COMPUTER
CHE COS’È?
Il computer (o elaboratore) è una macchina
calcolatrice in grado di eseguire automaticamente
sequenze di istruzioni sui dati in ingresso (input) e
di restituire i risultati di tali operazioni in uscita
(output) in seguito ad un processo di elaborazione.
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VEDIAMO ORA QUALI SONO LE
PARTI PRINCIPALI DI UN COMPUTER
Un calcolatore è formato
da molti componenti:
primo tra tutti è il
microprocessore che è il
cervello e l’anima del
computer. Questo
funzione secondo lo
schema di Von
Neumann di un sistema
a microprocessore.
Microprocessore (µP)
 ALU: svolge i calcoli
 CU: controlla i calcoli
 Registri: permettono
di memorizzare parte
delle informazioni
elaborate dai due
precedenti
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VEDIAMO COME FUNZIONA UN
MICROPROCESSORE
µP
Memorie
centrali
ALU
Memorie
di massa
CU
Reg.
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PRIMA DI TUTTO COMINCIAMO DALLO SCHEMA
DI VON NEUMANN
Questo permette il funzionamento di tutti i sistemi
a microprocessore.
Memoria
di massa
Dati
input
µP
Memoria
centrale
Dati
output
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MEMORIE CENTRALI
Le memorie centrali sono di due tipi: volatili (o ad
accesso casuale) e non cancellabili (che come si
vedrà oggi si possono cancellare e riscrivere).
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MEMORIE VOLATILI
Le memorie volatili sono le memorie RAM (Random
Access Memory): questa è una memoria permette
un accesso veloce a tutte le locazioni di memoria,
cioè quelle unità in cui si va a memorizzare un
byte, questo è l’insieme di 8 bit che sarebbero «gli 0
e gli 1» che permettono al computer di eseguire
moltissime operazioni.
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A COSA SERVE?
Le memorie RAM servono per memorizzare in
maniera rapidissima programmi o informazioni
necessarie al computer nell’immediato.
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MEMORIE MRAM
Le memorie MRAM sono delle memorie ad accesso
casuale che sfruttano una tecnologia di tipo
magnetico. Sono però meno veloci rispetto alle
sorelle, i produttori sono però convinti che i benefici
di queste memorie siano così significativi da
garantire, in futuro, un’adozione diffusa in ogni
campo applicativo.
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MEMORIE AD ACCESSO CASUALE DI TIPO
DINAMICO E STATICO
Esistono 2 tipi di memorie RAM che si classificano
in base alla tecnologia con cui sono prodotte. Sono
di tipo statico (SRAM) e di tipo dinamico (DRAM);
vedremo nelle prossime diapositive come
funzionano.
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STATIC RAM
Sono delle memorie ad accesso casuale, la loro sigla
è SRAM; hanno una complessità costruttiva
maggiore rispetto a quelle dinamiche ma sono più
veloci una volta memorizzate le informazioni non
devono spendere altra energia per mantenerle.
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DYNAMIC RAM
Sono memorie ad accesso casuale, la loro sigla è
DRAM, costano meno delle statiche ma sono più
lente e hanno bisogno di fare un operazione di
refresh perché per memorizzare le informazioni usa
dei micro condensatori che perdono la carica dopo
un po’ di tempo e bisogna ricaricarli effettuando
questa operazione.
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MEMORIE DI SOLA LETTURA
Le memorie di sola lettura sono le ROM: queste
sono quelle che contengono programmi
fondamentali per il funzionamento di un computer
come il sistema operativo. Durante gli anni hanno
subito una forte evoluzione che vedremo nella
diapositiva successiva.
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EVOLUZIONE DELLE MEMORIE ROM
ROM (read only memory): memorie di sola lettura,
le informazioni sono state scritte al momento della
costruzione e non si possono ne cambiare ne
cancellare durante la sua vita.
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PROM
La prima evoluzione della ROM è stata la PROM
(programmable read only memory), cioè le memorie
che possono essere programmate successivamente
alla realizzazione.
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EPROM
Un evoluzione delle PROM sono le EPROM
(erasable programmable read only memory): sono
memorie che si possono riprogrammare e cancellare
grazie alla luce di Wood di cui si parlerà in seguito.
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EEPROM
L’ultima evoluzione delle memorie ROM oggi
conosciuta è l’EEPROM (electrical erasable
programmable read only memory): anche chiamata
memoria flash, cioè quelle memorie che si possono
cancellare e riscrivere elettricamente. Sono
diventate memorie di massa perché occupano meno
spazio fisico, sono più resistenti e hanno una
velocità di accesso superiore rispetto a quella di un
hard disk.
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PER RIASSUMERE
Memorie
centrali
RAM
ROM
Dynamic
RAM
PROM
Static
RAM
EPROM
MRAM
EEPROM
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LUCE DI WOOD
Per Lampada di Wood o luce nera (Luce di Wood o
Black light) si intende una sorgente luminosa che
emette radiazioni elettromagnetiche
prevalentemente nella gamma degli ultravioletti e,
in misura trascurabile, nel campo della luce
visibile. In molti campi la Lampada di Wood è
anche detta semplicemente "lampada UV".
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REALIZZAZIONE
Una lampada di Wood può essere realizzata con gli
stessi processi di costruzione di una lampada
fluorescente, con la differenza che il vetro del tubo non è
rivestito internamente con polvere fluorescente, ma può
essere o colorato di blu o viola scuro tramite ossido di
nichel, oppure totalmente nero. Il suddetto vetro è
chiamato vetro di Wood. Se il vetro è colorato, ma
comunque trasparente, gli ultravioletti che possono
essere dannosi sono bloccati, ma viene fatta passare un
po' di luce visibile per capire se la lampada è in funzione
o no; un vetro totalmente nero, invece, non lascia
passare neanche la luce visibile e non vi è modo di
capire se la lampada stia funzionando, se non tramite il
fenomeno della fluorescenza nei pressi di essa.
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MEMORIE DI MASSA
Le memorie di massa servono per memorizzare
informazioni che vogliamo memorizzare il modo
permanente; queste possono essere programmi,
dati, file, ecc.
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HARD DISK
La più tipica memoria di massa è l’hard disk: uno o più
piatti rigidi in alluminio montati su un perno rotante
con sparso sopra un materiale ferromagnetico (come ad
esempio polvere di ferro); una testina si muove
parallelamente ai piatti in modo radiale, questa ha una
bobina che permette di creare un campo magnetico
intorno, riesce così a orientale la polvere ferromagnetica
sparsa sui dischi in modo che essi si orientino in modo
N-S o S-N (Nord-Sud e Sud-Nord), se attribuiamo a
questi un valore logico 0 o 1 possiamo memorizzare
delle informazioni.
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COME MEMORIZZA I DATI?
Prima di cominciare a memorizzare i dati bisogna
fare un operazione di formattazione cioè dividere il
disco in tracce (righe concentriche) e settori
(spicchi), dallo spazio che questi formano si creano
delle aree chiamate cluster (blocco). Un file
memorizzato potrà occupare più cluster.
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ESISTE SOLO L’HARD DISK COME MEMORIA DI
MASSA?
No. Esistono molte altre memorie di massa; una tra
le più comuni è la memoria flash: questa è una
memoria che è diventata la memoria di tutti i
cellulari, macchine fotografiche, lettori mp3, e altri
dispositivi portatili di piccole dimensioni. Questa
memoria fa parte delle unità allo stato solido;
stanno diventando sempre più comuni sul mercato;
la Apple le usa per i suoi computer e si trovano
memorie esterne costruite con questa tecnologia
(anche se vengono chiamati generalmente hard
disk).
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MA QUANTO COSTANO?
Il prezzo di queste memorie è poco meno di 1€/Gb
perciò una memoria da un terabyte costerà poco
meno di 1000€. La tecnologia con cui sono costruite
è la stessa di quella delle chiavette USB che è
anche la stessa dei microprocessori.
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COME SI SPOSTANO LE INFORMAZIONI?
Le informazioni si spostano da un componente ad
un altro grazie hai bus: questi sono dei
raggruppamenti di fili paralleli che si possono
classificare in base a cosa trasportano come
vedremo nella prossima diapositiva.
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BUS





Alimentazione: sono i bus che trasportano la corrente
di alimentazione necessaria a ogni componente per
funzionare
Dati: sono i bus che trasportano i dati necessari hai
vari componenti
Controllo
Clock: sono i bus che trasportano un segnale che «da il
tempo» per sincronizzare tutte le varie parti di un
sistema (se ne parlerà meglio dopo)
Indirizzo: sono i bus che trasportano gli indirizzi cioè
dove sono allocati dei dati.
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CLOCK
È una componente hardware composta da un
cristallo al quarzo oscillante che da un segnale il
quale permette a tutte le parti del computer di
essere sincronizzate del ricevere o inviare dei dati.
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TIPO DI TRASMISSIONE
La trasmissione di informazioni può essere di due
tipi:
- Trasmissione seriale
- Trasmissione parallela
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TRASMISSIONE PARALLELA
La trasmissione delle informazioni può avvenire
tramite più fili e quindi in modo parallelo. Un
esempio possono essere i bus visti in precedenza
oppure la presa scart delle televisioni.
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TRASMISSIONE SERIALE
La trasmissione seriale è un modo per trasportare
delle informazioni in modo seriale e cioè una dietro
l’altra. Questa è più lenta rispetto a quella
parallela perché le informazioni devono essere
serializzate e cioè devono passare una alla volta. La
trasmissione seriale è molto comune, basti pensare
all’USB che è la più comune oggi.
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USB
USB (Universal Serial Bus) è la più tipica trasmissione
seriale. Al contrario di quanto si possa pensare, non c’è
un solo tipo di porta USB ma sono ben 6:
- USB di tipo A
-
USB di tipo B
-
Mini-USB di tipo A
-
Mini-USB di tipo B
-
Micro-USB di tipo A
-
Micro-USB di tipo B
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STORIA DELL’USB
L’USB è stato lanciato sul mercato nel gennaio del
1996 e da allora ha sempre aumentato la velocità di
trasmissione delle informazioni facendo passi da
gigante in pochi anni.
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TIPI DI USB NELLA STORIA
Il primo USB era il vecchio e lentissimo 1.0.
L’evoluzione fu l’USB 1.1 nel gennaio del 1998 che è 8
volte maggiore del 1.0.
Un ulteriore passo avanti fu l’USB 2.0 nell’aprile del
2000 che aveva una velocità 40 volte maggiore al
vecchio 1.1; ad oggi è ancora la più utilizzata.
La versione migliore fino ad oggi è l’USB 3.0 nato nel
settembre del 2007, ha una velocità che è decuplicata
rispetto all’2.0.
Da quando è nato, l’USB, è diventato 3’200 più veloce.
Tutto questo nel giro di 9 anni.
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VELOCITÀ DELLE PORTE USB
USB 1.0
USB 1.1
USB 2.0
USB 3.0
1,5 Mbit/s
12 Mbit/s
4.8 Gbit/s
0,1875
Mb/s
1.5 Mb/s
480 Mbit/s
(280 Mbit/s
effettivi)
60 Mb/s (35
Mb/s effettivi)
600 Mb/s
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MINI-USB
I connettori mini-USB sono utilizzati per dispositivi
di dimensioni medie (dischi esterni, palmari,
navigatori satellitari, lettori audio (cd, mp3), lettori
ottici, ecc.).
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MICRO-USB PER CARICARE
I CELLULARI
Il connettore micro-USB è stato scelto da alcune delle
maggiori aziende di telefonia cellulare del mondo per
diventare il connettore standard che dal 2011 è presente
su tutti i telefoni cellulari del mondo. È stata l'Unione
europea a chiederlo al fine di ridurre l'inquinamento
elettronico (l'esistenza di decine di caricatori diversi
obbliga chi intende cambiare cellulare a buttare via
anche il relativo caricabatteria, essendo nella maggior
parte dei casi incompatibile con il nuovo telefono), senza
contare però che ogni caricabatteria dà tensioni e
correnti differenti in uscita.
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WIRELESS USB
La wireless USB o abbreviato WUSB è
un'estensione senza fili per l'USB dotata di elevata
ampiezza di banda, a corto raggio che combina la
velocità dei dispositivi USB 2.0 con la praticità
della tecnologia wireless. Ha una banda passante
teorica (vedremo nella prossima diapositiva che
cos’è) di 480Mbit/s fino alla distanza di 3 metri e
110Mbit/s fino a 10 metri. Opera tra i 3,1 e i 10,6
GHz di frequenza e diffonde la comunicazione su
tutto lo spettro secondo la modulazione ultra wide
band.
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BANDA PASSANTE
La banda passante è la frequenza massima per il
numero di bit. Più la banda passante è grande e più
le prestazioni sono elevate.
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PARTE SOFTWARE
La parte software è composta dal sistema operativo
e dai programmi applicativi. Parleremo meglio di
questo in seguito.
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SISTEMA OPERATIVO
È un insieme di componenti software, che
garantisce l'operatività di base di un calcolatore,
coordinando e gestendo le risorse hardware di
processamento e memorizzazione e facendo da
interfaccia con l'utente, senza il quale quindi non
sarebbe possibile l'utilizzo del computer stesso e di
altri software più specifici, come applicazioni o
librerie software
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TIPI DI SISTEMI OPERATIVI
Windows
OS X
Linux
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PROGRAMMI APPLICATIVI
I programmi applicativi sono tutti quei programmi
che permettono di estendere le capacità del
computer. Di solito sono si comprano o si scaricano
gratuitamente ma possono anche essere creati per
mezzo di altri programmi.
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FINE PRESENTAZIONE
A cura di Chesta Simone
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