Le componenti di un computer

LE COMPONENTI DI UN
COMPUTER
• SCHEDA MADRE
• CPU
• MEMORIA RAM
• SCHEDA VIDEO
• MEMORIA DI MASSA
• DISPOSITIVI DI INPUT E DI OUTPUT
• ROM
ROM
ROM (read only memory) è un supporto di archiviazione di massa progettato e
realizzato per conservare dati in maniera permanente e utilizzato su computer. Dal
momento che i dati contenuti nella memoria ROM possono essere modificati (se
possibile) con grande difficoltà e in maniera molto lenta, le memorie di questo tipo
sono utilizzate per contenere e distribuire firmware, Bios e altri programmi e utility
necessari nella fase di avvio del dispositivo stesso.
Nei personal computer , la memoria ROM ospita firmware e driver contenenti i set di
istruzioni necessari all'avvio del processore e delle schede di espansione e periferiche
ospitate dalla motherboard (la scheda video, hard disk, lettore e masterizzatore DVD,
ecc).
SCHEDA MADRE(O MOTHERBOARD)
RAPPRESENTA LO SCHELETRO E IL SISTEMA NERVOSO DEL
COMPUTER STESSO COMPOSTO DA CIRCUITI STAMPATI.
•
il socket, destinato a ospitare il processore (ovvero la CPU, Central Processing
Unit);
•
gli slot per schede esterne (come la scheda video, la scheda audio, la RAM,
ecc.);
•
le varie componenti elettroniche (condensatori, transistor, ecc.);
•
il chipset serve per gli ingressi per periferiche esterne (l'ingresso per il monitor,
quello per le casse audio, le porte USB, la presa ethernet, ecc.) che interagiscono
con il computer.
La scheda madre, fisicamente, garantisce il collegamento tra tutte queste
componenti e l'unità di elaborazione centrale, permettendo lo scambio di
dati tra CPU, RAM, hard disk e le altre parti hardware del computer.
CHIPSET
CI SI RIFERISCE A DUE COMPONENTI DELLA SCHEDA MADRE – IL NORTHBRIDGE E
IL SOUTHBRIDE – IL CUI COMPITO È QUELLO DI GESTIRE E REGOLARE IL FLUSSO DATI
TRA PROCESSORE, MEMORIA E PERIFERICHE. IL NORTHBRIDGE FUNGE DA PONTE TRA IL
PROCESSORE E PERIFERICHE VELOCI COME RAM E CONTROLLER VIDEO.
IL SOUTHBRIDGE COLLEGA LA CPU A PERIFERICHE PIÙ LENTE, COME QUELLE CHE
UTILIZZANO GLI SLOT PCI PER ESSERE CONNESSE AL SISTEMA.
OGNI PRODUTTORE DI CPU – INTEL E AMD SONO LE DUE MAGGIORI SOCIETÀ,
LEADER DEL MERCATO– HA UN CHIPSET REALIZZATO »AD HOC» PER LA PROPRIA
FAMIGLIA DI PROCESSORI: DI CONSEGUENZA LE MOTHERBOARD SI DISTINGUONO LE
UNE DALLE ALTRE PER IL CHIPSET E LA COMPATIBILITÀ CON QUESTO O QUEL
PRODUTTORE DI UNITÀ CENTRALI.
GESTENDO INTERAMENTE (O COMUNQUE LA PARTE DI MAGGIOR IMPORTANZA) DEL
FLUSSO DATI, IL CHIPSET È DA CONSIDERARSI COME UNO DEI MAGGIORI
RESPONSABILI DELLE PRESTAZIONI DEL COMPUTER.
SLOT
Al pari del processore, ogni componente hardware che va collegato alla motherboard
ha un proprio socket. In questo caso, però, si parla di slot di espansione. Le schede
madre di ultima generazione sono dotate di tre differenti tipologie di slot: PCI e AGP.
Gli slot PCI (Peripheral Component Interconnect, interconnessione di componente
periferica) sono bus di comunicazione e sono collegamenti standard tra la scheda
madre e le diverse periferiche interne. Gli slot AGP (Accelerated Graphic Port),
collegano una scheda video esterna alla scheda madre.
Oggi esistono gli slot PCI Express, che sono l'evoluzione degli slot PCI e hanno finito col sostituire lo
standard AGP per il collegamento delle schede video alla scheda madre.
CPU
La CPU s'inspira al modello dell'architettura di Von Neumann.
Una macchina di von Neumann è composta da tre componenti fondamentali:
una unità di lavoro centrale (Central Processing Unit o CPU ), una memoria di
lavoro (RAM) e le periferiche di input e output. Il cuore pulsante di questa
architettura è la CPU o processore, cui spetta il compito di effettuare le
operazioni logiche e matematiche che trasformano i dati in arrivo dalle
periferiche di input e li restituisce, modificati, attraverso le periferiche di output.
Il compito primario di una CPU è di eseguire una serie di istruzioni chiamate
solitamente programma. Per riuscire a fare ciò, ogni processore fa ricorso a due
delle sue componenti fondamentali: la ALU (arithmetic logic unit) incaricata di
svolgere le operazioni logico-matematiche che permettono di trasformare i dati
in arrivo dalle periferiche di input e la CU (control unit) che ha il compito di
controllare e coordinare le azioni necessarie per l'esecuzione delle operazioni.
IL CICLO DI LAVORO DI UN PROCESSORE
è solitamente suddiviso in quattro fasi:
•
acquisizione dell'informazione (fetch) consiste nell'andare a recuperare le informazioni necessarie allo
svolgimento dell'operazione logica. Le informazioni sono salvate nella memoria e sono individuabili
grazie a un indirizzo logico specificato in un apposito registro, il Program Counter.
•
decodifica (decode) ,qui c'è la necessità di renderle “digeribili” al processore. I dati, infatti, devono
essere spezzettati in unità significative per la CPU, in modo che possa portare a termine le istruzioni
richieste dal programma
•
esecuzione (execute) Dopo che i dati sono stati scomposti e resi “digeribili” alle unità logico-aritmetiche
del processore, questi vengono trasformati in base alle operazioni che ogni programma invia al
processore stesso.
•
riscrittura (writeback) i dati così modificati vengono riscritti in una porzione casuale di memoria (RAM) e
messi a disposizione del programma che ne aveva “fatto richiesta”.
•
•
•
•
MAR: contiene gli indirizzi necessari alla selezione della cella di memoria,
MDR: contiene temporaneamente tutti i dati scambiati con la memoria.
PC: contiene l'indirizzo di memoria in cui si trova l'istruzione successiva da eseguire.
IR: è il registro che Riceve il codice operativo.
Architettura RISC e CISC
• I processori costruiti con l'architettura CISC(complex instruction set computer) sono progettate per contenere in
numero elevato di istruzioni diverse(di tipo complesse), che sono trasformate in una serie di microcodici,
attraverso una memoria di tipo ROM.
• Con la RISC(reduced instruction set computer) c'è una forte riduzione del numero di istruzioni in modo da poter
essere più veloce. Ma è poco utilizzata perchè la maggior parte dei sistemi operativi non la legge.
LA SCHEDA VIDEO
La scheda video, detta anche scheda grafica, è una delle componenti hardware fondamentali di ogni computer. Permette di
trasformare i segnali elettrici inviati dal processore in segnali video poi visualizzati dalla periferica d'output (monitor). Rispetto al
passato, però, oggi le schede video sono in grado di “pensare” da sé, generando autonomamente animazioni grafiche
tridimensionali e bidimensionali, sgravando così il processore di tutti i complessi calcoli necessari per la gestione della grafica.
All'interno di una scheda video, che somiglia sempre più ad un computer in miniatura, troviamo diversi componenti elettronici che
ne determinano prestazioni nell'elaborazione grafica ed in generale nella potenza di calcolo.
1.
GPU
Il processore grafico(graphic processing unit, GPU) è un circuito elettronico realizzato appositamente per monitorare e
manipolare il funzionamento della memoria grafica e accelerare la costruzione delle immagini da visualizzare tramite lo schermo.
2.
BIOS video
Ogni scheda grafica è dotata di una piccola memoria ROM (read only memory, memoria di sola lettura) dove è installato un
driver molto semplice (chiamato firmware) e viene utilizzata solamente all'avvio del computer (la cosiddetta fase di bootstrap).
Nelle prime fasi dopo l'accensione del dispositivo, la GPU della scheda video legge e esegue le informazioni presenti in questa
porzione di memoria, così da poter iniziare a elaborare le immagini da inviare alla periferica d'output video.
3.
Memoria video
Esattamente come un vero e proprio computer, anche la scheda video ha la sua memoria di
lavoro che “media” tra le informazioni in arrivo dalle altre componenti hardware e quelle in
uscita verso lo schermo.
4.
Come funziona la scheda video
Il funzionamento di una scheda video è molto semplice. La RAM video, esattamente come la
RAM utilizzata dal computer, è divisa in tante locazioni o celle. Ogni locazione contiene le
specifiche per visualizzare il colore di un pixel dello schermo: maggiore, quindi, la quantità
di RAM della scheda video, maggiore i pixel e i colori visualizzabili nello stesso momento
dalla scheda grafica. Il chip grafico (la GPU) si limita a leggere in sequenza le locazioni
sulla RAM, a registrarne le modifiche e trasformarle nel segnale digitale che sarà
visualizzato dal monitor.
MEMORIE DI MASSA
Le memorie di massa servono a conservare permanentemente grandi quantità di informazioni. È la componente hardware
dell’elaboratore. Scambia dei dati e delle informazioni con la memoria centrale, in particolare con la RAM.
Le memorie di massa sono quella componente hardware dove vengono memorizzate in modalità permanente i dati e le informazioni
che l’utente ritiene di poter avere la necessità di riutilizzare in futuro.
Le memorie di massa fanno parte di quelle categorie di hardware che vengono chiamate COMPONENTI hardware REMOVIBILI:
ovvero quelle componenti che non sono strettamente necessarie per il funzionamento di un sistema di elaborazione.
Le COMPONENTI hardware NON REMOVIBILI: sono tutte le componenti dell’unità centrale. Sono componenti hardware
indispensabili per il funzionamento di un elaboratore.
Le memorie di massa possono essere prelevate e sostituite, o anche non esistere.
PRINCIPALI CATEGORIE:
•
DISCHI MAGNETICI
•
FLOPPY DISK
•
NASTRI MAGNETICI O STREAMER
•
DISCHI OTTICI
•
SMARTCARD
INPUT ED OUTPUT
Le apparecchiature (chiamate periferiche) che consentono di acquisire dati
dall’esterno e di inserirli dentro il computer si chiamano periferiche di input.
Quelle più importanti sono la tastiera, il mouse (che sui computer portatili si
chiama touchpad), lo scanner, il microfono e la webcam. Le periferiche che
consentono invece di mostrare all’esterno i risultati dell’elaborazione da parte
del computer si chiamano periferiche di output. Le periferiche di output più
importanti sono il monitor, la stampante, gli altoparlanti e le cuffie. Esistono
anche delle periferiche che sono sia di input che di output come ad esempio gli
schermi touchscreen dei tablet. Molto spesso i termini di input e di output
vengono anche abbreviati con I/O.
MEMORIA RAM
La RAM(Random Access Memory) è una memoria volatile, cioè funziona solo nel momento in cui viene alimentata
dall'energia elettrica, nel momento in cui il computer viene spento, la memoria stessa perde tutte le informazioni,
svuotandosi completamente. La RAM ha il compito di immagazzinare velocemente i dati che poi devono essere
lavorati dall'unità centrale del computer, ovvero nella CPU, questo avviene anche attraverso la memoria cache
che fa da tramite tra la CPU e la RAM compensando il deficit legato alla lentezza della memoria RAM.
Maggiore è la quantità di dati che la RAM può immagazzinare, più speditamente funzionerà il computer.
Esistono più tipi di RAM le principali sono: le SRAM e le DRAM. La differenza sostanziale sta nei loro tempi di
accesso e quindi la loro velocità. Molto più veloci le SRAM rispetto alle DRAM ,ma di conseguenza più costose.
La memoria cache integrata nel processore è una memoria SRAM, molto più determinante in termini di
prestazioni delle memorie DRAM ,che sono invece i moduli che vengono inseriti negli appositi slot sulla scheda
madre.