerico Tastiera alfanumerica
Tasti funzione
Esc Tasti speciali
La tastiera
Tastiera alfanumerica : caratteri, numeri, simboli di punteggiatura
Shift: assieme a un carattere => Maiuscolo.
Stampa anche il simbolo superiore nei tasti con 2 simboli
Caps Lock: rende maiuscoli tutti i caratteri alfabetici (accende la lucetta)
Tab (tabulatore): permette di spostare il cursore verso destra a distanza fisse o impostate
dall’utente (arresti di tabulazione)
La tastiera
Backspace (tasto di ritorno): cancella i caratteri a sinistra del cursore
Esc: consente di uscire da un men ù, da una finestra, senza conferma
Ctrl (control): in combinazione con altri tasti attiva particolari comandi a seconda
dell’applicazione (ad esempio Ctrl+C, Ctrl+V)
Alt (alternate): in combinazione con altri tasti per svariate azioni
Alt Gr (Alt grafico): abilita la scrittura dei simboli
posti a destra nel tasto ( ad esempio @) @
La tastiera
Invio (return): ritorno a capo, confermare comando.
Stamp (print screen): memorizza un’area della videata negli appunti (la finestra attiva con Alt)
Canc (Del): cancella a destra del cursore
Ins: consente Scrittura a inserimento o la sovrscrittura.
Home: sposta il cursore a inizio riga ( +Ctrl a inizio documento)
Fine: sposta il cursore all ’ultimo carattere
della riga o della pagina (+ Ctrl)
esercitazione
01_Esercitazione fine Ud1.doc
UD 2: il case
Il case
Processore
Memoria centrale
Memorie di massa
Prestazioni di un computer
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Concetti di base
Lettore DVD
Lettore e masterizzatore CD
Drive Floppy disk
Pulsante di accensione
Pulsante di reset
Alimentazione PC e Monitor
Porte Ps/2 Porte USB
Porte seriali Porta parallela
Uscite Video
Porta joystick Uscite scheda audio
(microfono,casse, cuffie)
Scheda di rete
davanti dietro
A prima vista...
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Concetti di base
Componenti hardware
Motherboard
Processori
CPU (central processing unit)
Chipsets (altri processori, e.g. video chip)
Memorie
centrale RAM (random access memory) o interna
di massa o esterna (hard disk, CD, etc.)
Bus per veicolare le informazioni tra le diverse componenti
Porte di comunicazione di input/output
Dispositivi di ingresso, e.g. tastiera, mouse, scanner, etc.
Dispositivi di uscita, e.g. schermo e stampante
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Concetti di base
Computer Motherboard
Hardware architettura principale
Unità di controllo
Unità arimetico logica CPU
Memoria centrale RAM
Unità I/O (ingresso/uscita)
data bus indirizzo bus control bus
e.g.: Intel Pentium Core 2 Duo
e.g.: 256 MB-2 GB RAM
e.g.: 160-1000 GB hard disk
e.g.: HP desktop PC
Porte
Dispositivi
La mainboard
Il case è la scatola metallica che contiene la scheda madre ( main-board) sulla quale sono montate le principali componenti di un computer (CPU, Memorie, e cc… vedremo dopo)
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La SCHEDA MADRE
La motherboard e' il componente base di un PC.
Si tratta di un circuito stampato dove sopra sono montati:
1. CPU: Microprocessore
2. Memoria ROM Di sola lettura (BIOS)
3. Memoria RAM Di lettura/scrittura (memoria volatile)
4. Circuiti delle periferiche di controllo: Tastiera, mouse 5. Circuiti delle periferiche esterne: Stampante, joystick!?
6. Controllore dei dischi
7. Canale di comunicazione tra dispositivi PCI Di tipo PCI (Peripheral Component Interface)
Esercitazione
Cosa contiene il Case?
Cos’è la scheda la madre?
Cosa c’è montato nella scheda madre?
Com’è collegata la CPU con le memorie e le periferiche?
Come si collegano le periferiche con il case?
Le fondamentali unit à dell’informazione memorizzata
L’unità di informazione di base è chiamata Bit (binary dig it, in italiano cifra binaria = 0/1). Qualunque tipo di informazione
memorizzata e/o elaborata in un computer viene rappresentata tramite una sequenza di Bit.
Esempio: le lettere dell ’alfabeto per la lingua italiana, i bit per il computer
Una sequenza di otto Bit viene identificata con il termine Byte
=> 1 byte = 8 bit
Multipli del Byte sono il:
•· 1 KiloByte (KB) =1.024 Byte;
•· 1 MegaByte (MB) = 1.024 KiloByte = 1.048.576 Byte;
•· 1 GigaByte (GB) = 1.024 MegaByte = 1.073.741.824 Byte.
•· 1 Terabyte (TB) = 1024 GigaByte = 1.099.511.627.776 Byte.
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Concetti di base - memoria
Che cosa sono bit, byte, KB, MB, GB?
1 bit = la più piccola unità di memoria, o "1" o "0"
1 byte = un gruppo di 8 bit (e.g. 01001001)
1 KB (kilobyte) = 1.024 bytes (circa mille di byte)
1 MB (megabyte) = 1.048.576 bytes (circa un milione di byte)
1 GB (gigabyte) = 1.073.741.824 bytes (circa un miliardo di byte)
1 TB (terabyte) = 1.099.511.627.776 bytes (circa mille miliardi di byte)
Esempi
un file di testo: 20 - 2000 KB
un file di musica (MP3): 3 - 6 MB
un file video: 500 KB - 1.5 GB
un CD: 640 MB
la memoria centrale degli attuali PC: 256 MB - 1 GB
l'hard disk degli attuali PC: 160 GB – 1 TB
Il processore (CPU)
È composto di due unità:
• l’ unità di controllo che sovrintende le operazioni da farsi
• l’ unità aritmetico-logica (ALU- Arithmetic Logical Unit) che ha invece la funzione di effettuare calcoli, operazioni logiche e confronti r ichiesti dall’unità di controllo.
La CPU (Central Processing Unit) o, in italiano l’unità centrale di
elaborazione del computer, è il vero cervello di un calcolatore elettronico. È detta anche Microprocessore.
Il suo compito è di elaborare ed eseguire tutte le operazioni che svolge un computer.
Le sue dimensioni sono veramente ridotte (poche decine di centim etri quadrati) ed è corredato da una piccola ventola per evitarne il surriscaldamen to.
Le istruzione che deve eseguire la CPU le preleva dalla memoria RAM
LA CPU: PARAMETRI
il parametro fondamentale per giudicare le prestazioni di un
microprocessore e’ la sua velocita’ di calcolo che viene misurata in mips (milioni di istruzioni al secondo).
la velocita’ di calcolo è proporzionale alla frequenza del clock della cpu
l’unità di misura della frequenza (inverso di un tempo) è Hz e quantifica il numero di operazioni elementari in un secondo (multipli: MHz o GHz)
i microprocessori dell’ultima generazione hanno raggiunto una
frequenza dell’ordine del giga hertz (3 ghz), ovvero miliardi di tick del clock in un secondo.
I microprocessori di ultima generazione hanno 2 o 4 core cioè come se fossero più processori in uno.
LA CPU: PARAMETRI
ALTRI PARAMETRI DELLA CPU SONO:
DIMENSIONE DEI REGISTRI (32, 64 BIT)
DIMENSIONE DELLA CACHE DI PRIMO LIVELLO OVVERO DENTRO IL PROCESSORE STESSO (32 O 64 KB)
NELLA SCHEDA MADRE ESISTE UNA CACHE DI SECONDO LIVELLO (L2) DI DIMENSIONI MAGGIORI (256, 512 KB)
ARCHITETTURA:
CISC (COMPLEX INSTRUCTION SET COMPUTER).
HANNO UN SET DI ISTRUZIONI MOLTO COMPLETO
RISC (REDUCED INSTRUCTION SET COMPUTER).
RIESCONO A SVOLGERE POCHE OPERAZIONI, MA IN MANIERA MOLTO VELOCE. LE ISTRUZIONI PI Ù
COMPLESSE SI OTTENGONO DALLA COMPOSIZIONE DI ISTRUZIONI SEMPLICI
1) Tipo di processore
Per tipo di processore si intende la marca e modello di processore installato
• Intel: 8086, 80286, 80386, 80486, PENTIUM I (MMX), PENTIUM II, III e IV.
• OGGI: Intel Pentium 4 D925, 3.2 GHz Intel Pentium Core 2 Duo – Quad Core 3 GHz
•AMD: K5, K6, Duron, Athlon
•Cyrix: 5x86, 6x86
A partire dai PENTIUM I 200 si è adottata la tecnologia MMX nel cui set di istruzioni ne compaiono alcune dedicate alla elaborazione di informazioni multimediali . (per grafica 3D, suoni e video)
È stata inserita la memoria CACHECACHE (sul chip del processore o sulla zoccolo della stessa scheda) => incremento della velocit à di accesso ai dati (PRESTAZIONI) e aumento del costo del processore.
La INTEL ha commercializzato il CELERON (senza Cache) con prezzi e prestazioni ridotte rispetto ai PENTIUM.
l’Athlon (AMD) è più veloce del Pentium III perch è usa meglio la memoria cache!!
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Concetti di base - velocità
La velocità di CPU
grazie al segnale di clock è possibile sincronizzare tutte le funzioni del processore. Il valore della
frequenza delle oscillazioni del clock determina la velocità di elaborazione.
Che cosa sono Hz, MHz, GHz?
1 Hz (Hertz) = una oscillazione al secondo
1 MHz (mega Hertz) = un milione di Hz
1 GHz (giga Hertz) = un miliardo di Hz Esempio
Una CPU single core ha circa: 3 -3.7 GHz . Una CPU dual core degli attuali PC unisce 2 o 4 processori
indipendenti montati su un unico package con clock sotto i 3 GHz
Esercitazione
Qual è il parametro che misura le prestazioni di una CPU?
Qual’è l’Unità di misura di velocità di una CPU?
Cos’è la memoria cache?
Come si misura lo spazio di memoria?
La Memoria
Con il termine memoria si intende generalmente la memoria centrale di un elaboratore dove risiedono i dati ed i programmi del calcolatore
La memoria di un calcolatore è raffigurabile ad un enorme casellario, ove ciascuna casella contiene un ’informazione e ove ciascuna casella è referenziabile mediante la sua posizione nel casellario, ovvero mediante il suo indirizzo.
Una casella di memoria, detta in genere “cella”, è la più piccola unità indirizzabile ed è costituita da un insieme di bit (unit digit).
Il contenuto di una cella viene normalmente detto byte.
Memoria Centrale
La CPU è in grado di leggere e scrivere esclusivamente dalla memoria centrale che ha quindi il compito di contenere i
programmi ed i dati che la CPU deve elaborare.
•RAM (Random access memory): usata in lettura e scrittura permette al S.O. di accedere direttamente ai dati . E’ di tipo
volatile.
•ROM (Read only memory): usata solo in lettura serve a contenere il BIOS.
La capacità di memoria si misura in Byte (8 BIT) e suoi multipli:
KB (1 kilobye = 1024 byte); MB (1 megabyte = 1024 KB);
GB (1 gigabyte = 1024 MB); TB (1 terabyte = 1024 GB).
La memoria RAM
La Random Access Memory (Memoria ad Accesso Casuale) è una memoria di lavoro
Fisicamente sono dei chip (Schede SIMM e DIMM) montate sulla scheda madre
La sua denominazione deriva dal fatto che può essere immaginata come un nido di api in cui il contenuto delle celle può essere
letto/scritto in maniera casuale.
è il dispositivo in cui risiedono i dati e i programmi elaborati dal processore. La CPU ha bisogno della RAM per “RICORDARSI”
dei dati e delle istruzioni che deve elaborare
Tempo di Accesso
Il tempo di accesso (lettura o scrittura) di una cella della RAM è espresso in nanosecondi (nsec = 10 -9 secondi, MILIARDESIMI di Secondo)
La ROM-BIOS
La ROM CONTIENE il FIRMWARE:
1. Il Programma per l’avvio (Bootstrap) che permette il caricamento del Sistema Operativo in memoria RAM.
• Esso viene cercato nel lettore di floppy disk, nell ’hard disk oppure nell ’unità CD-ROM (ordine di boot).
• La sequenza nella quale viene eseguita la ricerca può essere dec isa dall’utente. Una sequenza tipica è: floppy disk, CD-ROM, hard disk.
2. Il programma di autodiagnostica che effettua un test delle parti del computer e un test delle periferiche;
3. Il Setup BIOS (Basic Input Output System ) che gestisce le periferiche e la loro configurazione
La Read Only Memory (ROM) è una memoria (anch’essa CENTRALE) che viene scritta una volta sola dal costruttore del computer ed è di sola di sola lettura (a
differenza della RAM).
Esercitazione
Cos’è la memoria?
Quanti tipi di memoria conosciamo?
Cos’è la RAM e cosa è l’acronimo RAM?
Cos’è la ROM e cosa contiene?
L’organizzazione logica dei dati
File (in italiano: archivio)
Un file è un’informazione strutturata che è stata salvata su di un dispositivo di memoria e alla quale è stata assegnato un nome.
Quando per esempio si salva un documento realizzato con un progr amma di elaborazione di testi (lettera, relazione, ecc.), dando ad esso un nome, si crea un file. Quando si installano programmi su di un computer, quest i vengono salvati sull’hard disk come file.
Directory
Analogamente a quello che succede per i documenti cartacei, anch e i file possono essere raccolti in cartelle (directory) a cui è possibile assegnare un nome identificativo. Le directory si possono inoltre immaginare come delle tabelle che forniscono informazioni su dove risiedono i fi le.
Cartelle e struttura dei file Cartelle e struttura dei file
• risorse del computer = schedario;
• unità (A,B,C,D) = cassetti;
• insiemi di documenti = cartella;
• documenti interni ad altri documenti = sottocartelle;
• documento = file.
Analogie con lo schedario
Record e Campi
RECORD
In molti casi la struttura interna di un file è del tutto libera, in altri casi sono strutturati a blocchi (record) di lunghezza fissa o variabile. Un record è un insieme di informazioni tra loro collegate che si riferiscono al medesimo oggetto o entit à.
Esempio: un record di uno Studente:
nome fabio
cognome cantaro
residenza viale …..
ecc…
CAMPI
A loro volta i record sono costituiti dai campi di dati. Per ese mpio i campi di un record utilizzato per descrivere una persona sono: Nome, Cognome, Resid enza, Luogo di nascita, ecc…
La struttura a directory
Le cartelle sono ulteriormente raggruppate in cartelle seguendo successivi criteri di affinità stabiliti dall’utente.
L’organizzazione dei documenti e dei programmi all ’interno del computer può essere descritta da un albero
I documenti vengono raccolti in cartelle (directory) sulla base di un criterio di omogeneità.
Il principio è esattamente analogo a quello di un qualsiasi sistema di
archiviazione (cataloghi, schedari d ’ufficio ecc.). Questo tipo di struttura facilita il ritrovamento di dati e programmi nell ’hard disk
La memoria di massa
Scopo: consentire la memorizzazione di informazioni a lungo termine, anche a seguito dello spegnimento del computer ed esisteranno finchè noi non le cancelleremo.
memorizzati in modo permanente i File e il software di un computer, i quali, al momento del loro utilizzo, saranno copiati nella RAM per essere eseguiti.
Le memorie di massa utilizzano componenti non totalmente elettronici (ad esempio dispositivi elettromeccanici) che
rallentano notevolmente i tempi di accesso.
Più CAPACITA’ ma MENO VELOCITA ’ rispetto alla RAM
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Concetti di base
Memorie di massa
Floppy drive
Hard disk (HD)
CD
DVD
ZIP drive
USB pen
IDE Drive (es. hard disk)
Controller PC
scheda madre
Ci sono diversi standard:
(1) IDE (Integrated Drive Electronics ) (es. Ultra DMA o Ultra ATA )
(2) SCSI (Small Computer System Interface) (3) SATA (Serial ATA)
cavo di collegamento (piattina) IDE channel
disco testino di lettura/scrittura
La memoria di massa
Tipi di memorie di massa :
• i dischi rigidi (hard disk):
• i floppy disk :
• i Zip Disk:
• i CD-ROM (Compact Disk-Read Only Memory)
VANTAGGI : grande capacità di memorizzazione (circa 650 MB) e sono rimovibili.
SVANTAGGIO: possono essere scritti una volta soltanto mediante i masterizzatori.
Questo difetto sta comunque scomparendo grazie ai CD -ROM riscrivibili, il cui costo è ormai accessibile;
• le cartucce magnetiche: sono, come i floppy disk, memorie magnetiche rimovibili ma a differenza di questi ultimi hanno una maggiore capacit à di memoria (alcuni GB) e un costo per MB minore rispetto alle altre memorie di massa. Il lor o scopo principale è quello di creare delle copie di sicurezza ( BACKUP) dell’intero software di un
computer o di una banca dati.
Hard disk (disco rigido)
Il disco rigido è una memoria di massa.
Si usa per memorizzare:
• i programmi e i file usati dall ’utente,
• il Sistema Operativo
CARATTERISTICHE:
• Capacità: centinaia di GB.
• Ne esistono Interni ed Esterni al Case
• tempo di accesso dell ’ordine dei millisecondi (msec = 10 -3 secondi).
• memoria virtuale: l’hard disk viene visto dai programmi in esecuzione come una enorme RAM
• Non è volatile
• Si può leggere e scrivere => è sia di Input che di Output (I/O )
Hard Disk
Ha componenti meccanici
Un disco ricoperto di sostanza magnetica che gira a velocit à vertiginosa
Una testina di lettura che “galleggia” su di un cuscinetto di aria
Diviso in settori (cluster)
Adopera Controller e Buffer
Rotazione da 5400 RPM a 10000 RPM
Dimensione oltre 100 GB
IDE, SCSI o SATA
Le Unità a DISCO magnetico
Pila di dischi magnetici che ruotano attorno ad un asse
comune. La capacit à rappresenta la quantit à di informazione memorizzabile.
Le informazioni sono memorizzate in:
•TRACCE concentriche suddivise in SETTORI separati da GAP.
• ogni settore ha la stessa
dimensione (normalmente 512 byte)
• Le informazioni sono raggruppati in Blocchi
• Durante il funzionamento il disco si mantiene sempre in movimento a velocit à costante
Esercitazione
Cos’è la memoria di massa?
Elencare alcuni esempi di memoria di massa.
Elencare alcuni standard.
L’HD è di input o di output?
Dimensione tipica e velocit à di accesso un
HD?
Drive o lettore di floppy disk
E’ il dispositivo per operare in lettura e in scrittura (I/O) sui floppy disk che sono supporti magnetici aventi capacit à di circa 1,5 Mbyte. Un computer può avere anche più di un drive per floppy.
•Rispetto al Disco Fisso, un dischetto floppy ha una bassa capaci tà (giga byte) contro 1,5 Mbyte ed è molto più lento nella lettura/scrittura.
• i Floppy disk sono esterni e vanno inseriti nel drive
•capacità di 1,44 MB.
• Utilizzati per piccoli prg o documenti dell ’utente.
• punto di forza: essere rimovibili e facilmente trasportabili, a nche se di capacità ridotte.
• Punto di debolezza: ridotte capacit à (ormai soppiantato dalle Pen Drive) e fragilità (soffrono il calore e la presenza di campi magnetici)
• è possibile proteggerli da accidentali cancellazioni tramite una linguetta presente nella faccia posteriore del floppy stesso
• Formattazione: operazione per renderli leggibili per un certo S istema Operativo.
Altri Dischi magnetici rimovibili
Floppy disk, può contenere al massimo 1.44 MB
Iomega ZIP fino a 250 MB
Iomega Jaz fino a 2 GB
Tempo di accesso superiore rispetto all ’hard disk
Pro: economicità - diffusione
Contro: bassa capacità - deteriorabilità
Drive o lettore di CD -ROM
In base alla velocità di lettura ci sono lettori CD -ROM a 4X, 8X,16X,24X,32X.
Attulamente i più diffusi sono i 52X, dove X=150 KBps
(KiloByteper secondo) ma sono già in produzione lettori ancora più veloci.
Sono i dispositivi in cui vengono inseriti i CD -ROM.
Permette solo la lettura, non è possibile scrivere sul CD.
Similmente, anche per la scrittura ci sono i
MASTERIZZATORI che utilizzano particolari dischi CD che possono essere scritti una (gold) o pi ù volte (silver).
CD Rom
Tipo di lettura: ottica
Tipo di accesso: sequenziale
Capacità: 650Mb CD – 470Gb DVD
Pro: diffusione - economicità
• E’ un disco di plastica inciso da un laser;
• ha una sola traccia a forma di spirale, la lettura dei dati avv iene in modo sequenziale;
• esistono anche supporti scrivibili (CD -R) mediante appositi apparecchi detti masterizzatori o CD-Writer;
• esistono anche CD riscrivibili pi ù volte (CD-RW).
DVD-ROM
Esternamente del tutto simili ai CD
Nato per contenere Film
Possono contenere diversi GB di dati (4.7GB al momento, ma fino a 17GB in futuro)
Adesso anche “masterizzabili”
Nastri
Tipo di lettura: magnetica
Tipo di accesso: sequenziale
Capacità: 150 Gb e oltre
Pro: capacità - economicità
Contro: deteriorabilità
Evoluzioni future: Capienza maggiore
è un nastro di plastica con un sottile strato di ferrite in super ficie avvolto in due bobine che ne permettono lo scorrimento
sono contenuti in un involucro di plastica e alluminio
utilizzati per l’archiviazione dei dati di grandi quantit à di dati
lentezza nella lettura dei dati
Ancora oggi la maniera pi ù affidabile per il back-up
Gerarchie di memoria ( in funzione della velocit à)
Esercitazione
Quali memorie di massa sono magnetiche e quali a laser?
Differenza tra CDROM e DVD?
Differenza tra Floppy, Iomega ZIP e nastri?
Per scrivere un CD o un DVD cosa mi serve?
Ordine di velocità delle memorie.
Le prestazioni di un computer (1)
Fattori influiscono sulla prestazione di un computer Fattori influiscono sulla prestazione di un computer
In linea generale tre fattori pesano sulla prestazione di un PC:
1) tipo di processore (IL PARAMETRO FONDAMENTALE PER
GIUDICARE LE PRESTAZIONI DI UN MICROPROCESSORE E ’ LA SUA VELOCITA’ DI CALCOLO CHE VIENE MISURATA IN MIPS (MILIONI DI ISTRUZIONI AL SECONDO).);
2) frequenza di clock;
3) capacità e tempo di accesso della RAM .
4) Il numero di applicazioni eseguite contemporaneamente (Multitasking)
Le prestazioni di un computer(2)
2) La frequenza di clock
La F. di clock
La F. di clock èè un altro fattore che gioca nelle prestazioni:un altro fattore che gioca nelle prestazioni:
maggiore è la frequenza di clock => maggiore è la velocità del processore nell’eseguire le operazioni elementari.
Misura della Frequenza di clock:
Misura della Frequenza di clock:
si misura in MegaHertz (1 MHz = 10 6 Hz) che significa il numero di operazioni elementari eseguite in un secondo.
Frequenza di clock dei nuovi processori: dai 100 MHz ad oltre 1000 MHz (1 GHz) cioè possono eseguire sino ad un miliardo di operazioni in un secondo.
L’alimentatore
È il componente che tramite un cavo è collegato ad una presa di corrente elettrica.
Ha il ruolo di fornire l’energia elettrica (alimentare) necessaria al funzionamento del computer.
VERIFICA SCRITTA
02_Dopo_Ud1-Ud2-Ud3.doc
UD 3: porte e periferiche
Porte
Periferiche di input
Periferiche di output
Periferiche di input/ouput
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Concetti di base
Porta seriale
una linea di comunicazione dati che trasmette un singolo bit per volta su un unico filo di trasmissione
0, 1, 1, 0, 1, ...
Unità 1 Unità 2
0, 1, 1, 0, 1, ...
Unità 1 Unità 2
1, 0, 1, 0, 0, ...
0, 0, 1, 1, 1, ...
Porta parallela
• una linea di comunicazione dati che trasmette più
bit per volta su tanti fili di trasmissione quanti sono i
bit trasmessi contemporaneamente
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Concetti di base
L'unità per la velocità di comunicazione è il bps
Kbps (Kbits/sec): kilo bits per secondo
Mbps (Mbits/sec): mega bits per secondo
1 Kbps = 1000 bits per secondo
1 Mbps = 1 milione bits per secondo
Inoltre:
KB/s: kilo bytes per secondo
MB/s: mega bytes per secondo
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Concetti di base
Le porte di un PC
Porta Utilizzo Velocità
Seriale RS 232
COM1, COM2, ..., COM4 Modem, mouse, PC-PC 115 Kbits/sec
Parallela
LPT1, LPT2, LPT3 Stampante 800 Kbits/sec
PS/2
(seriale) Tastiera, mouse 256 Kbits/sec
USB
(Universal Serial Bus)
Tastiera, mouse, periferiche di nuova
generazione
12 Mbits/s
USB 2.0 Periferiche di nuova
generazione 480 MBits/s
Firewire (IEEE 1394) (high-speed serial bus)
Periferiche di nuova
generazione 800 Mbits/s
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Concetti di base
Le porte di un PC (rete)
seriale RS-232 (COM ports, 115 Kbps)
Telefono / Modem (56.6 Kbps)
USB (12 Mbps)
USB 2.0 (480 Mbps)
Ethernet - 10BaseT; twisted pair (10 Mbps)
Ethernet - 100BaseT (100 Mbps)
Ethernet - 1000BaseT (1000 Mbps)
radiotrasmissione (wireless); es. Bluetooth (2 Mbps)
irDA; infrarossi (4-100 Mbps)
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Concetti di base
Le porte di un PC (grafico e schermo)
VGA (video graphics array ): porta standard per lo schermo; e una porta di video analogico
SVGA (super VGA) lo standard moderno
AGP (accelerated graphics port): 2133 MB/s
la porta tra la scheda madre e la scheda grafica
PCI Express 16x: 8 GB/s di bandwidth
scheda grafica
AGP VGA
es. ATI Rage 3D
Scheda video
È una scheda che viene inserita in uno slot sulla scheda madre.
Serve per eseguire i calcoli necessari per “DISEGNARE”
sullo schermo del computer.
Maggiore è la qualità della scheda video, maggiore è la qualità dell’immagine che visualizziamo sullo schermo sia in termini di colore che di risoluzione (DPI numero di PIXEL per pollice)
Le schede video contengono processori dedicati ad eseguire sofisticati calcoli necessari per la
visualizzazione 3D. Contengono anche banchi di memoria (più memoria => più velocità di per
visualizzare immagini complesse)
Scheda video
Scheda audio
Come la scheda video, questa scheda viene infilata su di slot della scheda madre
E’ collegata a casse acustiche. Elabora i segnali provenienti dall a CPU e invia il suono o la musica generata alle casse acustiche.
Quindi è da considerarsi un dispositivo di Output, anche se la presenza di linee di ingresso (per collegare microfono o linee d i un hi-fi) lo rendono anche un dispositivo di Input => I/O
Scheda di rete
E’ una scheda Hardware che p uò essere inserita in uno slot della scheda madre proprio come le schede audio e video
Interna (su BUS PCI) o integrata sulla scheda madre
Serve per connettere il proprio PC ad altri PC all ’interno di una rete locale.
Scheda SCSI
Di seguito viene riportata una breve descrizione di alcune
apparecchiature esterne che possono essere facilmente collegate ad un computer.
Lo standard SCSI (pronuncia " scasi"): è un protocollo di comunicazione tra il computer e i dispositivi di I/O.
Una scheda SCSI è quindi necessaria per gestire in modo
ottimale alcuni tipi di dispositivi come hard disk, masterizzato ri e scanner che supportino tale standard.
Nei normali PC viene usato lo standard IDE che è un altro protocollo di comunicazione tra il computer e i dispositivi di I/O.
Scheda di rete
drive floppy
drive cd rom e masterizzatore scheda audio
disco fisso
cavi schermati per la connessione dei dischi
scheda video
scheda madre
RAM
CPU
ventola di raffreddamento
componenti essenziali periferiche interne
Modem (I/O)
Il modem (abbreviazione di modulatore-demodulatore) è un dispositivo utilizzato per collegare i computer alla rete telefo nica
In pratica il modem trasforma i segnali telefonici in segnali interpretabili dal computer e viceversa.
Infatti il PC manipola segnali digitali, mentre la linea telefon ica è adatta per segnali analogici (voce) => in mezzo ci sta il modem
Uso più comune: connettersi a Internet dalla propria abitazione Interno od esterno
Stampante (Output)
La stampante consente di stampare su carta delle informazioni provenienti dal computer (testi, immagini, liste o grafici).
Tra quelle a Getto d’Inchiostro ci sono quelle a colori e quelle che permettono di stampare su materiali diversi dalla carta come luc idi o cartoncini.
Tipi di stampante
• ad AGHI (a impatto)
• a GETTO d’INCHIOSTRO
• al LASER
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Concetti di base
...E che cos'è l'unità di risoluzione per stampante?
anche pixel (o punti) per pollice dpi (dots per inch)
risoluzioni tipiche: 300 dpi oppure 600 dpi
Altre caratteristiche importanti per schermi e stampanti
dimensione (es. A4 per stampante; 1024x768 per schermo)
colori (es. scale di grigio per stampante; Milioni di colori per schermo)
Le stampanti ad Aghi
Stampanti a contatto (ad Aghi)
• i caratteri stampati sono ottenuti premendo una testina (con degli aghi) sulla carta che stampa dei puntini
ravvicinati a formare il carattere.
• tra la testina e la carta è interposto un nastro colorato
• la carta era a moduli continui con fori laterali
• La velocità di stampa viene misurata in numero di caratteri stampati al minuto e il formato di stampa viene espresso in colonne (in genere 80 o 126).
CARATTERISTICHE
• Le stampanti a contatto hanno una bassa qualità di stampa,
• sono molto rumorose e sono utilizzate in ambiti dove necessita una grande quantità di stampati di bassa qualit à (solo testo o semplici grafici)
• anticamente basso costo oggi costose (solo per commercialisti)
Le stampanti senza impatto (Laser e
a Getto di inchiostro)
• l’immagine viene riprodotta su carta senza alcun contatto di parti meccaniche come aghi o dischi rotanti.
• Le tecniche utilizzate sono principalmente basate sull ’elettrostatica e la fotostatica. Queste stampanti garantiscono una maggiore
qualità di stampa rispetto alla categoria precedentemente analizzata, anche se i loro costi di gestione sono pi ù elevati.
• La velocità di stampa viene misurata in numero di pagine al
minuto (ppm) e la qualità in dpi (dot per inch = punti per pollice).
• I formati di stampa dipendono dal formato della carta (A3, A4, ecc.).
Stampanti Getto di inchiostro
1) le stampanti a getto d ’inchiostro (ink jet printers)
• I caratteri sulla carta vengono formati spruzzando da una testin a inchiostro quando e dove necessario.
• Sono veloci e silenziose e permettono di raggiungere un buon
rapporto qualità prezzo. C’è anche la possibilità di avere stampe a colori di qualità fotografica, utilizzando una carta speciale;
• L’inchiostro (Liquido) è contenuto in apposite Cartucce sostituibili (montate nella testina)
• le stampanti laser (laser printer) sono cosi chiamate perch é l’immagine viene:
• prima ricostruita in memoria
• Poi ricostruita elettrostaticamente da un raggio laser su un
Tamburo a cui adersice il Rullo rivestito di inchiostro in polvere (toner)
• Quindi l’inchiostro viene fatto aderire a caldo sulla carta
STAMPANTI LASER (1)
STAMPANTI LASER (2)
CARATTERISTICHE
• sono ancora più veloci e silenziose di quelle a getto d’inchiostro
• producono stampe di qualità elevata (oltre 1000 dpi)
• costi elevati di gestione (toner costo circa 80 €)
• Usate normalmente in UFFICIO
• L’inchiostro è contenuto in cartucce chiamate TONER
La scheda di rete
Dispositivo di input/output
Ha la funzione di collegare il personal computer alla rete locale
Interna (su BUS PCI) o integrata sulla scheda madre
I computer portatili
I computer portatili sono caratterizzati dal fatto che sono
leggeri e di poco ingombro e possono essere utilizzati senza una presa di corrente. Negli ultimi anni i computer portatili hanno raggiunto standard di qualit à per schermi, potenza di calcolo e capacità di connessione paragonabili ai normali PC. Il principale problema di tali computer è il loro costo elevato. Un secondo problema dei computer portatili è la difficoltà di effettuare la manutenzione e il miglioramento (upgrade) visto l’alto grado di integrazione delle
componenti.
Il problema della compatibilit à
Esiste un problema di compatibilit à tra le varie parti componenti un computer realizzate da differenti case costruttrici
=> Occorrerebbero Gli STANDARD
In effetti non c’è un totale standardizzazione, es. i processori della Intel e AMD che sfruttano tecnologie diverse
RISCHIO OPPOSTO
La Microsoft ha quasi monopolizzato il mercato dei
Sistemi operativi (WINDOWS). Con l ’integrazione di IE il garante Americano ha diviso tale societ à
L’impatto ambientale e il risparmio energetico
Da diverso tempo nella progettazione di componenti per computer si tiene conto anche delle ripercussioni dirette e indirette che il loro uso ha sull ’ambiente.
Vengono cosi realizzati circuiti a basso consumo di corrente ( è possibile far spegnere automaticamente gli schermi o mettere l’intero computer in stato di attesa dopo qualche minuto di inattività) con relativo risparmio energetico.
Dal punto di vista dei materiali si stampano sempre meno
manuali cartacei sul funzionamento dei programmi trasferendo il loro contenuto nei programmi stessi
si realizzano cartucce di inchiostro o toner ricaricabili.
Dispositivi di Input
Puntamento
Mouse
Trackball
Touchpad
Tavoletta grafica
Multimediali
Microfono
Video camera
Scanner
Oltre alla Tastiera ci sono molti altri dispositivi (periferiche ) di input:
Telecamera Digitale
Tavoletta grafica
Penna Ottica
Scanner
Periferiche
Periferiche di INPUT di INPUT
Il mouse (topo)
(INPUT)• mouse ottici:
la sfera è sostituita da un led (diodo ad emissione di luce). Il mouse scivola su una speciale tavoletta riflettente. La luce emessa dal led, r iflettendosi sulla tavoletta, viene raccolta da un sensore che determina la p osizione del puntatore sul video.
il mouse è un dispositivo di puntamento: muovendolo si fa muovere un punta tore sullo schermo e cliccando i vari oggetti grafici sullo schermo possiam o interagire col PC
Ci sono 2 TIPI di mouse:
• mouse a sfera rotante:
una sfera è a contatto con un apposito tappetino ( mouse-pad). Al movimento del mouse, la sfera ruotando trasmette a due sensori l e
informazioni per determinare la posizione del puntatore sullo schermo
Trackball
Ha le stesse funzionalit à del mouse
Una sfera viene adoperata per muovere il puntatore
Adoperato per esigenza di spazio o ergonomicità:
Computer portatili
Sale di controllo
Console centri di elaborazioni
Touchpad
Costituita da una superficie rettangolare sensibile alla pressione
Spesso adoperato nei computer portatili
Tavoletta grafica
Puntamento simile al touchpad, su di una superficie maggiore e di miglior precisione
Si adopera una “penna” (stilo)
Maggiormente adoperato:
Grafica
CAD/CAM
Scanner (input)
È un dispositivo molto simile ad una fotocopiatrice
Esso acquisisce un documento o una immagine e il risultato è di ottenere un’immagine digitale che può essere elaborata successivamente con un qualsiasi programma di grafica o inserita in un documento testuale.
Un’applicazione molto utile dello scanner è il
riconoscimento testi. Può capitare di avere una gran
quantità di dati su carta e di avere la necessit à di rielaborarli al computer; attraverso l ’uso combinato dello scanner e di programmi conosciuti con il nome di OCR (Optical
Character Recognition), si può trasformare l ’immagine del testo in un documento digitale.
Scanner
Permette di trasformare il contenuto di fogli o
fotografie in formati digitali trattabili elettronicamente (OCR)
Funzionamento simile ad una fotocopiatrice
UPS (gruppo di continuit à)
Gli UPS (Uninterruptible Power Supplies ) garantiscono una tensione di alimentazione affidabile, esente da disturbi di rete
Sono dotati di batteria: quando va via la
corrente => per qualche minuto ci permette di alimentare il PC => abbiamo il tempo di
salvare e spgnere
Altre periferiche di Output
Oltre ai monitor e alle stampanti
Casse Acustiche
PLOTTER:
grosse stampanti per tracciare disegni
Usato da Ingegneri e tipografie
Esercitazione:
Cosa ci è rimasto?
Cosa sono le Porte e a cosa servono?
Differenza tra porte Seriali, Parallele e USB?
Cos’è e come funziona il modem?
Quali tipi di stampante conosciamo?
Differenze tra stampanti ad Aghi, Getto d’inchiostro e Laser!!!
Cos’è lo scanner? A cosa serve?
Fare la verifica intermedia: 02_Dopo_Ud1-Ud2-Ud3.doc
UD 4: Classi di computer
