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
