Hardware

HARDWARE

UNITA' CENTRALE DI ELABORAZIONE

Definita con la sigla CPU, l'unità di elaborazione è il cervello della macchina, un circuito integrato (microprocessore), in cui avvengono tutti i processi di elaborazione.

La CPU è costituita da:

• ALU, unità di elaborazione in grado di compiere le operazioni di calcolo richieste ed eseguire le istruzioni del programma.
• CU, unità di governo collegata a tutte le parti della CPU, coordina lo svolgimento dell'esecuzione delle operazioni.

Il microprocessore (o CPU) risiede sulla motherboard (scheda madre) alla quale si collegano i vari componenti interni, i moduli di memoria RAM e, attraverso connettori (slot), la scheda grafica, audio,video..

La velocità di lavoro della CPU è determinata dalla frequenza del clock : si tratta di un orologio che scandisce l'esecuzione delle operazioni. Ad ogni scatto del clock viene inviato all'unità di governo un segnale. L'unità di misura della velocità del microprocessore è l'hertz che misura un numero di cicli effettuati al secondo del clock; il megahertz indica un milione di cicli di clock al secondo, il gigahertz corrisponde a un miliardo di cicli di clock al secondo.

MEMORIA

La memoria centrale si distingue in:

• RAM (random access memory) è una memoria di lettura/scrittura, quindi temporanea.

Fisicamente è costituita da chip (circuiti integrati) di forma rettangolare.

Si tratta di una memoria:

• Volatile: il suo funzionamento è subordinato alla presenza della corrente elettrica e nel caso di spegnimento della macchina sparisce tutto il contenuto della RAM.
• Ad eccesso casuale: nella RAM si può accedere direttamente al dato che ci interessa.
• Di lavoro: la RAM immagazzina tutte le istruzioni dei programmi in esecuzione al fine di aumentare la velocità di esecuzione dei programmi.
• ROM (read only memory) è una memoria permanente, quindi di sola lettura, il cui contenuto può essere modificato dall'utente solo attraverso opportuni programmi e procedure. In tutti i computer esiste una particolare ROM, denominata BIOS ROM, predisposta dal costruttore della macchina, al suo interno si trova il firmware, routine software che avvia un insieme di istruzioni (software di boot) le quali consentono l'esecuzione delle funzioni di base dell'elaboratore, quali:
• L'autodiagnostica (autotest) per controllare, in fase di accensione, la funzionalità di ogni componente hardware.
• Il riconoscimento e la gestione delle periferiche di input e di output (BIOS)
• Il caricamento del nucleo del sistema dal disco fisso a una zona della RAM (bootstrap).

Il calcolo informatico si basa sul codice binario, un sistema di numerazione composto da due soli simboli 0 e 1. Nel linguaggio informatico le cifre binarie vengono indicate con il termine bit. Il bit è la più piccola unità di informazione con la quale un elaboratore è in grado di lavorare. Un gruppo di 8 bit forma un byte e serve per rappresentare una lettera, una cifra o un simbolo.

Lo standard ASCII è un codice convenzionale usato per la rappresentazione dei caratteri di testo attraverso i byte.

PERIFERICHE DI INPUT

Per unità di input si intendono tutti quei dispositivi che consentono l'immissione dei dati e delle istruzioni dall'esterno all'interno del computer. Sono unità di input:

• La tastiera, detta anche keyboard, è il dispositivo più diretto per comunicare con il computer.
• Il mouse è il dispositivo che, con un minimo spostamento sul piano del tavolo, fa muovere il puntatore sul monitor del computre.

La trackball differenzia dal mouse solo per il fatto che per muovere il puntatore basta far ruotare la pallina che si trova nella parte superiore.

Il touchpad è lo strumento di input dei PC portatili, è una piastrina rettangolare sensibile al tatto.

• Lo scanner, permette di acquisire disegni immagini o fotografie.
• La penna ottica è in grado di leggere i codici a barre.
• La tavoletta grafica consente di inserire nel computer disegni realizzati a mano libera, trasformandoli in segni digitali.
• Il joystick.
• I microfoni.
• La videocamera o webcam.
• La macchina fotografica digitale.

PERIFERICHE DI OUTPUT

Per unità di output si intendono tutti quei dispositivi che consentono la comunicazione all'esterno (emissione) dei dati elaborati, intermedi o finali.

• Il Video, detto anche monitor, display o schermo, consente di visualizzare i dati elaborati. Esistono in commercio vari tipi di monitor, a tubo catodico (CRT), a cristalli liquidi (LCD) o al plasma. Oltre che per le dimensioni, che si misurano in pollici, il video si differenzia anche per il tipo di risoluzione, cioè il numero di pixel (unità minima in cui può essere suddivisa un'immagine digitale) contenuti in una certa unità di misura: più è alto il numero di pixel, più nitida risulta la visualizzazione. Un altro elemento che caratterizza le prestazioni di un video è la scheda grafica, contenuta nel computer.
• La stampante, detta anche printer, consente di trasferire su carta i dati elaborati dal computer. Esistono in commercio diversi tipi di stampanti:

• Stampanti a getto d'inchiostro: la stampa avviene mediante piccoli getti d'inchiostro prodotti da impulsi di tipo elettrico o magnetico. Sono stampanti poco costose e piuttosto lente ma con una buona qualità di stampa.
• Stampanti laser: l'immagine viene ricostruita da un raggio laser sulla superficie di un tamburo. Mediante riscaldamento, un rullo rivestito di inchiostro in polvere (toner) trasferisce l'immagine dal tamburo alla carta. L'alta qualità delle stampe laser è misurata in dpi ovvero punti per pollice e la velocità di stampa in pagine per minuto (PPM).
• Stampante ad aghi: serviva per produrre stampe in più copie, ora è meno utilizzata rispetto a qualche anno fa. La stampa avviene mediante aghi che battono un nastro inchiostrato posto sopra la carta.

• Il plotter è costituito da un carrello in grado di muoversi liberamente sulla superficie di un foglio, secondo le coordinate cartesiane. È il dispositivo ideale per i sistemi CAD  in quanto viene spesso impiegato per la stampa di progetti architettonici, meccanici, elettrici.. Il carrello trasporta un pennino scrivente che si abbassa elettricamente per toccare la carta.
• Le casse acustiche, denominate anche sound blaster, trasformano i segnali generati dalla scheda audio in vibrazioni sonore.

PERIFERICHE DI INPUT/OUTPUT

Per periferiche di input/output si intendono dispositivi in grado di inviare dati al computer e allo stesso modo di riceverne.

• Il Modem deriva da MOdulatore e DEModulatore. Si tratta di un dispositivo che permette di stabilire una connessione tra più computer sfruttando la linea telefonica di tipo analogico. Ogni informazione prodotta dall'elaboratore è in formato digitale e quindi, per poterla trasmettere attraverso la normale rete telefonica, è necessario trasformarla in formato analogico. L'attività del modem è la seguente:
• Conversione dei dati da trasmettere da digitali ad analogici (modulazione).
• Trasformazione dei dati in ricezione da analogici a digitali (demodulazione).
• Il touchscreen è un monitor capace di leggere la posizione, associata a un'immagine, che viene selezionata attraverso il dito di una mano; il suo utilizzo è molto semplice e intuitivo.

DISPOSITIVI DI MEMORIA

La RAM memorizza temporaneamente le istruzioni dei programmi in esecuzione e i dati in fase di elaborazione, ma non può conservarli. Rispetto alle memorie di massa è molto veloce, però più costosa e di capacità limitata.

Le memorie di massa memorizzano dati e programmi in modo permanente; la loro funzione è la conservazione nel tempo delle informazioni fino a che l'utente non decide di eliminarle. Sono memorie più lente rispetto alla memoria centrale, ma di elevata capacità e meno costose. I principali tipi di memorie di massa sono:

• I nastri: dispositivi magnetici di memoria ad accesso sequenziale con elevata capacità. Le informazioni vengono registrate una di seguito all'altra e per reperirle è necessario far scorrere il nastro dall'inizio fino al punto in cui è stato memorizzato il dato. Sono dispositivi lenti, solitamente utilizzati per fare copie di backup.
• L'hard disk: è posizionato all'interno del case, ed è generalmente costituito da una serie di dischi sovrapposti che ruotano sullo stesso asse. L'hard disk è utilizzato per la memorizzazione del sistema operativo, di programmi e di dati. In commercio esistono anche hard disk USB, ossia dischi fissi esterni.
• Il CD-ROM:  è un disco basato su un sistema di lettura di tipo ottico e serve per memorizzare programmi.
• Il DVD: è un disco ottico ad alta capacità di memorizzazione utilizzato per archiviare filmati o prodotti multimediali; il DVD può contenere da 4,7 GB fino a 17 GB di dati, la cui registrazione può avvenire su entrambi i lati e su due strati per faccia. La grande capacità del DVD rispetto al CD è dovuta al tipo di tecnologia digitale utilizzata per la compressione dei dati di cui si avvale il DVD, che consente di eliminare ogni informazione superflua.
• Il floppy disk: è un dischetto magnetico, con capacità fino a 2,8 MB che può essere utilizzato per trasferire piccole quantità di dati fra computer non collegati in rete.
• Lo zip disk: è un supporto simile al floppy ma molto più spesso e ha capacità di memoria da 100 MB a più GB.
• La pen drive: grazie alle sue ridotte dimensioni, alla grande capacità e alla facilità di utilizzo sta sostituendo il floppy o il CD. Si connette al computer attraverso una porta USB.

Il drive è il dispositivo di lettura/scrittura dei dischi. Nel sistema operativo Windows, con la lettera A, viene identificato il drive del floppy disk, con la lettera C si identifica il drive dell'hard disk, ulteriori lettere identificano i drive di altri supporti di memoria.

L'organizzazione dello spazio del disco per la registrazione dei dati è compito del sistema operativo, che mediante la procedura di formattazione dei dischi li predispone all'uso per renderli idonei a ricevere e memorizzare dati. Durante l'operazione di formattazione il disco viene suddiviso in tracce concentriche, in settori e, al suo interno, viene creato un registro FAT preposto ad allocare i file (memorizzare su disco per individuarne la posizione). Contemporaneamente il sistema operativo verifica l'integrità del disco. Attualmente i dischi che si acquistano sono già formattati. La formattazione di un disco produce la cancellazione di tutto il suo contenuto e può essere utilizzata anche per la pen drive.