Informatica
Lezione 6
Scienze e tecniche psicologiche dello sviluppo e
dell'educazione
Anno accademico: 2005-2006
Architettura dei computer
Un computer deve:

elaborare l’informazione
 usando il processore (Central Processing Unit -
CPU)

memorizzare l’informazione
 usando la memoria principale (RAM)
 usando la memoria secondaria

fare l’input/output dell’informazione
 usando i dispositivi di input/output
Componenti principali di un
computer
Processore
Memoria
principale
Stampante
Periferiche
del calcolatore
Tasteria e monitor
Periferiche di input/output
Unità centrale
Memoria secondaria
Memoria secondaria
La memoria principale non basta (è volatile, costosa)
In grado di memorizzare i programmi e i dati in modo
permanente
È meno costosa che la memoria principale: le
dimensioni della memoria secondaria sono di solito
molto maggiori di quelle della memoria principale
I supporti di memoria secondaria sono più lenti
rispetto alla memoria principale (presenza di
dispositivi meccanici)
Non tutti i supporti di memoria secondaria
permettono l’accesso diretto ai dati

Alcuni permettono solo un accesso sequenziale (per
esempio, nastri magnetici)
Ricordiamo: caricamento del
programma
Quando si “lancia” un programma questo
viene copiato dalla memoria secondaria (di
solito un hard disk) nella memoria principale
Questa operazione si chiama caricamento
del programma e viene eseguita dal
sistema operativo
Ricordiamo: caricamento del
programma
I programmi e i dati risiedono nel memoria
secondaria
Per essere eseguiti (i programmi) e usati (i dati)
vengono copiati nella memoria principale
Il processore è in grado di eseguire le istruzioni di cui
sono composti i programmi
Processore
Stampante
Memoria
principale
Memoria
secondaria
Memoria secondaria
La memoria secondaria deve avere
capacità di memorizzazione permanente
e quindi per la sua si utilizzano
tecnologie basate:

sul magnetismo (tecnologia magnetica)
 dischi magnetici (hard disk e floppy disk)
 nastri magnetici

sull’uso dei raggi laser (tecnologia ottica)
 dischi ottici (CD-ROM, DVD)
Caratteristiche della memoria
secondaria
La memoria principale permette di indirizzare
ogni singola cella (8, 16, 32 o 64 bit)
Mentre nel caso della memoria secondaria le
informazioni sono organizzate in blocchi di
dimensioni più grandi (512 byte, 1 KB, 2 KB)


Si riducono le dimensioni degli indirizzi
Si velocizzano le operazioni di lettura e scrittura
La memoria magnetica
Sfrutta il fenomeno fisico della
polarizzazione
Sul supporto ci sono delle particelle
magnetiche
I due diversi tipi di magnetizzazione (positiva
e negativa) corrispondono alle unità
elementari di informazione (0 e 1)
La testina di lettura/scrittura cambia la
polarizzazione
I dischi magnetici
I dischi magnetici: sono i supporti di
memoria più diffusi
Nel corso delle operazioni i dischi vengono
mantenuti in rotazione a velocità costante e
le informazioni vengono lette e scritte da
testine del tutto simili a quelle utilizzate nelle
cassette audio/video
I dischi magnetici
I dischi sono suddivisi in tracce concentriche
e settori, ogni settore è una fetta di disco

I settori suddividono ogni traccia in porzioni dette
blocchi
Traccia
Testina
Blocco
Settore
I dischi magnetici
La suddivisione della superificie di un
disco in tracce e settori viene detta
formattazione
Il blocco è dunque la minima unità
indirizzabile

Il suo indirizzo è dato da una coppia di
numeri che rappresentano il numero della
traccia e il numero del settore
I dischi magnetici
I dischi magnetici consentono l’accesso diretto


È possibile posizionare direttamente la testina su un
qualunque blocco (noto il numero della traccia e il numero
del settore)
Per effettuare un’operazione di lettura/scrittura la testina
deve “raggiungere” il blocco desiderato
 Il disco gira; la testina sposta solo in senso radiale
I dischi magnetici
piatto
testina
piatti
briaccio
testine
I dischi
magnetici
Hard disk: sono dei dischi che vengono
utilizzati come supporto di memoria
secondaria fisso all’interno del computer

vari GB di memoria
Floppy disk: sono supporti rimovibili

Oggi sono comuni floppy disk da 3,5 pollici di
diametro, capacità 1,44 MB
I dischi magnetici
Se acquistate un computer e vi dicono
che ha un hard disk di 20 GB vi stanno
specificando le dimensioni della sua
memoria di massa
All’aumentare della capacità di memoria
di massa, aumenterà il numero di
programmi e documenti che potete
conservare nel vostro computer
La memoria ottica
Usa il raggio laser e sfrutta la
riflessione della luce

Il raggio laser viene riflesso in modo
diverso da superfici diverse, e si può
pensare di utilizzare delle superfici con dei
piccolissimi forellini
 Ogni unità di superficie può essere forata o non
forata
 L’informazione viene letta guardando la
riflessione del raggio laser
La memoria ottica
1
0
1
0
0
1
0
0
1
La memoria ottica
1
0
0 1
I dischi ottici
CD-ROM (CD-ROM ovvero Compact Disk Read
Only Memory): consentono solamente
operazioni di lettura


Poiché la scrittura è un’operazione che richiede
delle modifiche fisiche del disco
Vengono usati solitamente per la distribuzione dei
programmi e come archivi di informazioni che non
devono essere modificate
CD-R: possono essere scrivibile una sola volta
CD-RW: riscrivibili; basati su più strati di
materiale
I dischi ottici
Hanno un capacità di memorizzazione
superiore rispetto ai dischi magnetici
estraibile

Normalmente 650 MB - 700 MB
Hanno costo inferiore rispetto ai dischi
magnetici, sono più affidabili e difficili
da rovinare
Memory card/USB flash drive
Diffusi in vari formati e con vari nomi
(memory card, compact flash, memory
pen, memory stick, USB flash drive,
USB stick, …)
Nati del mondo delle immagini digitali
(per fotocamere e telecamere) come
supporto interno estraibile
Medie dimensioni: normalmente 64 MB
– 1 GB
USB flash drive, USB stick: utilizzabile
sulle porte USB di un personal
computer
Più veloce dei floppy disk, e facilmente
trasportabili
Unità di misura
Floppy disk da 3,5 pollici di diametro, capacità
1.44 MB
Dischetti ad alta capacità, Iomega Zip (100 –
750 MB), LS-120 (120 MB)
Memory card/USB flash drive: 64 MB – 1 GB
Hard disk, vari GB di memoria
CD-ROM, 650 MB - 700 MB
DVD, da 4.7 fino a 17 GB di memoria
Nastri magnetici, usati solo per funzioni di
backup
Aumenta la capacità memorizzazione
byte
Registri
KB
Mem. cache
MB
Mem. centrale
GB
Dischi magnetici
e/o ottici
>10 GB
Nastri magnetici
100*picosecondi
nanosecondi
10*nanosecondi
microsecondo/
millisecondi
10*millisecondi
Aumenta la velocità di accesso
Architettura dei computer
Un computer deve:

elaborare l’informazione
 usando il processore (Central Processing Unit -
CPU)

memorizzare l’informazione
 usando la memoria principale (RAM)
 usando la memoria secondaria

fare l’input/output dell’informazione
 usando i dispositivi di input/output
Componenti principali di un
computer
Processore
Memoria
principale
Stampante
Periferiche
del calcolatore
Tasteria e monitor
Periferiche di input/output
Unità centrale
Memoria secondaria
I dispositivi di input/output
Per realizzare l’interazione
uomo-macchina, sono
necessari i dispositivi di
input/output
La loro funzione primaria è
quella di consentire …


l’immissione dei dati
all’interno del computer
(input) o
l’uscita dei dati dal computer
(output)
I dispositivi di input/output
Solitamente hanno limitato autonomia
rispetto al processore centrale
Si collegano alle porte (o interfacce) del
computer


Ad alto livello le porte sono le “prese” cui si
connettono i dispositivi
Ne esistono di tipi diversi a seconda del
tipo di collegamento e della velocità di
trasmissione (esempio: porta USB)
I dispositivi di input/output
Input:






Tastiera
Mouse (e altri strumenti
di puntamento)
Scanner
Microfono
Macchine fotografia e
telecamera digitale
Lettori di codici a barre
Input/output:


Touchscreen
Modem
Output:



Videoterminale
Stampante
Casse acustiche
I dispositivi di input/output
Operano in modo asincrono rispetto al
processore (ne sono “schiavi”)



Si parla di gestione master-slave: è il processore
che deve coordinare le attività di tutti i dispositivi
(Input) Il processore non è in grado di prevedere
e di controllare il momento in cui un dato di input
sarà a disposizione
(Output) Il processore non può prevedere il
momento in cui un dispositivo in output avrà
terminato di produrre i dati in uscita
I dispositivi di input/output
Un dispositivo di input deve avvertire il
processore quando un dato di input è
disponibile
Un dispositivo di output deve avvertire il
processore quando ha terminato di produrre
dati in uscita
Al termine di ogni operazione i dispositivi
inviano al processore un segnale, detto
interrupt, che indica che il dispositivo ha
bisogno di attenzione
I dispositivi di input/output
Ad ogni ciclo di clock, il processore verifica se
sono arrivati dei segnali di interrupt da parte
dei dispositivi


Se sono arrivati dei segnali, il processore va ad
eseguire le operazioni di gestione dei dispositivi
che hanno richiesto l’attenzione
Se non sono arrivati dei segnali, il processore
continua ad eseguire il programma corrente