Hardware e PC - Faber Libertatis

Introduzione al Personal
Computer
●
Un po' di storia
●
I computer che hanno fatto la storia
●
Che cos' e' un computer
●
Tipologie di Computer
●
Quando nasce il Personal Computer
●
Cosa ci posso fare
●
Hardware / Software
●
Configurazione base di un Pc
●
Tipi di memorie
●
Dispositivi di ingresso e di uscita
Un po' di storia
●
●
●
●
●
I circuiti integrati quest'anno compiono 50 anni
Padre e inventore è Jack Kilby, che nel 1958
alle dipendenze di Texas Instruments realizzò il
primo circuito integrato, basandolo sul
germanio.
Sei mesi dopo, Robert Noyce, uno dei fondatori
di Intel alle dipendenze della Fairchild
Semiconductor, realizzò il proprio circuito
integrato, usando però il silicio.
Kilby ha ricevuto - il Premio Nobel per la Fisica,
la Medaglia Nazionale per la Scienza e la
Medaglia Nazionale per la Tecnologia.
Jack Kilby morì nel 2005, a 81 anni d'età e in
possesso di più di 60 brevetti tra cui quello sulla
calcolatrice portatile.
I computer che hanno fatto la
storia
●
Il primo computer su sistema binario (1941)
●
Colossus mark II (1944)
●
PDP-1 (1960)
●
Apple II (1977)
●
Pc IBM (1981)
●
Macintosh (1984)
Il primo computer (Z3 o ENIAC)
●
●
●
●
Il primo computer Turing-completo
basato sul sistema numerico binario e
totalmente programmabile fu lo Z3,
costruito in Germania da componenti
riciclati di telefonia dal già citato
Konrad Zuse, che lo realizzò
praticamente da solo, nel 1941.
Lo Z3 fu distrutto durante i
bombardamenti degli Alleati, e per
molti anni ne è stata ignorata perfino
l'esistenza.
Di conseguenza il primato fu dato
ingiustamente alla macchina
statunitense "ENIAC".
Seguirono l'EDVAC e l'UNIVAC.
Colossus Mark II (1944)
●
●
●
Colossus, costruito nel
1944 presso il GHCQ di
Bletchley Park nel
Buckinghamshire
Faceva parte del progetto
bellico per decifrare i
messaggi tedeschi prodotti
da Enigma.
Calcolava le traiettorie
balistiche con 160Kw di
assorbimento. ( piu' di 50
abitazioni a pieno consumo)
PDP-1 (1960)
●
●
●
Kenneth Olsen e Harlan Anderson,
misero su nel 1957 un piccola
società per commercializzare
computer interattivi: la Digital
Equipment Corporation (DEC).
Venduti solo 49 esemplari
Il PDP-1 tuttavia fu tecnicamente
un successo: aveva un monitor a
tubo catodico integrato, poteva
trovare posto in una piccola stanza
e forniva una rispettabile potenza
di calcolo per il suo costo di "soli"
120.000 dollari.
Apple II (1977)
●
Apple II era dotato di un
microprocessore MOS
6502 funzionante alla
frequenza di 1MHz, la
memoria RAM ammontava
a 4KB (espandibili fino a
48-64KB), 8 alloggiamenti
di espansione, un Integer
Basic su ROM, i codici dei
caratteri alfanumerici
erano memorizzati in una
EPROM.
Pc Ibm (1981)
●
●
Il 12 agosto 1981, IBM immette nel
mercato il primo di una serie di
personal computer che diventerà
molto popolare: l'IBM 5150, meglio
conosciuto come PC IBM.
Nella sua prima versione era dotato di
microprocessore Intel 8088 a 4,7
MHz, con 16 KByte di RAM,
espandibili a 640, senza disco rigido,
con massimo due drive per floppy disk
da 5.25" a 160Kb, un monitor a fosfori
verdi e sistema operativo PC-DOS
1.0, sviluppato dalla Microsoft e
ceduto in licenza all'IBM.
Macintosh (1984)
●
Nel 1984 la Apple produce il secondo
passaggio evolutivo che porta agli
attuali personal computer. Dopo
l'insuccesso dell'Apple Lisa, che, nel
1983 fu il primo computer
(commerciale e su larga scala) dotato
di serie di interfaccia grafica e di
mouse, troppo costoso, e con un
design poco appariscente, l'azienda di
Cupertino (California) decide di
ritentare l'impresa col Macintosh,
decisamente più elegante nel design
e nell'approccio all'interfaccia grafica.
Nasceva così il concetto WIMP:
Windows Icons Mouse and Pointer (o
secondo altri Pull-down menu).
Che cos' e' un Computer
●
E' un dispositivo elettronico controllato da
istruzioni salvate in memoria.
●
Puo' accettare dati in ingresso (input)
●
Processare dati in modo aritmetico e/o logico
●
●
Produrre informazioni del processo (output)
salvarle per un futuro riuso
Le quattro operazioni fondamentali sono:
(input, process, output, storage)
Tipologie di Computer
●
Mainframe computer di grandi dimensioni per elaborare
grandi quantita' di dati
●
Network computer dedicati a gestire le
connessioni
con altri computer
●
Personal computer chiamato comunemente Pc che
vengono utilizzati in ambito familiare
●
NoteBook computer portatili.
●
PDA personal digital assistent comunemente chiamati
palmari.
Quando nasce il PC
●
Prendendo spunto dai successi commerciali:
●
Apple II (giugno 1977)
●
Tandy Radio Shack TRS-80 (agosto 1977)
●
Commodore PET (dicembre 1977)
●
Atari 400/800 (1979)
●
Commodore VIC-20 (1980)
●
Pc Ibm (1981)
●
BBC Micro (1981)
●
Sinclair ZX Spectrum (aprile 1982)
●
Commodore 64 (settembre 1982)
●
Apple Macintosh (1984)
●
Atari ST (1985)
●
Commodore Amiga (giugno 1985)
Cosa ci posso fare
●
Intrattenimento (giocare, film, musica, ecc)
●
Navigare in internet
●
Memorizzare informazioni
●
Fare calcoli complessi
●
Creare disegni
●
Comunicare con gli altri (e-mail, chat, ecc)
Hardware / Software
●
●
●
con Hardware si indicano tutti i componenti
fisici del sistema (tastiera, monitor, mouse,
ecc)
con Software si indicano le istruzioni
impartite al computer che fanno svolgere
determinate funzioni (programmi)
Entrambi costituiscono le parti fondamentali
di un Personal Computer
Configurazione base di un Pc
1. Monitor
2. Motherboard
3. Cpu
4. Ram
5. Expansion Card
6. Power supply
7. Optical Drive
8. Hard disk
9. Keyaboard
10.Mouse
Altre periferiche
Unita' Centrale
●
CPU (Central Processor Unit)
●
E' la responsabile di tutto il sistema
(il direttore dell'orchestra)
●
Interpreta le istruzioni (programmi)
●
Si differenziano per la velocita' di elaborazione (Mips)
●
Per il consumo (Watt)
●
Per la quantita' di memoria interna di supporto (cache)
●
Per le unita' elaborative (4/8 Cpu su singolo chip)
Memoria Primaria
●
●
Sono le memorie che la Cpu accede in modo
diretto. (accesso veloce)
Ram
(E' usata per mantenere i dati durante l'elaborazione)
●
Rom, Eprom, Flash
(mantengono le istruzioni basi o piu' frequenti, Bios)
Unita' di misura
●
Unità
simbolo
equivale a ...
ovvero a
●
byte
B
8 bit
un carattere alfanumerico
●
kilobyte
kB
1024 byte = 2^10 byte
un terzo di pagina di testo
●
megabyte MB 1 048 576 byte = 2^20 byte
circa 300 pagine di testo
●
gigabyte
GB
1 073 741 824 byte = 2^30 byte
circa 300 000 pagine di testo
●
terabyte
TB
1 048 576 megabyte = 2^40 byte circa 300 milioni di pagine di testo
Rom, Eprom, Flash
●
Read Only Memory
(memoria a solo lettura)
●
Intese come memorie
non volatili
(in assenza di alimentazione
mantengono i dati)
Ram
●
Random Access Memory
●
Intese come memorie volatili
(in assenza di alimentazione perdono i dati)
Tipologie di Ram
●
S IMM Single (Sided Inline Memomy Module) package 30 o 72
tempi di accesso non inferiori a 50-60nS
L'identificazione della velocita' di accesso e data solitamente dalle utlime cifre della
sigla xxxx-yyyy-xx-xx-60 o 6. (bus a 32bit su Cpu a 64 vanno sempre a coppie)
●
●
DIMM Double (Sided Inline Memory Module o SDRAM 168 pin)
le più diffuse: PC66, PC100, PC133. (bus a 64bit)
R IMM Rambus (Inline Memory Module o RDRAM [ad alte prestazioni])
hanno un canale dati a(16bit) ma molto più veloce(800Mhz)
Per realizzare ram ancora piu' veloci si e' pensato di raddoppiare
l'accesso sfruttando i 2 fronti del clock invece di raddopiare la
frequenza.
●
●
(Double Data R ate S ynchronous Dynamic R andom Acces s Memory)
DDR hanno 184 pin 2.5V
DDR -II hanno 240 pin 1,8V
DDR -III hanno pin 240 pin 1,5V (di1,5GBps.
(prefetch 2)
(prefetch 4)
(prefetch 8)
Confronto DDR-2 e DDR-3
●
Memoria
Standard
Clock
Freq.I/O Velocità
Banda: 1ch
2ch
●
DDR2 667
PC2-5300
166 MHz 333 MHz 667 MT/s
5,3 GB/s
10,6 GB/s
●
DDR2 800
PC2-6400
200 MHz 400 MHz 800 MT/s
6,4 GB/s
12,8 GB/s
●
DDR3 800
PC2-6400
100 MHz 400 MHz 800 MT/s
6,4 GB/s
12,8 GB/s
●
DDR2 1066
PC2-8500
133 MHz 533 MHz 1066 MT/s
8,5 GB/s
17,0 GB/s
●
DDR3 1066
PC2-8500
133 MHz 533 MHz 1066 MT/s
8,5 GB/s
17,0 GB/s
●
DDR3 1333
PC2-10600
166 MHz 667 MHz 1333 MT/s
10,6 GB/s
21,2 GB/s
●
DDR3 1600
PC2-12800
200 MHz 800 MHz 1600 MT/s
12,8 GB/s
25,6 GB/s
Memorie Secondarie
●
●
●
●
E' la memoria che la Cpu accede in modo
indiretto. (accesso piu' lento)
I dati passano attraverso dei canali
(Input/Output)
I dati memorizzati non sono in uso continuo
(elaborati continuamente)
Le memorie secondarie sono sempre di tipo
non volatile
(i dati permangono in assenza di alimentazione)
Floppy
●
Sono dischi flessibili
con bassa capacita'
di memorizzazione
(1.4Mb read/write)
(stanno per scomparire)
Harddisk
●
●
●
E' il principale supporto
di memorizzazione
secondaria.
Alta capacita' di
memorizzazione (500Gb
read/write)
Dimens ioni:
1.8” notebook e iPOD
2.5” notebook
3,5” desktop
●
Interfaccie:
ATA
SATA Serial
SCSI
SAS SerialAttachedSCSI
Cd(650Mb) e Dvd(4.7Gb)
●
Cdrom (read only)
●
Cd-R (one-write)
●
Cd-R/W (read/write)
●
Dvd (read only)
●
Dvd-/+R (one-write)
●
Dvd-/+R/W (read/write)
●
- (1997 Pioneer format)
●
+(2002 Forum format)
Memory Flash
●
Flash memory ne esistono di
diversi tipi le piu' diffuse
attualmento sono:
●
Usb e le Card memory
●
Data Capacity: 1,2,4,8 Gb
Dispositivi di Input/Output
●
●
Il computer per poter comunicare deve poter
acquisire dati in ingresso e ritornare i dati
elaborati in uscita.
Ci sono vari tipi di dispositivi ognuno
specializzato per tipologia.
●
Input (tastiera, mouse, scanner, ecc)
●
Output (monitor, printer, speaker, ecc)
Keyboard
●
●
Si differenziano per tasti specializzati e tipi
connessione
Serve a impartire comandi e a inserire dati,
permettendo il controllo del computer
Mouse
●
Si differenziano per tecnologia e connessioni.
●
Tipi ottici, meccanici
●
Connessione con cavo, senza cavo
●
Permette il controllo di puntamento su 2 assi
Scanner
●
E' un dispositivo che
permette di copiare il
documento immesso
in ingresso.
(sempre presente nei fax
dove legge il documento da
inviare)
Monitor
●
Ormai i monitor piu' diffusi sono di tipo LCD
(Liquid Crystal Display)
●
I vecchi Crt sono ingombranti e pesanti.
(Cathode Ray Tube)
●
Si caratterizzano per le prestazioni:
●
Tempi di risposta (black/white) ms
●
Risoluzione 1024x768 pixel
●
Contrasto e Luminosita'
Stampanti
●
Principalmente sono
2 tipi di tecnologia
che predominano
●
Inkjet, Laser
●
Risoluzione (dpi 1200)
●
Velocita' di stampa (ppm)
●
Bianco e Nero o Colori
Speaker
●
●
Diffusori acustici
Convertono il segnale
elettrico attraverso un
trasduttore meccanico in
suono.
Proviamo ad aprire un Pc
●
●
●
●
●
Innanzi tutto ci troveremo davanti a un mobiletto (case in inglese)
ne esistono di vari tipi:
Desktop (che si sviluppa orizzontalmente)
Mini Tower (come dice il nome è una torre piccola sviluppato verticalmente)
solitamente ha:
2 slot da 5"1/4 (per cd rom o per i vecchi dischetti)
1 slot da 3"1/2
Midi Tower (come sopra ma essendo più alto ha maggiore spazio all'interno)
solitamente ha:
3 slot da 5"1/4 (per cd rom o per i vecchi dischetti)
2 slot da 3"1/2
High Tower (utilizzata soprattutto per i server)
come sopra ma piu' robusta.
Vista interna di un cabinet
Scheda madre (MotherBoard)
●
●
All'interno del cabinet troviamo la scheda madre. Può essere posizionata orizzontalmente
(nei desktop) o verticalmente (nei tower). A questo componente fondamentale si
collegano tutti gli altri accessori del computer.
Nei nuovi Pc raggruppa quasi l' 80% dell'hardware che lo compone.
Sono caratterizzate dai Chipset che la compongono. Essi sono i responsabili della
gestione di tutti i segnali di ingresso e uscita di ogni singolo componente.
Le schede si sono evolute in vari formati in dipendenza della loro dimensione.
Tipologia di MotherBoard
●
PC/XT
Il formato originale creato da IBM per il suo primo personal computer
AT
Formato popolare usato soprattutto il 386
Baby AT Il successore IBM del formato AT.
ATX
Nato a partire dal Baby AT, a tutt'oggi il formato di scheda madre più comune.
ETX
Usato nei sistemi embedded e nei computer monoscheda.
Mini-ATX Quasi identico all'ATX, ma leggermente più piccolo.
MicroATX Un ATX ridotto, con tre soli slot di espansione PCI o PCI express.
FlexATX Una variante di microATX
LPX
Permette di usare case più sottili.
Mini LPX Un sottoinsieme delle specifiche LPX.
NLX
Un tipo di formato a basso profilo.
BTX
Uno standard proposto da Intel come possibile successore dell'ATX.
microBTX
picoBTX Sottoinsiemi più piccoli del BTX.
Mini-ITX Introdotto da VIA e pensato per thin client, chioschi elettronici e set-top box.
Nano-ITX Formato ancora piu' piccolo utilizza processori Via C7 o Eden. 12x12cm
Pico-ITX Formato ancora piu' piccolo utilizza processori Via C7 o Eden. 10x7,2cm.
WTX
Un formato grande ideato per schede madri di server e workstation
Il Bios (Basic Input Output System)
●
●
●
●
●
All'interno della motherBoard troviamo una memoria tipicamente
riscrivibile (una volta Eeprom adesso Flash) dove sono contenute le
istruzione primarie per avviare il sistema operativo e configurare
l'hardware.
Per accedere al bios di solito si deve premere uno o piu' tasti nei primi
secondi dopo aver acceso il sistema. (es: F1)
Una volta entrati ci si trova di fronte ad una schermata in modalita'
semigrafica (testuale) che permette di decidere la configurazione e le
modalita' di avvio del sistema.
Esistono vari bios uno dei piu' diffusi si chiama Award
Ultimamente le grosse aziende tendono a farsi il proprio bios e a limitare
la configurabilita'.
Slot di espansione
●
●
A secondo della marca e del modello della propria motherboard
possono essere presenti un numero variabile di slot
Ne esistono vari tipi:
ISA(1): sono di colore nero.
(ormai stanno scomparendo)
PCI(2): sono di colore bianco.
(sostituiscono gli Isa)
VESA: schede video di tipo vecchio.
AGP(3): di colore nero
(schede video)
SLOT ONE(8,9): (CPU)
SCHEDA MADRE ATX
(biprocessore)
Piastra madre
Nuova Scheda Madre
●
●
●
●
●
Diamo un'occhiata ad una scheda di recente fabbricazione per vedere
come cambiano velocemente le cose ( Asus P5E3 Deluxe)
Intel Socket
LGA 775
(Core duo)
Sistema pipe di
raffreddamento
Slot di espansione
pci Express
Connettori eSata,
coassiali, ottici,
fireWire
Particolari della MB
●
Particolari della MB
●
Connessioni
●
●
Per comunicare col mondo esterno il Pc usa
dei connettori standard
Porte PS/2 usata per connettere la tastiera e il mouse.
Colorata in modo da evitare l'incrocio dei cavi di
colegamento
●
Porte Usb usate per connettere tastiere, mouse
stampanti, modem, sono le piu' diffuse e tra le piu' veloci.
●
Porte Seriali stanno scomparendo usate in passato per
mouse, modem, ecc. Sostituite dalle Usb piu' veloci.
●
Porte Parallele usate per connettere le stampanti.
Anche queste vengono sostituite dalle Usb
Connessioni
●
Porte video (VGA, Hdmi) connessioni ai monitor
●
Porte game per collegare il joystick o altre periferiche di
puntamento
●
Porte Audio (jack) sono utilizzate per collegamenti ad
altoparlanti, microfoni, ecc.
●
Porte Ethernet
connessioni di rete.
●
Porte Firewire
connessione veloce per video,
telecamere, ecc
Connessioni
Le nuove Connessioni
●
A partire da sinistra, troviamo:
PS2 per tastiera, due USB
Ottico e coassiale audio
LAN e USB
FireWire ed eSata
LAN e USB
Audio.
Sata
●
Sono le nuove connessioni seriali punto-punto
Pata
●
Le nuove connessioni parallele (gestisce 2 dispositivi)
il cavo e dotato di tre connettori, uno blu, uno nero e uno grigio
blu deve essere connesso alla MB
nero e' il dispositivo master
grigio e' il dispositivo slave
●
Scheda Audio
●
Standard PC99
Arancione
uscita digitale S/DIF o
subwoofer
Azzurro
line-in entrata analogica
Rosa
entrata microfono
Verde
uscita analogica
Oro
midi/game
Marrone
altoparlante destro a sinistro
Schede Video
●
●
Una scheda grafica si differenzia per la potenza di elaborazione e per la
memoria veloce che detiene a bordo.
Questo rincorrere di prestazioni ha portato a diversi standard di
connessione:
Bus
ISA XT
ISA AT
MCA
EISA
VESA
PCI
AGP 1x
AGP 2x
AGP 4x
AGP 8x
PCIe x1
PCIe x4
PCIe x8
PCIe x16
(bits)
8
16
32
32
32
32/64
32
32
32
32
1*32
1*32
1*32
1*32
Clock (MHz)
4,77
8,33
10
8,33
40
33/100
66
133
266
533
25 / 50
25 / 50
25 / 50
25 / 50
Banda (MB/s)
8
16
20
32
160
132/800
264
528
1000
2000
100 / 200
400 / 800
800 / 1600
1600 / 3200
Trasferimento
parallelo
parallelo
parallelo
parallelo
parallelo
parallelo
parallelo
parallelo
parallelo
parallelo
seriale
seriale
seriale
seriale
Connessioni di scheda
●
Bus Isa
Bus Pci
Bus Agp
Bus PciExpress
Le connessioni verso il Monitor
●
Uscita VGA (D-Sub)
●
Uscita DVI (uscita digitale)
●
Video compisito
●
S-Video (anche conosciuto come S-VHS)
●
HDMI (audio e video nello steso cavo)
I maggiori produttori
●
Intel
produce solamente soluzioni integrate nelle quali la GPU è integrata nel
chipset direttamente sulla scheda madre del computer.
●
ATI Technologies
con le serie Radeon, Radeon X, Radeon HD e FireGl
●
nVidia Corporation
con le serie GeForce, GeForce FX e la serie Quadro
Le nuove frontiere
●
Dischi a stato solido SSD
●
●
●
Un disco a stato solido è un hard disk privo di parti in movimento.
Gli SSD sono quindi più robusti e, potenzialmente, più efficienti.
Sono anche in grado di offrire accessi praticamente istantanei
a differenza dei dischi convenzionali che hanno bisogno di un po' di
tempo per muovere le testine e far girare i piatti magnetici.
Un disco di 2 anni orsono modello Samsung, raggiungeva una velocità
di trasferimento dati di 50 MB/sec, la stessa velocità offerta da dischi da
2.5" convenzionali, ma consumava metà dell'energia.
prestazioni migliori del 175x
Intel ha annunciato all'IDF di agosto che vuole raggiungere una velocità
in lettura di 250 MB/sec, con tempi di accesso pari a 0.085 ms, il tutto
abbinato a un consumo energetico bassissimo.