MODULO 01
Il computer
MODULO 01
Unità didattica 02
Guardiamo dentro alla
“scatola”: l’hardware
In questa lezione impareremo:
a
conoscere le parti che permettono a
un computer di elaborare e di
memorizzare i dati
 che cos’è la CPU
 che cosa sono le memorie RAM, ROM,
cache
 che cosa sono le memorie centrali, di
massa, USB
La scheda madre di un computer
 La
scheda madre è una scheda formata
da chip (circuiti integrati elettronici)
 Contiene l’unità centrale di elaborazione
(CPU), le memorie e gli slot (prese) per
le schede di espansione con le quali
possiamo collegare le periferiche
La scheda madre di un computer
Come ragiona il computer



Un computer è formato da circuiti elettronici in grado di
comprendere soltanto due valori diversi:
 “acceso” o quando passa l’energia elettrica, spento
 “spento” quando non passa
Sono proprio questi due stati (acceso/spento) che
costituiscono l’informazione più elementare che un
computer è in grado di comprendere: tale informazione
prende il nome di bit.
Quando passa corrente il circuito comprende 1, altrimenti
interpreta tale stato come 0.
Come ragiona il computer
 Per
comprendere come funzionano i chip di un
computer consideriamo una lampadina, che può avere
solo due stati: accesa o spenta; se mettiamo insieme
due lampadine affiancate, otteniamo quattro
combinazioni di valori in quanto in questo caso
un’informazione è costituita da 2 bit:
• 1° valore:
• 2° valore:
• 3° valore:
• 4° valore:
spenta, spenta = 00
spenta, accesa = 01
accesa, spenta = 10
accesa, accesa = 11
Come ragiona il computer
 Se
di lampadine ce ne fossero tre invece
di due, avremmo 8 combinazioni diverse,
se fossero quattro le combinazioni
sarebbero 16 ecc. Risulta quindi evidente
che, con più bit a disposizione, si
ottengono più valori
Come ragiona il computer
I
computer utilizzano uno standard di bit
per ogni informazione: 8 bit
 Si ottengono 256 stati diversi
 L’insieme di 8 bit si chiama Byte
 Se un bit può rappresentare solo due stati
(1 e 0), un Byte ne può rappresentare 256
(da 0 a 255)
Come ragiona il computer
I
caratteri alfabetici, i numeri e i caratteri della
punteggiatura (, ; . : - ecc.) vengono memorizzati
nel computer come sequenza di Byte
 La tabella ASCII (American Standard Code for
Information Interchange) contiene per ogni lettera
(a, b, c, … A, B, C, …), numero (1, 2, 3, 4, … 0) o
carattere speciale (%, ?, !, £, $, & …), un relativo
codice, che va da 0 a 255
Come ragiona
il computer

La tabella ASCII
proposta mostra
per ogni
carattere
(colonna azzurra)
il relativo codice
espresso sia in
decimale
(colonna gialla)
che in binario
(colonna bianca)
Le memorie
 Le
memorie presenti in un computer
possono essere suddivise in:
• memorie centrali o principali
• memorie di massa
• memorie USB
Le memorie

Le memorie possiedono una capacità espressa in Byte

Scala di equivalenza:
• 1 Byte equivale a 8 bit;
• 1 “chilo” Byte (1 KByte) equivale a 1024 Byte
• 1 “mega” Byte (1 MByte) equivale a 1024 KByte
• 1 “giga” Byte (1 GByte) equivale a 1024 MByte
• 1 “tera” Byte (1 TByte) equivale a 1024 GByte
• 1 “peta” Byte (1 Pbyte) equivale a 1024 Tbyte
Le memorie
 Scala
•
•
•
•
•
di equivalenza approssimata al Byte:
1 Kbyte equivale a circa 1.000 Byte
1 MByte equivale a circa 1.000.000 (un milione)
Byte
1 GByte equivale a circa 1.000.000.000
(un miliardo) Byte
1 TByte equivale a circa 1.000.000.000.000
(mille miliardi) Byte
1 Pbyte equivale a circa 1.000.000.000.000.000 (un
milione di miliardi) Byte
Le memorie principali
 Vengono
anche chiamate memorie centrali
 Contengono un numero limitato di informazioni
 Si dividono in:
• memoria RAM (Random Access Memory), cioè
memoria ad accesso casuale, consente sia la
scrittura che la lettura dei dati in essa contenuti
• memoria ROM (Read Only Memory), cioè memoria
di sola lettura, consente soltanto la lettura dei dati in
essa contenuti
• memoria cache
Memoria RAM
La RAM (Random Access
Memory) è la memoria che
contiene i dati e i programmi
in corso di esecuzione
 E’ di tipo volatile, significa
che perde il suo contenuto
quando il computer viene
spento

Memoria ROM

La ROM (Read Only memory) è una memoria a sola
lettura. Contiene un programma che permette di
“accendere” il computer, chiamato BIOS (Basic Input
Output System)
Memoria cache




La memoria cache svolge un compito di
memorizzazione temporanea dei dati.
Aiuta la CPU nella comunicazione con la
memoria RAM.
E’ molto più piccola ma
più veloce della RAM,
Quando è necessario
l'accesso ad un dato,
questo dato viene prima
cercato nella cache.
Le memorie di massa
 Le
memorie di massa hanno lo scopo di
conservare i programmi e i dati in modo
permanente
 Le memorie di massa più diffuse sono collocate
all’interno del case (memorie interne)
 Le memorie di massa che possono essere
collegate esternamente al computer, vengono
chiamate memorie esterne
Le memorie di massa
 Le
memorie di massa si presentano in
moltissimi formati, che vanno dai meno
recenti floppy disk fino ai nuovissimi
blu-ray disk. Quasi tutti sono composti
da dischi estraibili, eccezion fatta per i
dischi fissi o dischi rigidi (hard disk)
 Gli strumenti per la lettura e scrittura su
queste memorie si chiamano drive
Le memorie di massa
I Dischi Fissi



Sono collocati all’interno del case
e non sono normalmente estraibili
né visibili dall’esterno
I primi modelli avevano una
capacità di pochi MByte, mentre i
modelli più attuali fino ad alcuni
TByte (1 milione di volte di più!)
Normalmente ogni PC ne contiene
uno solo ma è possibile
aggiungerne anche qualche altro
Le memorie di massa
DVD (Digital Versatile Disk)

Vengono usati soprattutto per memorizzare film in formato
digitale ma possono contenere anche i normali file. Hanno
una capacità che varia da 4,7GB a 17GB

La scrittura dei dati avviene
con uno strumento detto
masterizzatore

Esistono in diversi formati:
Single Side
(singolo lato)
Single Layer (singolo strato)
Double Side (doppio lato)
Double Layer (doppio strato)
Le memorie di massa
CD (Compact Disk)
 Hanno
una capacità di 700MB e si dividono in:
 CD-ROM. La sigla ROM (Read Only Memory)
indica il fatto che i dati, una volta scritti, sono
indelebili e potranno essere soltanto letti
 CD-R. La sigla R (wRitable) indica che sono
scrivibili una sola volta
 CD-RW. La sigla RW (ReWritable) indica che
sono riscrivibili
Le memorie di massa
Floppy Disk


Sono riscrivibili, ma
possono contenere soltanto
1,44MB
Il foro indicato serve per
proteggere il disco da
scrittura nel caso si
volessero preservare dei
dati importanti da
cancellazioni accidentali
Le memorie di massa
Blu-ray Disk



Sono esteticamente del
tutto simili a i CD e ai DVD
Vengono usati soprattutto
per memorizzare film ad
alta definizione
Hanno una capacità che
varia dai 50GB ai 200GB
Le memorie USB
 Rappresentano
una tipologie di memorie
estraibili collegate con la porta USB del
computer
 Le principali sono le seguenti:
• Pen Drive (chiavette)
• Hard Disk USB
Le memorie USB
Pen Drive



Vengono anche chiamate
chiavette
Hanno dimensioni ridotte (come
una piccola penna) che possono
essere collegate per mezzo
della presa USB
Hanno una capacità che varia
da 256MB a 64GB
(in continuo aumento!)
Le memorie USB
Hard disk USB




Sono hard disk collegabili alla
presa USB
Hanno una dimensione maggiore
rispetto alle chiavette.
Sono più lenti delle pen drive ma
molto più capienti
Hanno una capienza nell’ordine
delle centinaia di GB
Il funzionamento di una CPU
 Il
computer funziona grazie ad un programma
 La CPU durante il suo funzionamento, non fa altro che
eseguire le istruzioni di un programma
 Il programma è formato da istruzioni scritte attraverso
un linguaggio apposito, chiamato linguaggio
macchina, composto da istruzioni scritte in forma
binaria
 La CPU è in grado di eseguire miliardi di istruzioni
al secondo e, in base al tipo di istruzione, incarica
altri dispositivi di eseguire alcuni compiti
Il funzionamento di una CPU
 Se
viene impartito al computer il comando
di stampare un documento, la CPU
incarica la periferica di eseguire la
stampa, quindi i dati vengono letti
dall’unità a disco e inviati attraverso il bus
alla periferica desiderata
 L’utente effettua pertanto solo un click e
al resto penserà la CPU
Il funzionamento di una CPU
3)In sintesi:
Attraverso il bus
1)
2)
L’unità
4)
Unadivolta
interno alL’UC
Come ilavrete
controllo
esegue
(UC)
microprocessore
decodificato
ill’UC
notato,
ilnecessario,
compito
incarica,
i
riceve
programma
ilse
comando
programma
l’UC
dell’UC
èdiquello
registri
interni
di
necessario
stampa
aoppure
un a la
incarica
l’unità
cache
e quindi la ALUil di
di
decodificare
documento
effettuare
il dallail
disco
di inviare
memorizzare
programma,
periferica
procedimento
di alla
input
documento
temporaneamente
alcuni
mentre
quello
(mouse
richiesto,
o tastiera).
dati
e di effettuare
idei
stampante,
bus èaritmetico-logici
di farealle
da
calcoli
leggendolo
comunicando
richiesti
dal programma
supporto
alla
istruzione
per
Vediamo ora la
descrizione dei
componenti coinvolti
nell’operazione indicata
nella diapositiva
precedente
periferiche i comandi
trasmissione
istruzione
dalla dei
necessari
dati
memoria
RAM.