Idoneit`a Informatica Sistema Informatico Hardware
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Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore 1 Tipologie di Elaboratori Macchina di Von Neumann Un Po’ di Storia Idoneità Informatica Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani 2 20 marzo 2007 Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore D. Gubiani Componenti di un Elaboratore Processore Memoria Periferiche Bus Università degli Studi G.D’Annunzio di Chieti-Pescara Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici 1 Tipologie di Elaboratori Macchina di Von Neumann Un Po’ di Storia Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Sistema Informatico D. Gubiani 2 Tipologie di Elaboratori Macchina di Von Neumann Un Po’ di Storia Hardware L’hardware è l’insieme delle componenti fisiche Un sistema informatico è l’insieme di diverse componenti che cooperano per memorizzare e manipolare informazioni Si distinguono: - componenti hardware - componenti software Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani 3 Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani 4 Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Tipologie di Elaboratori Macchina di Von Neumann Un Po’ di Storia Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Software Tipologie di Elaboratori Macchina di Von Neumann Un Po’ di Storia Elaboratore Elettronico Il software è l’insieme dei programmi che vengono eseguiti dal sistema Un elaboratore elettronico è un sistema informatico basato su un particolare modello teorico Esistono diverse categorie di elaboratori - diversi per caratteristiche e utilizzi Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore D. Gubiani 5 Tipologie di Elaboratori Macchina di Von Neumann Un Po’ di Storia Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Tipologie di Elaboratori - 1 D. Gubiani 6 Tipologie di Elaboratori Macchina di Von Neumann Un Po’ di Storia Tipologie di Elaboratori - 2 Network computer Laptop o notebook computer - sono elaboratori costituiti da un processore, memoria RAM e ROM e da circuiti per il collegamento alla rete - quando si accendono si collegano immediatamente alla rete per sfruttare risorse di quest’ultima - basso costo, semplicità funzioni e minima probabilità di guasti - sistema ad utente singolo di ridotte dimensioni (portatile) - i primi erano grandi come una valigetta mentre attualmente sono grandi anche quanto un’agenda e pesano pochi chili Personal computer (PC) Workstation - piccolo sistema indipendente in termini di risorse dedicato a un singolo utente - normalmente formato da un corpo centrale, un monitor, un mouse e una tastiera Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani - simile al personal computer di cui potenzia le componenti (monitor di notevoli dimensioni, uno o più processori) - negli ultimi anni risultano analoghi ai personal computer di fascia alta 7 Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani 8 Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Tipologie di Elaboratori Macchina di Von Neumann Un Po’ di Storia Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Tipologie di Elaboratori - 3 Tipologie di Elaboratori - 4 Minicomputer Mainframe - utilizzato nel caso di decine di utenti - notevole potenza di calcolo viene messa a disposizione dei singoli utenti che colloquiano con il processore tramite terminali stupidi (privi di processore) - simile al server ma di più grande dimensione che controlla in modo interattivo diverse centinaia di terminali - soddisfa le esigenze di molti utenti mettendo a disposizione enormi memorie di massa e diversi processori Server Supercomputer - stanno sostituendo i minicomputer da cui si differenziano in quanto gli utenti si collegano ad esso tramite personal computer (terminali intelligenti) Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore D. Gubiani - sfruttano le tecnologie più moderne e costose (es. superconduttività alle basse temperature) 9 Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Tipologie di Elaboratori Macchina di Von Neumann Un Po’ di Storia Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Componenti di Base di un PC D. Gubiani 10 Tipologie di Elaboratori Macchina di Von Neumann Un Po’ di Storia Macchina di Von Neumann L’architettura della maggior parte dei moderni elaboratori è basata sul modello della macchina di von Neumann Secondo tale modello un elaboratore è costituito da quattro elementi base: L’hardware di un PC è composto da un insieme di componenti funzionali interagenti e cooperanti che colloquiano tramite linee dedicate dette bus Tali componenti possono essere cosı̀ schematizzati: - - processore o CPU (Central Processing Unit) - memoria (centrale e secondaria) - unità periferiche Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Tipologie di Elaboratori Macchina di Von Neumann Un Po’ di Storia D. Gubiani 11 unità di elaborazione memoria periferiche bus di sistema Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani 12 Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Tipologie di Elaboratori Macchina di Von Neumann Un Po’ di Storia Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Funzionamento Tipologie di Elaboratori Macchina di Von Neumann Un Po’ di Storia Schema La memoria contiene le istruzioni e i dati necessari per eseguire un programma L’unità di elaborazione è formata dai dispositivi che consentono di acquisire, interpretare ed eseguire le singole istruzioni Le varie periferiche consentono lo scambio di informazioni tra l’elaboratore e l’esterno Il bus di sistema funge da collegamento fra i vari elementi funzionali Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore D. Gubiani 13 Tipologie di Elaboratori Macchina di Von Neumann Un Po’ di Storia Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Elaborazione 14 Tipologie di Elaboratori Macchina di Von Neumann Un Po’ di Storia La prima generazione di elaboratori prodotto su scala industriale nasce negli anni ’50 (UNIVAC1, IBM 701) ed è caratterizzata dalle valvole termoioniche - grande assorbimento di energia elettrica grande dissipazione di calore capacità di memoria limitata velocità di calcolo di circa 2 millisecondi per una moltiplicazione - software limitato scritto in linguaggio macchina, successivamente fu creato il linguaggio assembly acquisizione di istruzioni o dati dalla memoria decodifica di istruzioni o dati esecuzione di istruzioni manipolazione dei dati trasferimento delle informazioni Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani Un Po’ di Storia - 1 Le fasi di elaborazione si susseguono in modo sincrono con una scansione dettata dall’orologio di sistema (clock) Ad ogni intervallo di tempo, l’unità di controllo (componente interno dell’unità di elaborazione) decide quali operazioni svolgere - Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani 15 Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani 16 Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Tipologie di Elaboratori Macchina di Von Neumann Un Po’ di Storia Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Un Po’ di Storia - 2 Un Po’ di Storia - 3 La seconda generazione di elaboratori nasce intorno al 1959 quando le valvole vengono sostituite dai transitori - La terza generazione nata nel 1966 fa uso dei circuiti integrati più economici, affidabili e piccoli consumavano minor energia producevano minor calore si diffusero i circuiti stampati arricchimento del software di base grazie anche all’utilizzo di traduttori dei linguaggi ad alto livello Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore D. Gubiani - chip di silicio che contiene un gran numero di transitori - più economici, affidabili e piccoli e a parità di potenza usano minor energia - evoluzione del software e introduzione di nuovi linguaggi di programmazione 17 Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Tipologie di Elaboratori Macchina di Von Neumann Un Po’ di Storia Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Un Po’ di Storia - 4 D. Gubiani 18 Processore Memoria Periferiche Bus Componenti di un elaboratore La quarta generazione nasce con la realizzazione del microprocessore ottenuto con un unico circuito Le componenti di un elaboratore possono essere cosı̀ raccolte - Dagli inizi degli anni ’80 è iniziata la ricerca per modificare l’architettura da mono a multiprocessore e solo nella seconda metà degli anni ’90 sono comparsi in commercio Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Tipologie di Elaboratori Macchina di Von Neumann Un Po’ di Storia D. Gubiani 19 processore memoria periferiche bus Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani 20 Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Processore Memoria Periferiche Bus Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Processore CPU Il processore o CPU (Central Processing Unit) è la parte del sistema informatico che controlla il flusso dei programmi ed esegue le singole istruzioni Compiti della CPU: È un circuito elettronico formato da alcuni milioni di transistor Componenti funzionali interni: - spostamento dei dati - esecuzione delle operazioni aritmetiche e logiche - controllo del flusso delle istruzioni - - raccolti in un singolo chip (circuito integrato) della dimensione di pochi centimetri quadrati - si parla di microprocessore Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Processore Memoria Periferiche Bus D. Gubiani 21 Processore Memoria Periferiche Bus unità di controllo (CU) unità aritmetico-logica (ALU) registri orologio interno (clock) Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Schema della CPU D. Gubiani 22 Processore Memoria Periferiche Bus Unità Aritmetico-Logica (ALU) L’ALU esegue le operazioni: - aritmetiche (addizione, sottrazione,...) - logiche (confronti, comparazioni, ...) Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani 23 Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani 24 Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Processore Memoria Periferiche Bus Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Registri Processore Memoria Periferiche Bus Unità di Controllo (CU) I registri sono gli elementi di memoria della CPU La CU si occupa dell’acquisizione e la successiva interpretazione delle istruzioni che si trovano in memoria, reperisce i dati dall’input e coordina l’ALU fornendo i segnali elettrici che attivano i diversi dispositivi di memoria o di operazione Sono utilizzati per memorizzare temporaneamente istruzioni, risultati parziali delle operazioni e informazioni di controllo Alcuni di essi sono: - program counter (PC): contiene l’indirizzo di memoria della prossima istruzione da eseguire - registro di stato (SR): contiene informazioni sui risultati delle operazioni precedenti Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore D. Gubiani I segnali sono sincronizzati per mezzo del segnale di clock 25 Processore Memoria Periferiche Bus Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Valutazione delle Prestazioni - 1 D. Gubiani 26 Processore Memoria Periferiche Bus Valutazione delle Prestazioni - 2 Insieme di istruzioni eseguite - le istruzioni semplici vengono eseguite in breve tempo mentre quella complesse richiedono tempi più lunghi - i processori CISC (Complex Instruction Set Computer) possiedono istruzioni complesse che richiedono molti cicli di clock - i processori RISC (Reducted Instruction Set Computer) svolgono solo semplici istruzioni che terminano in un ciclo di clock Frequenza di clock - è direttamente proporzionale al numero di istruzioni che possono essere svolte nell’unità di tempo, quindi la velocità di esecuzione dei programmi - dipende dalle caratteristiche fisiche del processore - si misura in Hz (ciclo al secondo) - i processori attuali possiedono frequenze dell’ordine dei GHz (miliardi di cicli al secondo) Dimensione dei registri - più grandi sono i registri, maggiori sono le quantità su cui si può operare con una singola istruzione Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani 27 Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani 28 Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Processore Memoria Periferiche Bus Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Processori in Commercio Memoria Esistono pochi produttori di processori (Intel, AMD) La memoria è il dispositivo mediante il quale si può - costo irrisorio della materia prima - la tecnologia di produzione richiede ingentissimi investimenti - immagazzinare le informazioni - conservare e rendere disponibili le informazioni I processori per PC della famiglia Intel sono CISC mentre altri produttori hanno scelto l’architettura RISC Un sistema informatico fa uso di diversi tipi di memorie Una memoria si dice volatile se togliendo l’alimentazione l’informazione in esso memorizzata scompare non volatili (o permanenti) in caso contrario I processori per sistemi di categorie superiori sono tutti RISC Le attuali frequenze di clock si aggirano sui 3 GHz Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore D. Gubiani 29 Processore Memoria Periferiche Bus Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Classificazione basata sul fenomeno Fisico alla Base della Memorizzazione - 1 30 Processore Memoria Periferiche Bus Memorie ottiche - metodo elettronico che si fonda sulla conservazione di una carica elettrica all’interno di un piccolo conduttore - piccole dimensioni e molto veloce - costo elevato - può essere volatile o permanente (non modificabile) - metodo basato sulla possibilità di un raggio laser di causare e successivamente di riconoscere modifiche della struttura della materia - caratteristiche analoghe a quelle magnetiche, ma ne migliorano costo e velocità Memorie magnetiche Memorie spaziali - metodo basato sulla caratteristica di alcuni materiali di assumere e mantenere una direzione di magnetizzazione - costo e velocità non elevati - è permanente (fino alla successiva sovrascrittura) D. Gubiani D. Gubiani Classificazione basata sul fenomeno Fisico alla Base della Memorizzazione - 2 Memorie a semiconduttore Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Processore Memoria Periferiche Bus - sfruttano il movimento di un’onda in un mezzo fisico - in fase di studio 31 Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani 32 Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Processore Memoria Periferiche Bus Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Classificazione basata sul Tempo d’Accesso Classificazione basata sulla Funzione Svolta Registri Memorie ad accesso casuale (RAM) - memorizzano informazioni utili all’elaborazione - tempo di accesso dell’ordine della decina di nanosecondi - realizzati mediante flip-flop - tutte le informazioni sono accessibili nello stesso intervallo di tempo Memorie ad accesso semi-casuale (SRAM) Memoria Centrale (CM) - il tempo di accesso alle informazioni varia a seconda dell’area di memorizzazione - varia fra un minimo e un massimo - memorizza i programmi e i dati - accesso casuale con tempo di accesso dell’ordine del microsecondo - diverse tecniche realizzative Memorie ad accesso sequenziale (SM) Memoria di massa o secondaria - le informazioni possono essere recuperate solo scorrendo sequenzialmente l’intero supporto - il tempo di accesso può subire grandi variazioni Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Processore Memoria Periferiche Bus D. Gubiani - memorizzano grosse quantità di dati - memorie sequenziali e ad accesso semi-casuale - tempi di accesso variano dai millisecondi ai minuti 33 Processore Memoria Periferiche Bus Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Gerarchie di Memorie - 1 D. Gubiani 34 D. Gubiani 36 Processore Memoria Periferiche Bus Gerarchie di Memorie - 2 L’ideale dal punto di vista delle prestazioni sarebbe quello di utilizzare tutti registri interni al processore (veloci) Per poter memorizzare grandi quantità di dati a costi non astronomici è necessario utilizzare altre tipologie di memorie Il compromesso fra le diverse esigenze è alla base della gerarchia delle memorie basata su tre livelli Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani 35 Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Processore Memoria Periferiche Bus Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Memoria Cache - 1 Processore Memoria Periferiche Bus Memoria Cache - 2 La memoria di cache è una memoria temporanea utilizzata per migliorare il trasferimento dei dati tra la memoria centrale e i registri della CPU La memoria cache può essere simulata da parte della memoria centrale oppure attraverso apposite memorie dette buffer Più veloce della memoria centrale, contiene i dati usati più di frequente Il concetto della memoria cache viene utilizzato anche in tutte le atre situazioni in cui si richieda il trasferimento di dati fra supporti con velocità diversa Quando il processore richiede un dato questo viene prima cercato nella cache, in caso non sia presente si accede alla memoria centrale e successivamente la cache viene aggiornata Esempio. Buffer (o memoria tampone) presente in ogni stampante Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore D. Gubiani 37 Processore Memoria Periferiche Bus Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Memoria Centrale (CM) - 1 D. Gubiani 38 Processore Memoria Periferiche Bus Memoria Centrale (CM) - 2 Permette l’accesso alle informazioni in modo casuale (o diretto) in tempi molto brevi La CM è costituita da due tipi di memoria - RAM (Random Access Memory) + cancellabile e riscrivibile + adatta a contenere i programmi in esecuzione e tutti i dati necessari al suo funzionamento - ROM (Read Only Memory) + non cancellabile e non riscrivibile + meno costosa della RAM + tipicamente contiene istruzioni che consentono di impostare le condizioni ottimali di funzionamento della macchina È di tipo a semiconduttore Può essere vista come una grande matrice monodimensionale formata da celle o locazioni caratterizzate da un indirizzo univoco e un contenuto Il processore accede al contenuto delle celle per mezzo del suo indirizzo Il tempo di accesso è costante e dell’ordine delle decine di nanosecondi (1 ns = 1 miliardesimo di secondo) Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani 39 Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani 40 Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Processore Memoria Periferiche Bus Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore RAM Processore Memoria Periferiche Bus Memoria di Massa (o di Secondaria) Esistono diversi tipi di RAM La memoria di massa è una memoria di supporto che contiene programmi e dati che possono essere sfruttati indirettamente dal processore I vari dispositivi attualmente disponibili differiscono per - nelle Single In-line Memory Module SIMM (FPM ed EDO) - nelle Double In-line Memory Module DIMM (SDRAM, DDR e SLDRAM) - quantità di dati memorizzabili - velocità di accesso - costo In genere si utilizzano memorie magnetiche e ottiche Ne fanno parte: floppy disk, hard disk, zip disk, data cartridge, CD e DVD... Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore D. Gubiani 41 Processore Memoria Periferiche Bus Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Floppy Disk- 1 D. Gubiani 42 Processore Memoria Periferiche Bus Floppy Disk- 2 Il floppy disk è un disco di materiale magnetizzato sulle due superfici protetto da una custodia di plastica La capacità di memorizzazione è piccola (1,4MB) e il tempo di accesso è notevole (100-200ms) È ancor oggi molto utilizzato per la sua facile gestione e trasportabilità Per eseguire le operazioni di memorizzazione è necessario un Floppy Disk Drive (FDD), un dispositivo che contiene una testina di lettura/scrittura Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani 43 Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani 44 Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Processore Memoria Periferiche Bus Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Hard Disk - 1 Processore Memoria Periferiche Bus Hard Disk - 2 L’hard disk è un dispositivo formato da una serie di dischi magnetici che ruotano attorno ad un perno centrale La velocità di accesso si agira sugli 8-20ms Tipologie: ATA 33/66, S-ATA 150/300 Ogni superficie dei dischi è dotata di una propria testina per leggere e scrivere Per consentire alte velocità di rotazione i dischi sono contenuti in un contenitore sottovuoto La capacità di memorizzazione è elevata e può raggiungere le centinaia di GigaByte (40-300GB) Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore D. Gubiani 45 Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Processore Memoria Periferiche Bus Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Zip Disk D. Gubiani 46 Processore Memoria Periferiche Bus CD Gli zip disk sono dei piccoli hard disk portatili, di cui diminuiscono sia la capacità (100-400MB) che la velocità (20-40ms) I CD usano la tecnologia ottica che consente velocità (10-20ms) e capacità (650/740MB) considerevoli a un prezzo basso Possono essere letti (CD-R), ed eventualmente scritti (CD-RW), mediante appositi dispositivi dotati di laser Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani 47 Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani 48 Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Processore Memoria Periferiche Bus Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore DVD Processore Memoria Periferiche Bus Data Cartridge Più datati rispetto ai supporti precedenti, sono cassette con un lungo nastro magnetico (evoluzione delle vecchie bobine) I DVD utilizzano una tecnologia più raffinata dei CD che consente un miglioramento delle prestazioni in capacità (4,7/9,4GB) e velocità (5-10ms) Lo svantaggio dell’accesso sequenziale è bilanciato dal basso costo e dall’elevata capacità (200MB-16GB) Ne esistono di varie versioni DVD-R, DVD+R, DVD-RW, DVD+RW, DVD-R DL, DVD+R DL, DVD-RAM... Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore D. Gubiani Molto utilizzato in fase di back-up 49 Processore Memoria Periferiche Bus Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Flash Memory - Penna USB D. Gubiani 50 D. Gubiani 52 Processore Memoria Periferiche Bus Periferiche Con lo sviluppo delle diverse tecnologie (cellulari, fotografie...) di sono diffuse diverse tipologie di supporti di memoria con capacità da 64MByte a 1GByte: Secure Digital Card (SD), Compact Flash Card (MC), ... Si possono distinguere: Un supporto di memorizzazione attualmente molto diffuso sono le penne USB con capacità da 64MByte a 1/2GByte: piccole, comode, veloce installazione Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani - dispositivi di ingresso/input (I) - dispositivi di uscita/output (O) 51 Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Processore Memoria Periferiche Bus Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Dispositivi di Ingresso/Input Dispositivi di Uscita/Output Le periferiche d’uscita sono tutti quei dispositivi che consentono di ottenere i risultati delle elaborazioni effettuate dal calcolatore Le periferiche di input sono quei dispositivi che consentono all’elaboratore di acquisire informazioni dal mondo esterno Sono periferiche di ingresso: la tastiera, il mouse, il trackball, la tavoletta grafica, lo scanner, il modem, il microfono, la fotocamera o telecamera... Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Processore Memoria Periferiche Bus D. Gubiani Sono dispositivi di output: il monitor, la stampante, il plotter, il modem, le casse acustiche, le macchine a controllo numerico... 53 Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Processore Memoria Periferiche Bus Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Tastiera D. Gubiani 54 Processore Memoria Periferiche Bus Mouse Utilizzato l’inserimento di informazioni posizionali Possono essere dotati di due o tre tasti, la cui funzionalità dipende dal particolare programma Esistono mouse che sfruttano diverse tecnologie: Utilizzata per l’inserimento di informazioni alfanumerici oltre che per l’inserimento di comandi Le diverse tastiere si differenziano per la disposizione dei tasti (legato al paese) e dal numero di tasti (tradizionali tastiere per Windows ha 105 tasti) Può collegarsi all’elaboratore attraverso un cavo (USB o PS2) o via wireless - meccanico: sfrutta il movimento di una sfera sul piano di appoggio - ottico: sfrutta la lettura del riflesso di un fascio di luce sul piano di appoggio Può collegarsi all’elaboratore attraverso un cavo (USB o PS2) o via wireless Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani 55 Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani 56 Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Processore Memoria Periferiche Bus Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Trackball, Touch-screen e Joystick Monitor - 1 Sono dispositivi per l’inserimento di informazioni posizionali Il trackball è un dispositivo simile al mouse meccanico in cui la sfera viene mossa direttamente dal contatto della mano (il dispositivo resta fermo) Il touch-screen è una specie di monitor sensibile al tocco Il joystick è un dispositivo composto da una manopola montata verticalmente su una base e un insieme di pulsanti, utilizzato per i giochi Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore D. Gubiani È una periferica fondamentale per la visualizzazione delle informazioni I parametri fondamentali di un monitor sono: - dimensione: in genere da 12 a 22 pollici - risoluzione: punti distinti che possono essere attivati sulla superficie (da 200x320 a 1280x1024) - precisione: varia da un indice di 0,24 (migliore) a 0,38 (peggiore) 57 Processore Memoria Periferiche Bus D. Gubiani 58 Processore Memoria Periferiche Bus Tavoletta Grafica La tavoletta grafica è utilizzato per l’inserimento di informazioni posizionali È costituito da un rettangolo di materiale elettricamente sensibile in cui si possono indicare delle posizioni utilizzando una particolare penna o un dispositivo simile al mouse È utilizzato per inserire mappe geografiche o memorizzare disegni già eseguiti su carta I monitor tradizionali CRT (tubo di raggi catodici) stanno attualmente per essere sostituiti dai monitor LCD (cristalli liquidi) prestazioni simili o migliori minor emissione di onde elettromagnetiche minor ingombro costo superiore Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Monitor - 2 - Processore Memoria Periferiche Bus D. Gubiani 59 Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani 60 Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Processore Memoria Periferiche Bus Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Scanner Processore Memoria Periferiche Bus Stampante - 1 Lo scanner è utilizzato per l’inserimento di immagini Possono essere di tre tipi: - manuale: il dispositivo viene fatto scorrere sopra l’immagine - flat: il foglio contenete l’immagine viene inserito nel dispositivo che lo scorre mediante un meccanismo che ruota - piano: il foglio viene appoggiato sul piano del dispositivo sotto il quale scorre un sensore ottico Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore D. Gubiani Dispositivo per trasferire su carta i risultati ottenuti dalle elaborazioni Esistono fondamentalmente tre tipi di stampanti - ad impatto: trasferimento in modo meccanico (interi caratteri o insiemi di aghi), vecchie, economiche, rumorose ma permettono la copia multipla contemporanea 61 Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Processore Memoria Periferiche Bus Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Stampante - 2 D. Gubiani 62 Processore Memoria Periferiche Bus Plotter - a getto di inchiostro: l’inchiostro è sparato sulla carta attraverso fori calibrati, maggiore definizione, rumore ridotto, maggiore costo Dispositivo per trasferire su carta disegni o grafici - laser: simili alle fotocopiatrici, ottima qualità di stampa, costi elevati (anche di manutenzione) Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani 63 Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani 64 Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Processore Memoria Periferiche Bus Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Modem Processore Memoria Periferiche Bus Microfono e Casse Acustiche Il modem (MOdulatore-DEModulatore) consente - la trasformazione di impulsi elettrici provenienti dalla linea telefonica o da altre linee dedicate in dati memorizzabili nel calcolatore (O) - la trasformazione di informazioni digitali in impulsi elettrici (I) Microfono: dispositivo per l’acquisizione di audio (suoni) Casse Acustiche: dispositivo per l’output di audio (suoni, segnali acustici) che permette di esplicitare le capacità multimediali degli elaboratori Esistono diverse tipologie di modem a seconda della tecnologia su cui si basano - analogici - ISDN - ADSL Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore D. Gubiani 65 Processore Memoria Periferiche Bus Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Fotocamera o Telecamera D. Gubiani 66 Processore Memoria Periferiche Bus Macchine a Controllo Numerico Dispositivi che gestiti da un elaboratore producono manufatti prodotti dallo stesso elaboratore Fotocamera (digitale): dispositivo per l’acquisizione di immagini (foto), attualmente molto utilizzata anche in sostituzione delle tradizionali macchine fotografiche ottiche, ottime risoluzioni 2, 4... anche 10 milioni di pixel Telecamera/Videocamera (digitale): dispositivo per l’acquisizione di video, mettono a disposizione funzionalità di video editing e di fotocamera con minore risoluzione Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani 67 Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani 68 Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Processore Memoria Periferiche Bus Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Bus - 1 Processore Memoria Periferiche Bus Bus - 2 Il bus è costituito da una serie di connessioni elementari che collegano l’unità di elaborazione alla memoria e all’interfaccia di ogni specifica periferica, lungo le quali viene trasferita l’informazione Bus dei dati La capacità di un bus indica la quantità di dati elementari (binari) che possono essere trasmessi in ogni operazione - trasferisce informazioni generiche in modo bidirezionale La velocità di trasmissione indica il tempo medio impiegato da due unità per scambiarsi un dato Bus degli indirizzi - è unidirezionale e trasmette indirizzi dal processore alla memoria Bus dei controlli - è bidirezionale è trasferisce all’unità stabilita l’istruzione da eseguire e trasmette all’unità di elaborazione il segnale dell’avvenuto espletamento dell’operazione Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore D. Gubiani 69 Processore Memoria Periferiche Bus Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore Introduzione ai Sistemi Informatici Componenti di un Elaboratore Interfacce - 1 D. Gubiani 70 D. Gubiani 72 Processore Memoria Periferiche Bus Interfacce - 2 Le interfacce di I/O sono i dispositivi circuitali che consentono il collegamento fisico e logico dell’elaboratore con le varie periferiche Sono molto diverse fra di loro a seconda della periferica - parallela seriale USB 1/2 ethernet infrarossi blutooth wireless ... Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore D. Gubiani 71 Idoneità Informatica: Architettura dell’Elaboratore
