Corso di Informatica
Facoltà di Economia
Dott. Stefano Bordoni
Bibliografia e riferimenti
Testi consigliati:
Dispensa originale del corso
The Hardware Bible, Winn L. Rosch, Ed. Que
Tecnologia dell’informazione e della comunicazione,
Sawyer e Williams, ed. McGraw-Hill
ECDL, la guida pratica, Baccalini, ed. McGraw-Hill
Siti utili:
http://www.hwupgrade.it
http://www.amd.com
http://www.tomshardware.com/
http://www.pctechguide.com/
http://www.intel.com
Information Technology
• IT: Tecnologia utilizzata per la realizzazione dei moderni
sistemi di elaborazione
• Informatica: Elaborazione delle informazioni tramite
Computer
• Calcolatore (o elaboratore): qualsiasi macchina in grado
di eseguire i seguenti compiti:
– Ricevere in ingresso i dati di un problema e l' algoritmo, cioè la
sequenza delle operazioni da eseguire per risolverlo.
– Eseguire operazioni aritmetiche e logiche sui dati di ingresso
– Fornire in uscita i risultati
Hardware & Software
• Hardware (la parte fisica del computer)
– Definizioni ed analisi delle componenti di un PC
– Come confrontare le caratteristiche dell’offerta (come
acquistare un PC)
– Capire come è fatto un PC per usarlo al meglio
• Software (la parte intangibile, insieme di programmi)
– Software di base
– Software applicativo
Tipi di computer
•
Supercomputer
– Da 500 mila a 35 mln di euro. Contengono migliaia di microprocessori. Il più
grande al mondo (Blue mountain, New Mexico) costa 120 mln di euro ed è grande
come 50 frigoriferi. Utilizzato dal settore militare o da enti governativi
•
Mainframe
– Storicamente, il computer aziendale nato con la funzione di gestire l’attività
amministrativa gestionale dell’azienda. Costa da 200 mila a 5 mln di euro
•
Minicomputer
– Variante di piccole dimensioni del mainframe, utilizzato in realtà simili (come le
piccole aziende) ma di dimensioni inferiori a quelle che prevedono l’utilizzo di un
mainframe. Come questi utilizzano spesso terminali stupidi. Costa da 5 a 200 mila
euro
•
Network computer
– Computer realizzato con lo scopo prevalente di connettersi ad Internet (Internet
boxes). Non hanno HD e quantità minime di memoria e CPU
•
Personal computer
– Sinonimo di microcomputer, da 500 a 5000 euro per workstation e server
Differenze tra Personal Computer
• All’interno della categoria PC esistono ulteriori elementi
di differenziazione:
– Di ambiente (sistema operativo e tecnologia RISC/CISC) es.
differenza tra Pc (IBM-MAC)
– Per configurazione e utilizzi particolari: es. Server o Workstation
– Di forma, peso e dimensioni: Notebook – Laptop – Palmtop
(Personal Digital Assistant, PDA) Versione portatile del PC
• Elementi di differenziazione:
–
–
–
–
prestazioni
costi
modalità di impiego
numero di utenti
Architettura di un Computer
Struttura disegnata da Von Neumann (1947) per
descrivere le parti principali di un computer:
CPU
Uni t á
di
cont r ol l o
ALU
Uni t á
Ar i t met i co
Logi ca
memor i a
t ast i er a
cent r al e
dat a bus
cont r ol
bus
Uni t á
a
di schi
vi deo
st ampant e
Architettura di un Computer
Memoria (RAM)
Unità di input
Memoria di massa (hd, fd,
cd, dvd, jaz, zip)
Mouse, trackball,
touchpad
Tastiera
Unità di output
CPU
Memoria di massa (hd,
fd, cd, dvd, jaz, zip)
Monitor
Stampante
Scanner
Modem
Architettura di un Computer
Componenti principali
•
•
•
•
•
•
•
Motherboard
CPU (Central Processing Unit)
Memorie interne (ram e rom)
Chipsets
Bus di espansione
Memorie di massa
Porte di comunicazione
Motherboard (scheda madre)
•Circuito principale di un computer che ospita e mette in
comunicazione tra di loro i diversi componenti e cioè CPU, memorie,
Slot di espansione (slot audio e video, porte di rete e di comunicazione)
•E’ costituita da un chipset, dal codice contenuto nella ROM (BIOS)
e dai canali di connessione alle periferiche (Busses)
•Il circuito di una Motherboard definisce le componenti che possono
essere utilizzate e le caratteristiche funzionali del computer. Nel tempo
si è modificata per lasciare più spazio alla CPU e incorpora componenti
aggiuntive (porte I/O, controller dischi…)
•Deve recepire lo sviluppo tecnologico (e la crescente velocità) delle
componenti ospitate (es. FsB a 533 Mhz, Ram DDR, HD SerialATA,
Socket diversi, Bus di espansione più veloci etc.)
Motherboard
1. North bridge del chipset: in genere questo componente è sormontato da un piccolo dissipatore di calore, per via
dell'elevata temperatura raggiunta durante il funzionamento. Più avanti nella guida verrà spiegato cosa sia il chipset e
a cosa serva.
2. Slot memoria: dato che come riferimento nell'immagine è stata presa una scheda madre Socket 370 per cpu Intel
Pentium III e Celeron gli Slot memoria sono del tipo Dimm, per moduli memoria SDRAM.
3. Socket 370: è il connettore della cpu, sul quale viene infilato il processore e serrato per mezzo della leva di
serraggio.
4. Slot AGP: connettore specifico per la scheda video.
5. Slot PCI: connettore per differenti tipologie di periferiche (schede video, controller SCSI, schede audio, ecc..).
6. Slot EISA. connettore per periferiche per il quale si sta assistendo ad un progressivo abbandono, nelle schede
madri più recenti, in quanto non veloce e, pertanto, adatto all'impiego con le periferiche più moderne.
7. South bridge del chipset: è in genere sprovvisto, al contrario del north bridge, di dissipatore di calore dedicato.
8. Connettori per i due canali EIDE e per il floppy drive, entrambi gestiti dal south bridge del chipset.
9. Due connettori per canali ATA supplementari, gestiti dal controller EIDE opzionale installato su questa scheda
madre.
10. Dip switch per la gestione manuale dei parametri di funzionamento del processore (frequenza di bus,
moltiplicatori di frequenza, voltaggi di alimentazione).
11. Connettore di alimentazione ATX.
12. Porte parallela (sopra) e seriali (due, poste sotto).
13. Porte PS/2 per tastiera e mouse, due porte USB.
14. Bios della scheda madre, su zoccolo estraibile.
15. Chip del controller EIDE supplementare.
16. Memoria tampone della scheda madre.
17. generatore di clock: questo chip fornisce la frequenza di bus utilizzata dalla scheda madre.
Motherboard
Slot AGP per
scheda video
Slot di espansione
PCI a 32 bit per
scheda audio, di
rete, modem etc
Porte seriali
e USB
Porta
parallela
Chipset North
e Southbridge
Socket
per CPU
Batteria
tampone per
alimentare la
ROM (CMOS)
3 Slot per
moduli
RAM
Clock
BIOS
(Flash eprom)
Slot (E)IDE e ATA per la
connessione di FD, HD,
CD e DVD
Motherboard: hardware monitoring
l processore di sistema raggiunge, durante il funzionamento, temperature d'esercizio
abbastanza elevate; per questo motivo si rende necessario l'impiego di dissipatori di calore e
ventole. Numerose motherboard, soprattutto se costruite nell'ultimo anno e mezzo,
integrano al proprio interno funzioni di hardware monitoring: con esse è possibile,
tipicamente, monitorare le temperature di esercizio di processore e scheda madre, verificare
i voltaggi di alimentazione Core e I/O, controllare la velocità di rotazione delle ventole
tachimetriche eventualmente collegate alla scheda madre. L'hardware monitor fornisce,
tipicamente, i valori di temperatura, voltaggi e velocità di rotazione direttamente in un
menu del bios; è però anche possibile riportare questi valori direttamente in sistema
operativo, utilizzando un software proprietario del produttore della scheda madre oppure
uno dei tanti generici software di hardware monitoring disponibili on line.
Per poter correttamente monitorare la velocità di rotazione delle ventole è necessario che
queste siano del tipo tachimetrico, cioè a tre fili invece di due (il terzo filo è quello che
segnala alla scheda madre la velocità di rotazione della ventola), e che vengano collegate
direttamente alla scheda madre; oltre a questo, la scheda madre deve integrare funzioni di
hardware monitoring viceversa il segnale della velocità di rotazione viene solo inviato alla
scheda madre ma non può essere quest'ultima letto in nessun modo.
Componenti principali:la CPU
CPU (Central Processing Unit)
–Gestisce le operazione richieste dal sistema operativo e dalle applicazioni
–Determina quale sistema operativo può essere utilizzato, quali software, quanta energia
consuma e quanto è stabile un sistema
–Esegue le operazioni attraverso la sua componente di calcolo ALU (arithmetic logic unit)
che esegue le istruzioni di calcolo e di confronto tra i dati
–All’interno della CPU risiede l’Unità di controllo che controlla le operazioni di ingresso
e uscita dei dati. Alla richiesta di esecuzione trasferisce l’istruzione dalla memoria a i
registri.
–Nonostante sia esterno alla CPU, il Clock (Cronometro) ne fa parte da un punto di vista
logico. La sua funzione è quella di temporizzare la frequenza delle operazioni della CPU,
in milioni (miliardi) di istruzioni al secondo (MHz o GHz)
–Mentre esegue le operazioni richieste, in aree interne di memoria temporanea, denominate
Registri. Le CPU moderne hanno 32 registri a 64 bit
Coprocessore:
–consente di eseguire più rapidamente calcoli matematici con numeri in virgola mobile.
Nelle CPU di ultima generazione (Pentium) il coprocessore matematico (FPU – floating
processor unit) è sempre integrato nella CPU
Nota: Per rappresentare numeri decimali, in matematica si utilizza normalmente la rappresentazione
floating point (fl. p.) che consente di rappresentare agevolmente numeri molto grandi o molto pic­coli:
ogni numero X è individuato da una coppia di numeri Y e Z tali che , dove N è una base (normalmente
N=10), Z è un intero chiamato esponente ed Y è una frazione (o numero decimale) chiamato mantissa;
ad esempio, la coppia di numeri Y=0,235 e Z=2 individua in modo univoco il nu­mero
23, 5 = 0, 235 ⋅ 102
Microprocessori (CPU)
Principali produttori:
•Intel
•AMD (Advanced micro devices)
Pentium 3 con ventola e cavi di alimentazione
Pentium 4 Northwood a 3 G, visto dal
davanti e sul retro (in alto, si notino i
piedini per l’installazione sul socket)
CPU: evoluzione tecnologica
Generation
8088/
Year
Data/
Addre
ss
bus
width
Level 1
Cac
he
(KB
)
Memory
bus
speed
(MHz)
Internal
clock
speed
(MHz)
1979
8/20 bit
None
4.77-8
4.77-8
1978
16/20 bit
None
4.77-8
4.77-8
1982
16/24 bit
None
6-20
6-20
80386DX/
Third
1985
32/32 bit
None
16-33
16-33
80386SX/
Third
1988
16/32 bit
8
16-33
16-33
80486DX/
Fourth
1989
32/32 bit
8
25-50
25-50
80486DX2/
Fourth
1992
32/32 bit
8
25-40
50-80
80486DX4/
Fourth
1994
32/32 bit
8+8
25-40
75-120
Pentium/
Fifth
1993
64/32 bit
8+8
60-66
60-200
1997
64/32 bit
16+16
66
166-233
Pentium Pro/
Sixth
1995
64/36 bit
8+8
66
150-200
Pentium II/
Sixth
1998
64/36 bit
16+16
66/100
300-450
Pentium III/
Sixth
1999
64/36 bit
16+16
100
450-1.2GHz
AMD Athlon/
Seventh
1999
64/36 bit
64+64
266
500-1.67GHz
Pentium 4/
Seventh
2000
64/36 bit
12+8
400
1.4GHz-2.2GHz
First
8086/
First
80286/
Second
MMX/
Fifth
Microprocessori: alcuni esempi
Microprocessore
Frequenza
CPU
(Ghz)
Clock
Frequenza Front
Side BUS
L1 (cache primo
livello)
L2 (cache
secondo
livello
AMD Athlon
1,7
266
128 K
256 K
AMD Athlon
64(Clawhammer)
2,8
333
128 K
256 K
Pentium III Xeon
0,9
100
32 K
2 Mbyte
Pentium 4
(Northwood)
2,4
400
8K
512 K
Pentium 4
3,06
533
8K
512 K
Chipset
•È il circuito di supporto alla scheda madre (glue logic) che
gestisce tutti i processi tra le componenti del PC e la CPU
(processore, sottosistema video, sistemi di memorizzazione,
memoria di sistema, ecc..)
•Così come la scheda madre, caratterizza il PC per limiti e
possibilità (es. per utilizzare le RAM o un bus AGP più veloci, è
necessaria una Motherboard che le ospiti e un chipset in grado di
gestire la maggior velocità)
•Alcune delle funzioni svolte:
–Timing: controlla e coordina le operazioni del PC e la loro velocità
–Interrupt control: governa il sistema di precedenze tra le applicazioni (o i comandi) e la CPU
–Direct Memory Access (DMA): sistema di precedenza tra dati e memorie
–Gestione dei BUS: collega e permette lo scambio di informazioni tra le componenti del PC
–Controllo delle memorie: gestisce il flusso da e verso le memorie interne del PC
–Controllo dei Dischi: assicura lo scambio da e verso le memorie esterne del PC
–Controllo della tastiera e delle porte di comunicazione
Chipset
North and South
Le funzioni di un chipset sono divise in due gruppi, solitamente svolte da due diversi chips (Northbridge
and Southbridge), rispettivamente adiacenti alla CPU e alle periferiche. Entrambi i chips forniscono le
linee di comunicazione tra le periferiche.
Nel chipset Intel 845PE Pentium 4, si può osservare come il Northbridge gestisca i flussi maggiori di
dati ad esempio quelli da e verso la RAM e il bus AGP (Advanced Graphics Port or screen display),
mentre il Southbridge le connessioni secondarie verso i drive ATA/IDE e le periferiche USB..
In alternativa, altri produttori come SiS hanno creato un singolo chip che incorpora le funzioni dei chips
Northbridge e Southbridge di Intel
BUS
Bus (canali):
• Vie di comunicazione che trasportano dati o segnali condivise da unità
diverse del calcolatore
• Si distinguono diversi tipi di bus, a seconda della loro funzione e
caratteristiche di velocità e portata:
• Bus interni alla CPU: trasferiscono dati all’interno della CPU (unità
di controllo, unità aritmetico-logica, registri, cache L1)
• Bus di sistema (o Front Side Bus FSB): canale di comunicazione tra
memoria di sistema (RAM e cache L2), chipset e processore
• Bus di espansione: connette le schede di espansione interne al PC
(alcune delle quali necessarie, ad esempio la scheda video)
• Un bus dati a n bit trasporta contemporaneamente n bit; normalmente
si hanno bus dati a 16 (Industry Standard Architecture ISA), 32
(Enhanced ISA, EISA) e a 32/64 bit (Peripheral Component
Interconnect PCI).
BUS di espansione: confronto tra
standard
ISA
EISA
VL-Bus
PCI
Data Path
Width
8/16
32
32/64
32/64
Data Bus
Speed
(MHz)
5.33/8.33
8.33
33/50
33/66
Data
Transfer
Rates
(MB/sec)
5.33/8.33
33
132/264
132/264
Data Rates
Implemente
d (MB/sec)
5.33/8.33
33
132
132
Nota: per calcolare il trasfer rate di un bus è sufficiente dividere l’ampiezza del bus per un byte (8 bit) e
moltiplicarlo per la velocità di clock es. per PCI a 32bit diventa 32/8*33=132 MB/sec
BUS PCI
Il tipo di BUS normalmente adottato nelle Motherboard di ultima generazione è di tipo PCI
(Peripheral Component Interconnect). La tecnologia PCI ha trovato la sua prima
implementazione nel 1993 con le prime versioni di microprocessore Intel Pentium ,
denominate Neptune, Saturn and Mercury. L’architettura PCI è a 32 o a 64 bit, ma viene
solitamente utilizzata nella versione a 32. Gli slot a 64 sono più lunghi e facilmente
riconoscibili. Trovano applicazione solo su PC destinati ad essere utilizzati come server.
Slot PCI a 32 bit
Slot PCI a 64 bit
BUS di espansione: lo slot AGP
AGP (Accelerated Graphics Port ): Tipo di bus esplicitamente introdotto
per gestire le schede video. Storicamente la sua nascita è spiegata dalla necessità di
avere una banda passante dei dati, specifica per la scheda video, superiore a quella
del bus PCI. In realtà si tratta di un’estensione dell’architettura PCI. Sono disponibili
4 differenti versioni di connettore AGP, fisicamente uguali tra di loro e differenziate
per la banda passante a disposizione:
Lo slot AGP è 32 bits di ampiezza e ha velocità pari a 66 Mhz. Questo di traduce in
un’ampiezza di banda di 264 MBps, in confronto a quella standared PCI che è di 132
MBps. Il clock dello slot AGP può avere moltiplicatori che rendono questa porta
ancora più veloce:
- AGP 1x: banda passante di 264 Mbytes al secondo
- AGP 2x: banda passante di 528 Mbytes al secondo
- AGP 4x: banda passante di 1056 Mbytes al secondo
Ovviamente, è l'accoppiata Slot AGP - scheda video AGP che determina la banda
passante complessiva di tutto il sottosistema video; per questo motivo, utilizzare una
scheda video AGP 1x su una scheda madre dotata di Slot AGP 4x porta ad avere una
banda passante di 264 Mbytes al secondo; medesimo risultato vale, ovviamente, se
la scheda video è AGP 4x e lo Slot AGP 1x.
BUS di espansione: lo slot AGP
Per saper che tipo di AGP si sta utilizzando, basta risalire al
tipo di chipset utilizzato sul prorpio PC:
- Intel 440LX: AGP 2x
- Intel 440GX: AGP 2x
- Intel i820: AGP 4x
- Intel i815: AGP 4x
- Via Apollo PRO 133: AGP 2x
- Via Apollo PRO 133A: AGP 4x
- Via KX133: AGP 4x
- Via KT133: AGP 4x
- AMD-750: AGP 2x
- AMD-760: AGP 2x
Componenti principali: le memorie
• Memorie:
– dispositivi atti a memorizzare informazioni: in particolare le
memorie possono ricevere informazioni (fase di scrittura in
memoria), conservarle o restituirle (fase di lettura da memoria).
• Esistono vari tipi di memorie:
– una prima distinzione funzionale è tra memoria centrale RAM
(interna, primaria, di lavoro…) in cui vengono trasferiti dati e
programmi durante la fase di elaborazione e le memorie
periferiche (secondarie, di massa) costituiti da nastri, dischi, CD,
DVD, etc...) che svolgono la funzione di contenitori per la
memorizzazione di dati e i programmi definiti dall'utente.
– Interne: ROM e RAM
– Esterne o di massa: FD, HD, CD, DVD,
Proprietà delle Memorie
• Tempo di accesso:
– tempo necessario per trasferire informazioni dalla CPU
ad un sistema di memoria.
– I tempi di accesso si misurano in millisecondi (msec) o
milionesimi di secondo (microsecondi o sec) o
miliardesimi di secondo (nanosecondi o sec).
• Capacità delle memorie:
– misurata in byte e multipli : Kilobyte (Kb)=1024
bytes, Megabyte (Mb)=1024 Kb, Gigabyte
(Gb)=1024 Mb, Terabyte (TB)=1024 Gb.
Tempo di accesso e capacità
tipiche di un normale PC:
Tipo di memoria
Dimensioni
Tempo di
accesso
Memoria di massa
(HD)
40-80 Gb
10 millisecondi
Memoria RAM
256 Mb
60 nanosecondi
o 133 Mhz (o
multipli)
Cache di RAM
512 Kb
<10 nanosecondi
Tipi di Memorie
• Esistono vari tipi di memorie:
VOLATILI (o RAM)
ROM
A SEMICONDUTTORE
NON
VOLATILI
EPROM
RMM
FlashROM
SEQUENZIALI (CASSETTE O NASTRI)
RISCRIVIBILI (CD/RW)
MEMORIE DI MASSA
OTTICHE
WRITE ONCE (CD/R)
SEMIRANDOM
MAGNETICHE (DISCHI FISSI E FLOPPY)
Memorie interne: la RAM
•
–
–
RAM (Random Access Memory, non sequenziale, ad accesso diretto)
perdono l'informazione quando cade l'alimentazione; inoltre devono essere "rinfrescate" ogni pochi millisecondi. Sono normalmente transistor MOS (Metal Oxide Semiconductor).
Se la Ram non è sufficiente a contenere tutti i dati e le applicazioni si ricorre ad una tecnica detta di Swapping che utilizza una parte di disco fisso per memorizzare le istruzioni eccedenti (memoria virtuale). Questo provoca però un
decadimento delle prestazioni dovuto al maggiore tempo di accesso del disco fisso rispetto alla RAM. L’area di swapping viene configurata attraverso il pannello di controllo (vedi fig)
Memorie interne: la ROM
•
–
ROM (Read Only Memory):
memoria che può solo essere letta. Contiene programmi indispensabili (Firmware), tra cui il programma BIOS (Basic Input Output Subsystem) che controlla le funzioni di base di Input/Output del calcolatore (tastiera, schermo,
stampante, disco,...) e i programmi di accensione (BOOTSTRAP) del PC. Se il contenuto della ROM può essere modificato dall’utente la ROM prende il nome di PROM (Programmable ROM) o Flash ROM
BIOS (Basic Input/Output
Subsystem)
Il bios è l'insieme di istruzioni-base che permettono al computer di eseguire la procedura di accensione,
di riconoscere l'hardware installato e di caricare il sistema operativo da Floppy o da Hard Disk;
l'insieme di queste procedure viene chiamato POST, Power-On Self Test. Per eseguire le sue funzioni, il
bios ha bisogno di conoscere le caratteristiche dell'hardware presente nel computer: tali parametri sono
permanentemente salvati in una memoria di 64 byte chiamata CMOS Ram. I dati presenti nella CMOS
Ram sono memorizzati grazie all'impiego di una piccola batteria che, anche a computer spento,
permette di non perderne le informazioni.
Il chipset mette a disposizione una serie di istruzioni che permettono alla cpu di dialogare con le altri
componenti presenti sulla motherboard (memoria, bus PCI, memoria cache, ecc...); esistono diversi tipi
di chipset e per ognuno di essi esiste una versione del bios. Si parla di Setup con riferimento alla serie
di istruzioni che permettono di modificare i parametri contenuti nel bios, in base all'hardware presente.
All'avvio tutti i personal computer eseguono una serie di routine di autodiagnosi, raccolte sotto il nome
di POST (Power On Self Test); in questa fase il sistema verifica il corretto funzionamento di
processore, motherboard e memoria così da evitare possibili problemi hardware. E' in questa fase che è
possibile accedere al bios di sistema, cioè quell'insieme di parametri, difefrenziati in base alla tipologia,
che gestiscono timings di accesso alla memoria, configurazione di floppy drive e periferiche EIDE,
opzioni di avvio e molto altro.
RAM: non solo Mbyte
Le schede madri possono montare differenti tipi di memoria di sistema, a seconda del chipset da esse utilizzato e, ovviamente, da quale
processore possano montare
•Moduli SIMM (single inline memory module): è il tipo di memoria di più vecchia concezione e, ovviamente, quella con le prestazioni
inferiori; al momento attuale nessun sistema di recente progettazione utilizza questo genere di moduli memoria. Ne esistono due varianti:
Simm a 30 pin e Simm (o Dimm dual inline memory module) a 72 pin; la prima è stata utilizzata con le schede madri per processori 286,
386 e 486 mentre i moduli Simm a 72 pin sono stati introdotti in seguito con alcune schede madri 486 e quelle per cpu Pentium e simili.
Nelle versioni EDO o Fpm le Simm (Dimm) utilizzano un proprio clock (ram) e velocità espressa i nanosec
•SDRAM PC66: è il primo tipo di memoria SDRAM (Synchronous dram) originariamente introdotto in commercio con le schede madri
Socket 7; pensato per la frequenza di lavoro di 66 Mhz, permette prestazioni superiori rispetto ai moduli memoria SIMM da 70 pin
utilizzati sempre con questo genere di schede madri. Memorizza le richieste della Cpu in un proprio registro e Usa linee differenti per
riferimenti di riga, di colonna e di dati. Tutte le RAM di tipo sincronizzato usano l’ampiezza e il segnale di clock (demoltiplicato) del Front
Side Bus (Fsb) (64 bit di bus, ram a 66-100-133 Mhz)
•SDRAM PC100: è il tipo di memoria più noto e diffuso; pensato per un impiego alla frequenza di 100 Mhz (da questo la sigla PC100), in
genere vede l'impiego di moduli memoria da 10 oppure 8 ns. Il costo d'acquisto per Mbyte è il più basso e tale memoria è supportata
ufficialmente da tutti i chipset Slot 1 - Socket 370, con la particolarità del chipset Intel i820 che necessita del convertitore MTH (Memory
Translator Hub).
•SDRAM PC133: evoluzione della memoria PC133, come il nome suggerisce facilmente è pensata per il supporto ufficiale alla frequenza
di 133 Mhz. Questo tipo di memoria utilizza chip da 7.5 oppure 7 ns (in alcuni casi anche con tempi d'accesso inferiori) ed è supportata dai
chipset Via Apollo PRO 133, Via Apollo PRO 133A e Intel i815E.
•DDR: le memorie SDRAM sono disponibili anche in versione DDR (Double Data Rate); questa tecnologia, introdotta per la prima volta
nelle memorie delle schede video, permette di raddoppiare la bandwidth della memoria a disposizione in quanto vengono utilizzati
entrambi i fronti di clock (ascendente e discendente). All'atto pratico, si può dire che la memoria DDR operante alla frequenza xyz ha
bandwidth doppia rispetto a quella della memoria SDRAM operante alla stessa frequenza xyz.
•DrDram (DirectRambusDram): questo nuovo standard per le memorie è stato introdotto da Intel specificamente per l'impiego con il
chipset i820. Usa un solo canale per dati e riferimenti, con un protocollo simile a quello utilizzato nelle reti e velocità propria (fino a 800
Mhz). Usa un bus più piccolo della Ddr Sdram (a 16 bit) ed è il concorrente attuale della Ddr Sdram
RAM: quale usare
• Lo standard attuale è ancora Sdr SDram che
usa la velocità del Fsb sul fronte di salita
del segnale di clock (ram a 100-133 Mhz)
• Le Ram più veloci sono Ddr Sdram e
DrRam. Il notebook che sto usando ha 256
Mbyte Ddr Sdram)
• La scelta dipende dall’utilizzo richiesto
RAM: statica e dinamica
• Sram (static ram)
– E’ più veloce della Dram (fino a 4 nanosec)
– E’ più costosa della Dram
– Non ha bisogno di refresh per conservare le informazioni registrate
nelle celle di memoria (circuito a due transistor “flip - flop”)
– E’ utilizzata per la cache di II livello
• Dram (dynamic ram)
– Richiede un refresh perché i condensatori perdono lo stato (la carica)
– Celle di transistor organizzate in colonne e righe
Cache RAM e memorie Sram
Quando viene richiesto al processore di elaborare una particolare operazione (ad esempio,
effettuare il rendering di un'immagine), quest'ultimo richiama i dati necessari e li memorizza
all'interno della memoria di sistema, dalla quale li preleverà nel momento in cui dovrà
rielaborarli. La velocità alla quale il processore elabora i dati è quella di clock (ad esempio,
1800 Mhz), mentre quella alla quale la memoria di sistema sposta i dati è quella di bus,
decisamente più ridotta (es. 133 Mhz); si deduce abbastanza chiaramente che la frequenza di
lavoro della memoria di sistema rappresenta un collo di bottiglia alle prestazioni
complessive, in quanto il processore è costretto ad "aspettare" che i dati vengano a lui forniti
dalla più lenta memoria di sistema; chiamiamo questo fenomeno latenza. Per ovviare a
questo inconveniente è stata introdotta la memoria cache (di tipo SRAM), un particolare tipo
di memoria di dimensioni molto ridotte che lavora non alla frequenza di bus ma ad una
frequenza più elevata e che serve per velocizzare le transazioni dei dati tra memoria di
sistema e processore. In dettaglio, esistono due tipi di memorie cache:
- cache L1 o di 1° livello: è in genere contenuta all'interno del Core del processore e opera
alla frequenza di clock. La dimensione varia tra 8 e 256 Kbyte
- cache L2 o di 2° livello: a seconda del tipo di architettura è posta o all'interno del Core del
processore oppure sulla motherboard; opera a frequenze differenti, variabili tra la frequenza
di bus e quella di clock. La dimensione varia tra 256 Kbyte e 2 Mbyte
Memorie Cache e memorie Sram
• Consentono di sincronizzare memorie con
velocità diverse
• Memorizzano l’indirizzo delle ultime
informazioni richieste al livello di memoria
successivo
• Hanno velocità e costo decrescente
• Le memorie vengono interrogate dalla CPU
nell’ordine L1, L2, Ram, cache HD, HD
Velocità e portata delle componenti
Un computer è costituito da elementi con funzioni e caratteristiche specifiche, con la necessità
comune di scambiare dati alla massima velocità possibile
Ogni componente è collegato agli altri tramite un canale (bus) e ha una velocità propria (clock) che
deve essere armonizzata con quelle delle altre parti
Componente
Ampiezza bus (in bit)
Clock (in MHz)
Velocità (Mps)
CPU
64
2400 (Pentium 4 Northwood)
19,2 Gps
RAM
64 FsB
133 (Sdram)
1,06 Gps
RAM
64 FsB
266 (Ddr Sdram)
2,13 Gps
Slot PCI
32
33/66
132/264
Slot AGP
32
66 (AGP 1x)
264
Controller ATA
100-133
Controller SerialATA
150-600
Porte di comunicazione
Porta
Caratteristiche
Utilizzo
Velocità
A 9 o 25 pin,
anche alte
distanze
Modem, mouse
115 Kbits/sec
Parallela
Basse distanze
Stampante
800 Kbits/sec
Ps/2
Porta seriale
rotonda
introdotta con il
pc IBM PS/2
Tastiera, mouse
256 Kbits/sec
USB
Alta velocità e
riconoscimento
“plug & play”
Tutte le periferiche
di nuova
generazione
12 Mbits/s
Ampia larghezza
di banda
Standard utilizzato
per le trasmissione
dati con telecamere
digitali
800 Mbits/s
Seriale RS 232
IEEE 1394 (Firewire)
Memorie di massa
• Floppy disk: consente di memorizzare 1,44 milioni di byte
(caratteri) su un dischetto flessibile di mylar, inserito in un
supporto di plastica
• Dischi fissi: consente di memorizzare 20-160 miliardi di
caratteri (Gbyte) su un disco non rimovibile
• Cd Rom (compact disk): tecnologia laser per la lettura (CDRecordable) - scrittura (CD-ReWritable) di dischi magnetoottici. Capacità di circa 640-700 Mbyte
• Dvd (digital versatile disk): il codice digitale e le tracce
presenti sul disco ottico sono miniaturizzate. Consente di
memorizzare da 4,7 a 17 Gbyte di dati
• Zip, Jaz: dischi fissi rimovibili con capacità da 100 Mb (Zip)
a 2 Gb (Jaz)
Memorie di massa: il disco fisso
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Sono costituiti da 4 dischi da 3,5 pollici fissati insieme e sigillati
all’interno di un supporto di metallo
I dischi sono fissati ad un motore e vengono letti/scritti da una testina
fissata su un braccio mobile
Hanno velocità di rotazione di 7200 giri al minuto contro i 360 di un
Fd
La velocità di accesso ai dati si misura in millisecondi
Vengono controllati da una scheda (controller) che posiziona la testina
sul disco e gestisce il flusso di dati da e verso il disco
Controller tipiche:
– IDE (Integrated Drive electronic), 16 bit e 1 disco;
– EIDE (Enhanced ide), 32 bit, 2 dischi,
– Ultra ATA, ATA 100, ATA 133, SerialATA (Advanced Technlogy
Attachment), 64 bit, 2 dischi;
– SCSI (Small Computer System Interface), 64 bit, 7 dischi
Memorie di massa: il disco fisso
Da molti anni sulle motherboard sono presenti i connettori Parallel ATA EIDE, che permettono il collegamento di hard disk, lettori CD
ROM e tutto quello che è dotato di tale interfaccia. Questa realtà ha subito negli anni diversi aggiornamenti: attualmente le
motherboard integrano connettori ATA100 oppure ATA133, che permettono fino a un massimo, rispettivamente, di 100 e 133MB per
secondo di transfer rate teorico. Lo standard però comincia ad accusare alcuni limiti, non solo a livello prestazionale. L'interfaccia
EIDE prevede il collegamento fino a due periferiche per ogni connettore, ad esempio hard disk e masterizzatore, ma prevede anche
la comunicazione di una singola periferica alla volta, cosa che di fatto rende impossibile la comunicazione delle due periferiche
contemporaneamente
Lo standard Serial ATA si pone come obiettivo quello di risolvere alcuni di questi problemi, almeno sulla carta. Nato da una
collaborazione fra i colossi dell'hardware e del software, promette molte novità fra le quali la connessione di una singola periferica ad
un singolo slot, eliminando quindi i problemi che possono insorgere nel flusso di dati e nella configurazione di master, slave o cable
select e quelli dovuti alla comunicazione con altre periferiche. Il cavo di collegamento, molto sottile, adotta solo 4 fili contro i 26
dell'attuale standard. Altra funzione da non sottovalutare è la possibilità di collegare o scollegare "a caldo" le unità (hot swap),
rendendo così disponibili funzionalità finora precluse all'utente che non utilizzi controller adatti allo scopo. I vantaggi offerti da questa
interfaccia però non finiscono qui, in quanto deve essere preso in considerazione anche il discorso transfer rate. A questo punto occorre aprire una
parentesi su questo argomento, fonte di malintesi e false credenze. Partiamo dai fatti: attualmente l'interfaccia ATA 133 permette un transfer rate
massimo, teorico, di 133 MB per secondo, mentre il Serial ATA, almeno nella prima generazione, 150 MB (sono previsti 300 e 600 MB al secondo
per le future generazioni).
Memorie di massa: partizioni e
formattazione
Un hard disk nuovo è pre-formattato, cioè incorpora le
informazioni su cilindri, tracce e settori; per poterlo utilizzare
è necessario formattarlo, ma prima di fare questo è
indispensabile partizionarlo (una o più partizioni) e scrivere
su esso le informazioni della(e) partizione(i) e del boot sector.
Queste operazioni prendono il nome di file system, cioè
sistema attraverso il quale i dati vengono scritti sul disco. Il
file system è diverso in base al tipo di sistema operativo che
viene utilizzato: F.A.T.12/16bit per MS-Dos fino alla versione
7.0 e per Windows 95 release B esclusa; F.A.T. 32bit per
Windows 95 Release B (4.00.950 B); NTFS per Windows NT;
HPFS per OS/2.
Per le partizioni del disco di un computer che esegue
Windows XP sono disponibili tre diversi file system, ovvero
NTFS, FAT e FAT32.
Architettura di un Computer
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