La struttura di un
computer
Prima parte
Un computer si compone di diverse
parti
Esse possono essere
schematizzate secondo il seguente
schema
La CPU
 Il
cuore del computer è la CPU (Central
Processing Unit) che costituisce il
dispositivo in cui avvengono realmente le
elaborazioni dei segnali
 Essa è integrata cioè miniaturizzata in un
dispositivo detto microprocessore delle
dimensioni di pochi centimetri
E’ l’equivalente di quello che
costituisce il cervello per un uomo
Come l’uomo anche il computer ha bisogno di
qualcosa che gli consenta di ricordare informazioni
Se non fosse in grado di ricordare l’uomo non sarebbe
capace di eseguire nemmeno i compiti più semplici.
Non saprebbe nemmeno di essere in grado di farlo
 Anche
un computer ha bisogno in ogni
momento di poter ricordare : i programmi
(quello che sa fare) e i dati (le informazioni
su cui sta lavorando)
 Nell’uomo
la memoria risiede in una parte
del cervello
 Ne computer la memoria risiede in
dispositivi appositi
 Esistono
diversi tipi di memorie nel
computer
 La prima distinzione è fra memoria
principale e memorie di massa
 La memoria principale o memoria centrale
è la memoria in cui risiedono dati e
programmi che il computer sta utilizzando

immaginate ad esempio di dover svolgere un
compito che sia descritto in un manuale
 Per assolvere a questo compito dovete prima
fare in modo che le informazioni passino nella
vostra mente per poter essere utilizzate
 Finché
le informazioni non risiedono nella
vostra mente sono inutilizzabili
 Libri,
appunti, dischetti, intere biblioteche
sono soltanto strumenti per conservare le
informazioni in modo da non dimenticarle
come una sorta di magazzino
 In
maniera analoga la memoria centrale di
un computer ha bisogno di un magazzino
in cui siano immagazzinati i dati che
bisogna acquisire per intraprendere un
compito
 Questo
per due motivi
 Il primo è che la memoria centrale è
volatile: questo aggettivo significa che
essa perde le informazioni, le dimentica,
quando si spegne il computer
 Il
secondo motivo è che la memoria
centrale è costosa per cui non può avere
dimensioni illimitate e occorrono sisemi di
memorizzazione meno costosi è di
capacità molto più elevata
 Questi sono le cosiddette memorie di
massa
 Esempio
tipico di memoria di massa è
l’hard disk
 La
memoria centrale installata su un
normale PC arriva al massimo a 6 giga
cioè 6 miliardi di byte
 Un hard disk può arrivare tranquillamente
al terabyte cioè mille miliardi di byte
 Una
euro
ram da 2 giga può costarci circa 50
 Se
volessimo creare una memoria
centrale da 1 terabyte avremmo bisogno
di 500 di queste memorie per un totale di
25000 euro
 Invece
possiamo trovare, ad esempio,
hard disk esterni da 2 tera a poco più di
100 euro
 Perché
la memoria centrale si chiama
RAM?
 Il termine è una sigla di parole inglesi
 Random
 Access
 Memory
 Che significa letteralmente memoria ad
accesso casuale
 Ma
cosa significa casuale?
 Dovete
immaginare una memoria ram
come se fosse una cassettiera
 Ogni
cassetto (prende il nome esatto di
locazione di memoria) contiene un byte di
dati
 Ogni cassetto è identificato da un numero
che costituisce il suo indirizzo
 Non vi possono essere due cassetti con lo
stesso indirizzo
 Un
altro esempio sono le case di una
strada
 Ogni
casa contiene un’informazione
 Ogni casa è identificata da un suo
indirizzo
 Non ci possono essere due case allo
stesso indirizzo
 Il microprocessore quando ha bisogno di
un’informazione apre un cassetto o entra
in una casa
 Il termine casuale non significa che lo fa a
caso ma che può accedere liberamente
all’indirizzo che gli serve
 Inoltre
il tempo che si impiega ad
accedere ad una locazione è indipendente
dalla locazione scelta: è sempre lo stesso
 Per
capire meglio consideriamo l’esempio
di una memoria non casuale
 Un buon esempio è la videocassetta
 In
essa per vedere una certa scena di un
film dovete per forza far scorrere il nastro
fino al punto che vi interessa
 Si dice che è ad accesso sequenziale
 Perché dovete prima passare attraverso
tutta la sequenza dei dati precedenti prima
di arrivare al dato che vi interessa
 Il tempo necessario per raggiungere il dato
che vi interessa dipende dalla posizione
che esso occupa nel nastro: non è sempre
lo stesso
I
primi computer utilizzavano proprio unità
a nastro per memorizzare i dati
È
quindi per un fatto storico che le
memorie elettroniche vengono chiamate
RAM
 Infatti
oggi sia la RAM, sia gli hard disk,
sia dvd e cd, sia le pen drive sono ad
accesso casuale
 Sono
tuttavia ancora molto diffusi sistemi
di backup dei dati (che servono a fare
copie di protezione dei dati) basati su
nastro
 Dal
punto di vista tecnico le RAM sono
circuiti integrati in cui sono miniaturizzati
milioni di transistor
 Abbiamo le ram dinamiche o DRAM in cui
i transistor sono accoppiati a dei
condensatori miniaturizzati
 I condensatori sono oggetti capaci di
accumulare elettroni
 Possiamo
immaginare il condensatore
come un secchio che accumula acuqa e il
transistor come il rubinetto che decide se
debba riempirsi o meno
 Se
il secchio è riempito vuol dire che è
memorizzato il bit 1
 Se il secchio è vuoto è memorizzato il bit 0
 Questi secchi hanno però delle perdite per
cui ad intervalli regolari bisogna
rinfrescare il contenuto della memoria
 Questo processo avviene migliaia di volte
al secondo
 Vi sono poi le memorie statiche che non
perdono i dati e quindi non vanno
rinfrescate
 Le
memorie di massa come dicevamo
sono destinate a conservare grandi
quantità di dati necessari al computer
anche quando questo è spento.
 Principalmente parliamo di hard disk
 Un hard disk è costituito da una serie di
dischi su cui è depositato del materiale
magnetico. Su questo materiale una
testina che crea un campo magnetico
registra i bit 0 ed 1
 Per
aumentare la capacità del hard disk vi
sono molti dischi montati in colonna
 Per
permettere il recupero dei dati, queste
superfici magnetiche debbono avere
un’organizzazione che permetta di avere
dei punti di riferimento fatta di tracce,
settori e cluster (gruppi di settori)
Struttura della superficie di un piatto:
A) Traccia B) Settore C) Settore di una traccia D) Cluster, insieme di
settori contigui
 Deve
poi esistere una sorta di rubrica sul
disco che dica quali file ci sono e in quale
zona del hard disk si trovano
 Essa si chiama FAT
 File
 Allocation
 Table
 Senza
un’organizzazione delle superfici
l’hard disk sarebbe come un deserto
senza punti di riferimento che indichino la
posizione
 La
preparazione di questa organizzazione
è dunque indispensabile per poter
memorizzare dati sul disco
 L’operazione di preparazione prende il
nome di formattazione
 Per la natura di questa operazione, se vi
sono dati precedentemente registrati sul
disco , con la formattazione si ha la loro
perdita.
 Altre
memorie di massa che possono
essere utilizzate dal computer sono i
dischi ottici: CD e DVD
 Un
CD è in pratica un semplice pezzo di
plastica policarbonata largo come detto
circa 12 cm ed alto circa 1.2 millimetri.
Durante la creazione di un CD, la plastica
viene deformata con piccolissimi buchi
(bumps) lungo una singola traccia a
spirale che parte dal centro per arrivare
all'esterno del disco. In pratica creando dei
bumps sulla spirale non si fa altro che
scrivere i singoli bits di ogni byte, 0
(superfice piatta) e 1 (bump).
 Una
volta che il pezzo di policarbonato è
stato inciso con milioni di bumps, uno
strato di alluminio riflettente viene
stampato per coprirli e proteggerli.
 Come
detto il disco ha una singola traccia
a spirale che parte dal centro e finisce
all'estremità del disco.
 la
dimensione della spirale è larga circa
0.5 micron (1 micron = 1 milionesimo di
metro )
 i piccoli buchi o bumps incisi nella traccia
hanno delle dimensioni incredibili, basti
pensare infatti che hanno una larghezza di
0.5 micron, una lunghezza di 0.83 micron
ed un altezza di 125 nanometri (1
nanometro = 1 miliardesimo di metro).
 Un
CD drive è composto di 3 componenti
fondamentali:
 Un motore che ha il compito di far girare il
disco ad una velocità costante.
 Un laser ed una lente per leggere i
bumps durante la rotazione.
 Un meccanismo che permetta al laser di
muoversi seguendo la spirale sul disco.

Il lavoro fondamentale del lettore CD resta
comunque quello di puntare il laser lungo tutta la
traccia a spirale. Il raggio laser passando
attraverso lo strato di policarbonato, riflette lo
strato di alluminio e colpisce un componente
ottico che essendo sensibile ai cambiamenti di
luce riesce a determinare la presenza di bumps
e di zone piane che evidentemente hanno un
intensità riflessa differente. Riconoscendo le
sequenze di bumps è possibile ricostruire il
singolo byte che era stato digitalizzato sul disco.

Questo nuovo tipo di CD non ha bumps ma uno
strato finissimo di metallo posto su uno strato
tinto fotosensibile . Quando il CD non è scritto, la
tinta è riflettente. Quando invece viene riscaldata
con una luce di una particolare intensità e
fequenza, diventa opaca e non riflette più.