Concetti di base dell`ICT - Io Studio al Fermi

Componenti di base di un computer
Architettura “Von Neumann”, 1952
Unità di
INPUT
UNITA’ CENTRALE
DI ELABORAZIONE (CPU)
MEMORIA CENTRALE
MEMORIE DI MASSA
PERIFERICHE DI INPUT/OUTPUT
(I/O)
Unità di
OUTPUT
La CPU (Unità Centrale di Elaborazione)
Diversi nomi: CPU - Central Processing Unit - Microprocessore - Processore

E’ il “cervello” del computer
–
–
–
–
–

Interpreta ed esegue le istruzioni dei programmi sw
Legge e scrive nella sua memoria centrale (RAM)
Controlla tutte le attività del sistema (esecuzione, stampa, idle,...)
Gestisce tutte le risorse Hw e Sw (memorie, periferiche, reti, applicativi...)
Comunica con le periferiche
E’ un microchip che risiede nella motherboard (scheda madre)
scheda dentro al PC in cui si collegano tutti i componenti interni del PC:
memorie, schede grafiche, audio e video, schede di rete...

Maggiori produttori: Intel, Motorola, IBM, AMD
La CPU (Unità Centrale di Elaborazione)

E’ costituita da:
– ALU (Arithmetic and Logic Unit),
unità di calcolo aritmetico e logico
– CU (Control Unit),
unità di controllo e coordinamento dell’esecuzione delle istruzioni

La velocità della CPU:
– Unità di misura: l’hertz (Hz) che indica quante operazioni
elementari la CPU esegue al secondo
– Multipli: Megahertz (MHz): un milione di operazioni al secondo
Gigahertz (GHz): un miliardo di operazioni al secondo
– MIPS : Milioni di Istruzioni al Secondo

E’ sempre più potente e più veloce
–
–
–
–
–
1971: 1° microchip (tutti i componenti in unico chip) l’Intel 4004 (4 bit – 0,7Mhz)
1974: 1° microchip inserito in Home computer, Motorola 8088 (8 bit – 2Mhz)
Anni ’80: i chip Motorola passano da16 a 32 bit e la velocità da 5 a 25 Mhz
Anni ’90: nascono gli Intel Pentium a 32 bit che raggiungono i 450 Mhz
Anni 2000: esistono PC a 64 bit con frequenza sopra i 3000 Mhz
Il Microprocessore
Intel 4004, 1971
Intel 8080, 1974
4
MOS Silicon Gate Technology,
Federico Faggin, Intel
Le Memorie Centrali

RAM
Random Access Memory: memoria ad accesso casuale
– Memoria usata dalla CPU per archiviare i dati durante la sua
elaborazione.
– Permette l’accesso diretto a ogni informazione
– E’ volatile: viene ripulita allo spegnimento del computer
– E’ costituita da chips installati in schede (SIMM) inserite
nella motherboard
– Veloce e costosa

ROM
Read Only Memory: memoria di sola lettura
– Memoria in cui i dati sono memorizzati nella fase di costruzione e non
possono essere più modificati, costituita da chips, preinstallati nella
motherboard
– Memoria permanente (non volatile): mantiene memorizzati i dati anche se
non alimentata
– La BIOS ROM contiene un programma (firmware) che avvia le istruzioni
base (software di boot) per l’avvio del computer: 1. autodiagnostica;
2. riconoscimento I/O; 3. caricamento S.O. da disco fisso a RAM
Il boot o bootstrap
La BIOS ROM contiene un programma
(firmware) che avvia le istruzioni
base (software di boot) per l’avvio del
computer:
1. autodiagnostica;
2. riconoscimento I/O;
3. caricamento S.O. da disco fisso a RAM
Memorie di Massa (interne ed esterne)

Memorie di Massa
memorizzazione permanente di
sw e dati all’interno del PC
– dischi magnetici o ottici
Hard disk (disco fisso)
– dispositivi elettronici
Chiavette USB
Memory Card
– dispositivi ottici

Memorie Periferiche
memorizzazione permanente di sw
e dati all’esterno del PC
– Dischi fissi esterni
– Memorie di rete
– Unità di memorizzazione
online (es.le foto in facebook)
CD e CD-RW
DVD e DVD-RW
Le MM possono essere “Formattate”
Caratteristiche delle memorie:
1. Capacità di memoria
2. Velocità di accesso in lettura/scrittura
Misurare la capacità delle memorie
 BIT
unità di memoria, corrisponde ad una singola
cella di memoria capace di contenere un
solo digit: zero o uno
1

BYTE
contiene 8 bit
1 0 0 1 1 0 1 0
unità di memorizzaione per UN carattere (28=256 caratteri)

Kbyte
(KB)

MegaByte
(MB) 1MB = 1024 Kbyte (ordine del milione di byte)
usualmente i MB si usano per la RAM

GigaByte
(GB) 1GB = 1024 MByte (ordine del miliardo di byte)
1KB = 210 =1024 Byte (ordine del migliaio di byte)
i GB si usano per le memorie di massa

TeraByte
(TB) 1TB = 1024 GByte (ordine di mille miliardi di byte)
Per memorizzare l’intera Divina Commedia bastano circa 350 Kb
(su una “chiavetta” da 1Gb ci sta quasi 3000 volte!!!)
Porte Input/Output (I/O Connectors)
Le porte I/O permettono al computer di comunicare (scambiare dati) con le periferiche
Interfacce di entrata / uscita

Porta seriale
RS-232, invio dei dati
attraverso un unico filo

USB

Porta parallela
LPT, trasferisce 8 bit in
parallelo, per stampanti,
plotter, scanner
porta standard per la comunicazione seriale, unica interfaccia
per diverse periferiche. Migliora la funzione
plug-and-play, consentendo di collegare/scollegare
le periferiche senza dover riavviare il computer

Porta di rete
porta per la connessione a
una rete di computer
pubblica o privata

FireWire
Sviluppata da Apple, più veloce
dell’USB ma meno diffusa,
usata per collegare dispositivi
audio e video professionali
(es. TV digitali)
Le Stampanti: tre tipologie principali
1. A matrice o “ad aghi” (Impact printer)
sono stampanti Impact (ad impatto), stampano il carattere
come insieme di micro-punti attraverso l’impatto di numerosi aghi
prima sul nastro inchiostrato e poi sulla carta (simile a macchine per scrivere). B/N
Bassa qualità di stampa. Usano moduli continui di carta.
2. Laser (Not Impact printer)
stampanti Not Impact (senza impatto), stampano con
una tecnica elettrofotografica. Ottima qualità di stampa,
veloci e silenziose, adatte a grosse quantità di lavoro.
Colore. Utenti: professionisti e privati.
2. A Getto d’Inchiostro o “Ink-jet” (Not Impact printer)
stampanti Not Impact, la stampa è generata attraverso uno “spruzzo”
di minuscole gocce di inchiostro. Colore. Lente ma economiche.
Utenti: privati.
Sintesi: Prestazioni di un computer

Velocità della CPU
la velocità della CPU dipende dalla frequenza dei clock, ad ogni clock corrisponde
un ciclo della CPU. Ad ogni clock/ciclo la CPU esegue una operazione elementare
la frequenza si misura in Megahertz (Mhz, un milione di cicli al secondo) e Gigahertz (Ghz, un
miliardo di cicli al secondo)

Dimensione memoria centrale
maggiore è la memoria RAM (Random Access Memory) piu’ veloce è il computer
la dimensione delle memorie si misura in MegaByte (milioni di Byte),
GigaByte (miliardi di Byte) e, le ultime, in TeraByte (mille miliardi di Byte)

Numero di applicazioni
la CPU riesce ad eseguire molte applicazioni insieme (multi-tasking), quindi
maggiore è il numero di applicazioni in esecuzione contemporaneamente,
più lento è il computer

Performance della scheda grafica
la gestione della grafica (es. videogiochi) è complessa e “pesante”, è necessario
pertanto una scheda grafica con processore grafico veloce e con molta memoria
a disposizione

SE COLLEGATO IN RETE: Velocità della connessione alla rete
spesso un PC ad altissime prestazioni viene molto rallentato dalla velocità della
connessione alla rete: banda a disposizione, tipo di collegamento, modem,
tecnologia e sw di rete.