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CremaTECH - 1
Architettura di un elaboratore
● Il computer , o elaboratore elettronico o calcolatore
  è uno strumento programmabile per la
  rappresentazione, la memorizzazione e
  l’elaborazione delle informazioni
● L’elaboratore elettronico è un sistema complesso
  costituito da numerose componenti ognuna delle
  quali svolge un ben preciso compito
● Per comprenderne il funzionamento bisogna:
    Individuare i componenti del sistema
    Comprendere i principi generali di funzionamento di
     ciascun componente
    Comprendere come le varie componenti interagiscono

                                            CremaTECH - 2
Architettura di un elaboratore
● Come prima distinzione
 bisogna suddividere
 l’elaboratore in due
 componenti:
   Hardware – L’insieme di tutte le
    componenti elettriche,
    elettroniche e meccaniche che
    costituiscono fisicamente il
    calcolatore
   Software – L’insieme di tutti i
    programmi che consentono l’uso
    dell’elaboratore
                                       CremaTECH - 3
Hardware: Macchina di Von Neumann
● L’architettura hardware di un calcolatore
 reale è molto complessa per semplificarne la
 comprensione si usa un modello noto come
 “macchina di Von Neumann” che ci permette
 di descrivere le principali unità funzionali dei
 calcolatori moderni.




                                     CremaTECH - 4
Macchina di Von Neumann




                      CremaTECH - 5
Tipologia dei componenti
● Tutti i componenti hardware presenti in un calcolatore possono essere
  classificati in una delle seguenti categorie:
     Unità centrale di elaborazione (CPU, Central Processing Unit):
        • Esegue le operazioni sulle informazioni
        • Svolge funzioni di controllo
     Dispositivi di comunicazione (BUS di dati, Indirizzi, controllo):
        • Svolgono la funzionalità di trasferimento dati e di informazioni di
           controllo tra le varie componenti funzionali
     Dispositivi di memoria (ROM, RAM, HDD, SSD, CD, DVD, BD):
        • Memorizzano e forniscono l’accesso a dati e programmi
     Interfacce di ingresso/uscita (dispositivi di Input/Output):
        • Consentono il collegamento con le periferiche del calcolatore




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CPU (Elaborazione)
● La CPU è l’unità deputata all’elaborazione dei dati, l’elaborazione
  avviene eseguendo in sequenza una serie di operazioni elementari
  dette istruzioni
● Le istruzioni sono codificate in modo da essere comprensibili alla CPU
  mediante un linguaggio, detto linguaggio macchina, e consistono
  principalmente in:
     operazioni aritmetiche (somma, moltiplicazione, …)
     operazioni relazionali (confronto tra valori)
     operazioni logiche (NOT, AND, OR)
     altre operazioni numeriche (introdotte recentemente per il supporto
      di applicazioni multimediali ed esigenze di sicurezza)
● L’insieme delle operazioni che una CPU è in grado di svolgere è detto
  istruction set, tipicamente tale insieme è di dimensioni abbastanza
  ridotte (la CPU è in grado di svolgere un numero limitato di tipologie di
  operazioni), in compenso l’esecuzione di tali istruzioni è molto veloce
  (una CPU odierna è in grado di eseguire miliardi di istruzioni al
  secondo)                                                 CremaTECH - 7
CPU (Controllo)
● La CPU svolge anche funzioni di controllo sulle varie parti del
  calcolatore
● Il controllo consiste nel coordinamento dell’esecuzione delle
  operazioni:
     sia internamente alla CPU stessa - gestione della sequenza
      delle istruzioni
     sia negli altri elementi funzionali - Ogni componente del
      calcolatore esegue solo le azioni che gli vengono richieste
      dalla CPU
● La sequenza delle operazioni svolte da un qualsiasi componente
  del calcolatore è temporizzata, cioè il ritmo con cui le operazioni
  vengono eseguite è scandito da un particolare segnale costituito
  da una sequenza di impulsi periodici detto clock di sistema




                                                     CremaTECH - 8
BUS
● Permette lo scambio di informazioni tra le
  varie componenti funzionali del calcolatore:
   trasferimento di dati
   trasferimento di informazioni di controllo
● Nel nostro modello semplificato tutti i
  componenti sono connessi ad un unico
  canale (bus) di comunicazione



                                          CremaTECH - 9
Dispositivi di memoria
● Per svolgere correttamente le sue funzioni il calcolatore ha
  la necessità di “ricordare” alcune informazioni per potervi
  accedere in un secondo momento
● In particolare, il calcolatore memorizza:
    i dati: informazioni di interesse, risultati parziali, …
    i programmi: la sequenza delle istruzioni da eseguire
● I dispositivi di memoria sono le unità predisposte alla
  memorizzazione, in particolare:
    un dispositivo di memoria è organizzato in celle
    a ciascuna cella è associato un indirizzo (una etichetta numerica),
     che la identifica in maniera univoca
    ciascuna cella è in grado di memorizzare una unità di informazione
     (tipicamente un Byte cioè 8 bit)
● Una unità di memoria consente due sole operazioni:
    memorizzazione di un valore in una cella (scrittura)
    accesso al valore memorizzato in una cella (lettura)
                                                          CremaTECH - 10
Interfacce di Input/Output
● Per essere utilizzabile un calcolatore deve poter comunicare con il
  mondo esterno (l’operatore), questa funzione viene svolta da particolari
  dispositivi (periferiche), che consentono al calcolatore di ricevere le
  informazioni da elaborare (Input) e di restituire i risultati di una
  elaborazione (Output)
     tastiera
     mouse
     monitor
     stampanti
     dispositivi di memorizzazione: HD e CD, DVD, BD, ecc.
● Queste periferiche sono collegate al calcolatore mediante opportuni
  componenti chiamati interfacce
● Ogni periferica è controllata con un’opportuna interfaccia, che ha il
  compito di tradurre i segnali interni del calcolatore in un formato
  comprensibile alla periferica cui è collegata e viceversa

                                                         CremaTECH - 11
Il transistor
● Abbiamo parlato di componenti elettronici, questo
  termine deriva dal fatto che tutti i dispositivi
  menzionati sono costituiti da transistor
● Il transistor funziona come un interruttore che
  conduce corrente o meno in base al valore di un
  segnale elettrico ad esso applicato
● Da solo un transistor ha poca utilità, ma collegando
  opportunamente tra loro più transistor mediante
  conduttori elettrici si realizzano circuiti in grado di
  eseguire operazioni, memorizzare valori …
● La complessità e la potenza di elaborazione di un
  componente elettronico può essere stimata a
  grosse linee in base al numero di transistor da cui è
  composto                                     CremaTECH - 12
I circuiti integrati
● Il successo e la diffusione dei moderni calcolatori è dovuta
    all’introduzione dei circuiti integrati o chip la cui produzione iniziò
    agli inizi degli anni 70
●   Il chip è un circuito elettronico composto da numerosi transistor
    integrati in un unico strato di silicio con tecnologie in grado di
    costruire transistor delle dimensioni dell'ordine di frazioni di un
    milionesimo di millimetro (attualmente 22 nm)
●   Su una piastrina di silicio di pochi centimetri quadrati possono,
    così, essere creati circuiti con milioni di componenti
●   Questo permette di realizzare componenti con potenze di calcolo
    elevate e contemporaneamente dalle dimensioni e costo
    contenuti
●   Tutti i processori, le memorie RAM e moltissimi altri componenti
    sono realizzati con questa tecnologia

                                                         CremaTECH - 13
Il Personal Computer (PC)


  Case
                                                Stampante

                                                 Monitor



                                              Dispositivi
                                                  di
                                              OUTPUT

  Scanner          Tastiera        Mouse


            Dispositivi di INPUT           CremaTECH - 14
Componenti interni (PC)

           Scheda Madre                  Schede di Interfaccia
                                  Scheda Video       Scheda Audio




                                 Scheda di Rete    Scheda Modem-Fax
           Alimentatore




        Disco rigido      Floppy disk Driver       Lettore Ottico e
                                                   Masterizzatore


                                                  15
                                                  CremaTECH - 15
Schema di un PC
                                                    RAM
● Come già accennato
                                                           BUS FSB
  l’architettura di un calcolatore
  moderno differisce dello schema               North Bridge
  semplificato descritto dalla
                                      MicroProcessore
  macchina di Von Neumann
● In particolare, in un computer             CPU         CACHE
  moderno esistono più canali di
  comunicazione (BUS)                           South Bridge
  specializzati ed inoltre sono stati
  introdotti ulteriori componenti con
  il compito di alleggerire la CPU                        Scheda Video
  da compiti specifici quali il       BUS di I/O
  controllo delle comunicazioni o                         Scheda Audio
  delle schede periferiche e le                           Scheda di Rete
  elaborazioni grafiche o audio
                                                     CremaTECH - 16
La scheda madre
● La scheda madre, altrimenti detta Mainboard o Motherboard, è un circuito
    stampato posto all'interno del computer, e costituisce di fatto la base su
    cui poggia l’intera struttura del PC
●   La scheda viene montata all'interno del computer e su di essa sono
    alloggiate e/o collegate tutte le componenti funzionali del PC
●   In particolare, sulla scheda madre vanno posizionati:
       La CPU
       La Memoria Centrale
       Le schede di espansione (scheda video, scheda audio, modem,
        scheda di rete...)
●   Sono presenti connettori per il collegamento delle periferiche, sia interne
    al PC (Hard Disk, Solid State Disk, CD-ROM/DVD/BD) che esterne
●   Sulla scheda madre, inoltre, sono direttamente integrati circuiti accessori
    quali il chipset (South Bridge – North bridge) ed il BIOS (un particolare
    circuito di memoria che consente l’inizializzazione del calcolatore)

                                                             CremaTECH - 17
La scheda madre
                  North Bridge     Alloggiamento
                                 della CPU (Socket)

Slot AGP/PCI
   Express
scheda grafica

Slot PCI/PCI
   Express
    Slot per
l’innesto delle
   schede di
  espansione
 South Bridge


 Slot per la
 Memoria                         CremaTECH - 18
La scheda madre                           Porte per la
                                         connessione di
                                         mouse, tastiera
                                         stampante, …




                                         Connettore
                                        Alimentatore




Connettori   Batteria
  HD,                   Connettore
CDROM         BIOS      Drive Floppy
                                       CremaTECH - 19
Il Microprocessore
● È il circuito integrato che esegue le
  istruzioni codificate nei programmi
● Implementa tutte le funzioni della CPU di
  un personal computer
● Esempi: Intel i5 661, AMD AthlonXP,
  Motorola PowerPC G5
● Una delle caratteristiche principali di un processore è l’istruction set
  (Insieme di istruzioni) da esso supportato, infatti diversi modelli di
  processore possono differire, a parte per la loro architettura interna, per
  il set di istruzioni, ciò implica che il software realizzato per essere
  eseguito su uno specifico modello di processore potrebbe non essere
  utilizzabile su altri modelli
● Esempio: i processori della famiglia Pentium e quelli della famiglia
  Athlon condividono il set di istruzioni (x86 o i386) quindi sono in grado
  di eseguire gli stessi programmi (Windows, …), i processori della
  famiglia ARM supportano un set di istruzioni diverso e quindi non sono
  compatibili a livello software con i primi (Tablet, Smartphone)

                                                                CremaTECH - 20
Architettura del microprocessore
● Il microprocessore funziona come una calcolatrice evoluta: vengono immessi i
  dati, vengono eseguite le elaborazioni richieste e, infine, vengono restituiti i
  risultati
● All’interno di un microprocessore è possibile
  individuare una serie di blocchi funzionali:
     Registri – utilizzati per memorizzare gli
       operandi ed i risultati                                    registri
     Unità di controllo – gestisce il flusso delle
       istruzioni e la ALU
     Unità logico-aritmetica (ALU) – esegue                     ALU        CU
       fisicamente le istruzioni                      BUS
● E dei componenti ausiliari:
     Co-processore Matematico – esegue
       operazioni matematiche complesse su numeri
       reali
     Memoria cache – conserva i dati usati più di
       frequente per velocizzarne l’accesso
                                                                  CremaTECH - 21
Funzionamento del microprocessore
                                                            Instruction
● Il funzionamento del microprocessore
                                                            fetch
  consiste nel ripetere ciclicamente la
  seguente sequenza di operazioni:                          Instruction
    recupera dalla memoria centrale l'istruzione da        decode
     eseguire (instruction fetch)
    decodifica (instruction decode)
                                                            Operand
    carica dalla memoria centrale i dati da elaborare      fetch
     (operand fetch) ponendoli nei registri
    esegue l’istruzione (execute)                          Instruction
    pone il risultato nuovamente nei registri (result
                                                            execute
     store).
● Le prestazioni di un computer sono                        Result
  determinate dalla velocità con cui tale ciclo             Store
  viene completato, quindi:
    dalla velocità di esecuzioni dei calcoli               Jump Next
                                                            Instruction
    dalla velocità di accesso alla memoria centrale
                                                         CremaTECH - 22
Caratteristiche prestazionali
● Le prestazioni di un processore dipendono da vari
  fattori ed in genere non è possibile valutarle in
  base a parametri oggettivi
● Sicuramente un valore indicativo delle prestazioni
  è la frequenza del clock (misurata attualmente in
  GigaHertz – GHz – miliardi di cicli al secondo) che
  scandisce il numero di operazioni elementari che il
  processore è in grado di eseguire
● I processori di ultima generazione lavorano a
  frequenze superiori ai 4 Ghz
● Frequenze superiori sono difficili da raggiungere,
  quindi oggi si aumentano core fisici o viruali.
                                        CremaTECH - 23
I BUS
● I BUS costituiscono i canali di comunicazione per lo scambio di
    dati tra due o più componenti del computer, come memoria,
    processore, schede video, audio e di rete, periferiche esterne
●   Esso è composto da:
      linee elettriche per il trasporto dei dati, degli indirizzi e dei
        segnali di controllo
      un controller per sincronizzare l'invio dei segnali elettrici
●   Esso è caratterizzato da:
      Ampiezza, il numero di bit trasportati contemporaneamente
      Frequenza, il numero di volte in un secondo in cui i dati
        possono essere trasferiti
●   Una caratteristica prestazionale di un BUS è la sua banda
    passante (bandwith, si misura in Mbit/s o MB/s) un valore dato
    dal prodotto Ampiezza*Frequenza; maggiore è tale valore più
    velocemente un bus può trasferire dati
●   Esempio: Un BUS di ampiezza 32 bit e frequenza pari a 100Mhz
    ha una banda passante pari a 32*100= 3200 Mbit/s
                                                           CremaTECH - 24
I BUS
● In un moderno calcolatore esistono due BUS
  principali:
   il Front Side BUS (FSB) – il BUS che collega il
    processore alla memoria centrale, gestito dal North
    Bridge
   Il BUS di I/O – gestito dal South Bridge a sua volta
    composto da:
      • Bus ISA (Industry Standard Architecture) – Bus di connessione
        con l’unità floppy, le porte seriali e la porta parallela (ancora
        presente per compatibilità ma obsoleto)
      • Bus PCI (Peripheral Component Interconnect) – Bus di
        connessione con le periferiche ausiliarie quali: controller delle
        memorie di massa, scheda audio, scheda di rete, modem
        interno, controller USB …
      • Bus PCI-Express – Bus ad alte prestazioni per la connessione
        della scheda video e componenti compatibili


                                                        CremaTECH - 25
Dispositivi di Memorizzazione
● Sono dispositivi elettronici e/o elettro-meccanici che
  permettono la memorizzazione di dati e programmi su         0
                                                              1
  circuiti integrati o su supporti magnetici o ottici         2
● A prescindere dal supporto utilizzato per la                3
  memorizzazione, un dispositivo di memoria può essere        4
  visto come un insieme omogeneo di celle (tutte della
  stessa dimensione) consecutive in cui è possibile
  archiviare i dati; ogni cella è caratterizzata da un
  indirizzo numerico che la identifica
● I dispositivi di memorizzazione sono caratterizzati da:
      Capacità (quantità di informazione archiviabile)
      Velocità di accesso                                    N

      Dimensione cella
      Bandwidth: quantità di informazione che può essere
       scritta o letta in un secondo
                                                       CremaTECH - 26
Dispositivi di Memorizzazione
● Una prima classificazione tra i dispositivi di memorizzazione
  è possibile tra:
    Memorie volatili – La permanenza dei dati è garantita fino a quando
     vi è alimentazione elettrica (il PC è acceso o in Stand-by)
     Esempio: Memoria RAM
    Memorie permanenti – I dati restano memorizzati anche in assenza
     di alimentazione elettrica (computer spento)
     Esempio: ROM, Hard Disk, CDROM, Penne USB …
● Una seconda classificazione è possibile tra:
    Memorie scrivibili – Si possono aggiungere, modificare ed eliminare
     dati in qualsiasi momento
     Esempio: RAM, HD, Penne USB …
    Memorie a sola lettura – Si può accedere ai dati in qualsiasi
     momento, ma non si può modificare il contenuto della memoria
     Esemio: ROM, CD-ROM, DVD-ROM
                                                       CremaTECH - 27
ROM (Read Only Memory)
● La memoria ROM è una tipologia di memoria a sola lettura
  e di tipo permanente, utilizzata principalmente per
  contenere programmi di base per il funzionamento del
  calcolatore quali il BIOS (Binary Input Output System) e i
  Firmware dei dispositivi
    Il BIOS è il software che gestisce l’inizializzazione (boot-strap) di un
     calcolatore, principalmente verifica il corretto funzionamento delle
     varie componenti e predispone il caricamento del Sistema
     Operativo; è il primo programma ad essere eseguito all’accenzione
     del computer
    I Firmware sono i software che controllano a basso livello il
     funzionamento dei dispositivi
● Le prime ROM erano programmate direttamente in fabbrica
  al momento della loro realizzazione, attualmente si usano
  dispositivi che possono essere riprogrammati chiamati
  EPROM (Eraseble Prommable ROM)
                                                           CremaTECH - 28
RAM (Random Access Memory)
● Questo tipo di memoria è utilizzato per implementare la
  Memoria Centrale del computer e la memoria cache
  presente all’interno del processore ed è utilizzata per
  conservare le informazioni attualmente elaborate o i risultati
  intermedi di un’elaborazione
● È un dispositivo di memoria:
    Volatile
    Scrivibile
● È implementato su appositi circuiti integrati e può essere di
  tipo:
    DRAM (Dynamic RAM): abbastanza veloce ed
     economica, utilizzata per la memoria centrale
    SRAM (Static RAM): più veloce e costosa della DRAM,
     viene utilizzata per realizzare la memoria cache
                                                CremaTECH - 29
RAM: Esempi
● La memoria RAM è applicata su particolari schede (circuiti
  stampati) che ne consentono l’inserimento negli appositi
  slot della scheda madre
● Caratteristiche tipiche:
    Capacità: < 16 GByte (GigaByte)
    Tempo di accesso: < 10 ns (nanosecondi)
    Costo/MByte: medio/basso
● La memoria cache è integrata nel processore
● Caratteristiche tipiche:
    Capacità: < 12Mbyte
    Tempo di accesso: < 1ns
    Costo/Mbyte: alto


                                               CremaTECH - 30
Memorie di Massa
● Le memorie di massa sono dispositivi di memoria
  permanenti utilizzati per memorizzare programmi e
  dati durevoli caratterizzati principalmente dal basso
  costo e da una grande capacità
● Nella maggior parte dei casi si tratta di dispositivi
  elettro-meccanici, Hard Disk, Solid State Disk o
  ottici quali CD-ROM/DVD/BDR anche se
  ultimamente stanno avendo larga diffusione
  dispositivi elettronici quali pen-drive USB e le varie
  tipologie di memorie Flash


                                          CremaTECH - 31
Hard Disk (HD)
● Gli HD sfruttano una tecnologia basata
  sulla magnetizzazione permanente: il
  materiale magnetico che ricopre i piatti
  presenta due diversi stati di
  polarizzazione che possono essere
  interpretati (letti) e modificati (scritti) dalla
  testina.
● Alle due polarizzazioni vengono associati i
  simboli dell’unità fondamentale di
  informazione (bit)                                  Traccia      Blocco
● Per gestire l’accesso ai dati i dischi sono
  suddivisi in tracce (circonferenze)
  concentriche e settori(fette). I settori            Testina
                                                                     Settore
  suddividono ogni traccia in porzioni di
  circonferenza dette blocchi, che
  corrispondono all’unità di memorizzazione
                                                           CremaTECH - 32
Hard Disk: Esempi
● Attualmente in commercio esistono varie tipologie di Hard
  Disk caratterizzati per la particolare tecnologia con cui sono
  connessi alla scheda madre: IDE, SATA (Serial ATA),
  SCSI, SAS
● Caratteristiche tipiche:
    Capacità: < 3 TByte (TeraByte)
    Tempo di accesso: < 10 ms (millisecondi)
    Costo/MByte: molto basso




                                                 CremaTECH - 33
Floppy Disk
● I floppy disk (dischetti flessibili) sono supporti di
    memorizzazione rimovibili utilizzabili attraverso una
    apposita unità di lettura-scrittura
●   I floppy disk utilizzano lo stesso principio di funzionamento
    degli HD, a parte che il disco è di materiale plastico
●   I tempi di accesso sono più alti di quelli dei dischi rigidi (c.a.
    500 giri al secondo)
●   Oggi sono comuni floppy disk da 3.5“ (pollici) hanno una
    capacità di memorizzazione standard pari a 1,44MB
●   A differenza degli hard disk i floppy disk sono mantenuti
    fermi fino a quando non si deve accedere ad essi
●   Oggi sono usati solo su dispositivi a controllo numerico
    industriali, in ambito domestico sono stati soppiantati dalle
    penne usb
                                                      CremaTECH - 34
Supporti ottici (CD-ROM/DVD/BD)
● Il CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) è costituito
  da un disco di materiale plastico la cui superficie presenta
  particolari proprietà ottiche che consentono la
  memorizzazione di dati.
● Un CD-ROM ha una capacità tipica di circa 800 MB ed è
  usato per memorizzati dati, audio (CD-AUDIO), immagini
  (PHOTO-CD) e filmati (VIDEO CD)
● I DVD (Digital Versatile Disk) sono una evoluzione del CD-
  ROM, possono contenere da 4.7 a 9.4 GByte (cioè più di 10
  volte la capacità di un normale CD)
● Il Blu-ray Disc (BD) è il supporto ottico proposto dalla Sony
  agli inizi del 2002 come evoluzione del DVD per la
  televisione ad alta definizione, riesce a contenere fino a 54
  GB di dati (non solo video)
                                                CremaTECH - 35
Drive CD-ROM/DVD/BD
● I CD-ROM, i DVD e i BD possono essere letti attraverso appositi
    dispositivi detti Drive.
●   La velocità di trasferimento dati che un drive CD-ROM o uno DVD può
    raggiungere si esprime in multipli di quella di un normale CD audio (150
    Kb/s) o, per i DVD di un filmato video (1385Kb/s).
●   I CD-ROM e i DVD sono a sola lettura esistono anche supporti scrivibili
    e riscrivibili identificati normalmente dalle sigle (CD-R, CD-RW, DVD-R,
    DVD+R, DVD-RW, DVD+RW)
●   Per poter utilizzare supporti scrivibili bisogna disporre di un apposito
    Drive (Masterizzatore o CD/DVD Recorder/Blu-ray Recorder)
●   Velocità tipiche per questi supporti sono:
      CD: 52x (7800Kb/s)
      DVD: 16x (22160Kb/s)
      BD: 6x (216000kb/s)




                                                          CremaTECH - 36
Porte di Input/Output
● Il computer deve comunicare i dati che elabora
● Le porte di I/O sono una serie di prese, localizzate
  sul lato posteriore del PC, utilizzate per collegare
  alla macchina tutti i dispositivi esterni (monitor,
  tastiera, mouse, etc.)




                                           CremaTECH - 37
Porte di Input/Output
● Le porte in genere sono integrate nella scheda madre e
  classificate come:
    Porte PS/2: utilizzate in via esclusiva per il collegamento del
     mouse e della tastiera (una dedicata al mouse, l’altra alla
     tastiera; non si possono invertire)
    Porte Seriali: (trasferimento di un bit alla volta) utilizzate
     principalmente per il collegamento di modem analogici o in
     ogni caso per dispositivi che richiedono basse velocità di
     collegamento (< 1Mbit/s); ormai in disuso e presenti solo per
     compatibilità.
    Porta Parallela: (trasferimento di un byte alla volta) usata
     tipicamente per il collegamento delle stampanti, ma adatta per
     collegare dispositivi che richiedano un flusso di dati a media
     velocità (alcuni MBit/s); come le porte seriali sono ormai in
     disuso e presenti solo per compatibilità.
                                                   CremaTECH - 38
Porte di Input/Output
  Porte USB (Universal Serial Bus): Usate per
   collegare varie tipologie di dispositivi (modem,
   stampanti, pen drive, … ), in pratica hanno
   rimpiazzato le porte seriali e quelle parallele;
   Capaci di elevate velocità di collegamento
   (12Mbit/s ver 1.1, 480 Mbit/s ver 2.0, 4,8 Gb/s
   ver. 3.0)
  la tecnologia USB ha avuto molto successo
   soprattutto poiché consente di creare “catene” di
   dispositivi collegati tutti su un’unica porta (fino a
   127) e poiché consente il collegamento “a caldo”
   (cioè a computer acceso) dei vari dispositivi.
                                          CremaTECH - 39
Il Sottosistema Video
● Ogni PC dispone di un sottosistema video a cui è affidata la
  produzione dell’immagine che appare sullo schermo
● Il sistema video è costituito da due componenti
  fondamentali:
    Il controller (o scheda video) che incorpora un vero e proprio
     processore (GPU) e una certa quantità di memoria. Questo
     componente è responsabile della creazione e della
     elaborazione delle immagini che ci vengono presentate a
     video.
    Il monitor, che converte i segnali elettrici generati dalla scheda
     video nei segnali luminosi che formeranno l’immagine;
     Possiamo distinguere due tecnologie per questi componenti,
     la tecnologia CRT (Tubo a raggi catodici), LCD (Monitor a
     cristalli liquidi)

                                                     CremaTECH - 40
Il Sottosistema Video
● Caratteristiche rilevanti per la scheda video sono:
   La potenza di calcolo della GPU
   La quantità di memoria dedicata
● Caratteristiche rilevanti per un Monitor sono:
   La dimensione dello schermo misurata in pollici
   La risoluzione, numero di pixel rappresentabili espressa
    mediante il numero di colonne per il numero di righe
    (Es: 1024x768, 1920x1080)
   La frequenza di refresh, il numero di volte in cui viene
    ridisegnato interamente lo schermo in un secondo
    (75Hz, 85Hz); Questo valore è molto importante in
    quanto una maggiore frequenza di refresh rende l’uso
    prolungato del computer meno affaticante.

                                              CremaTECH - 41
Altre periferiche
Tra tutte le periferiche che possono essere collegate
al computer citiamo:
  La stampante, che permette di trasferire su supporto
   cartaceo informazioni. E’ caratterizzata da:
    •   risoluzione di stampa (DPI)
    •   velocità (pagine al minuto)
    •   Numero di colori rappresentabili
    •   formati di stampa ammissibili (A4, A3)
  Lo scanner, dispositivo che permette l’acquisizione di
   immagini da formato cartaceo in formato digitale. E’
   caratterizzato da:
    • Risoluzione supportata (DPI)
    • Velocità di scansione
    • Gamma cromatica
                                                 CremaTECH - 42

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Lezione 1

  • 2. Architettura di un elaboratore ● Il computer , o elaboratore elettronico o calcolatore è uno strumento programmabile per la rappresentazione, la memorizzazione e l’elaborazione delle informazioni ● L’elaboratore elettronico è un sistema complesso costituito da numerose componenti ognuna delle quali svolge un ben preciso compito ● Per comprenderne il funzionamento bisogna:  Individuare i componenti del sistema  Comprendere i principi generali di funzionamento di ciascun componente  Comprendere come le varie componenti interagiscono CremaTECH - 2
  • 3. Architettura di un elaboratore ● Come prima distinzione bisogna suddividere l’elaboratore in due componenti:  Hardware – L’insieme di tutte le componenti elettriche, elettroniche e meccaniche che costituiscono fisicamente il calcolatore  Software – L’insieme di tutti i programmi che consentono l’uso dell’elaboratore CremaTECH - 3
  • 4. Hardware: Macchina di Von Neumann ● L’architettura hardware di un calcolatore reale è molto complessa per semplificarne la comprensione si usa un modello noto come “macchina di Von Neumann” che ci permette di descrivere le principali unità funzionali dei calcolatori moderni. CremaTECH - 4
  • 5. Macchina di Von Neumann CremaTECH - 5
  • 6. Tipologia dei componenti ● Tutti i componenti hardware presenti in un calcolatore possono essere classificati in una delle seguenti categorie:  Unità centrale di elaborazione (CPU, Central Processing Unit): • Esegue le operazioni sulle informazioni • Svolge funzioni di controllo  Dispositivi di comunicazione (BUS di dati, Indirizzi, controllo): • Svolgono la funzionalità di trasferimento dati e di informazioni di controllo tra le varie componenti funzionali  Dispositivi di memoria (ROM, RAM, HDD, SSD, CD, DVD, BD): • Memorizzano e forniscono l’accesso a dati e programmi  Interfacce di ingresso/uscita (dispositivi di Input/Output): • Consentono il collegamento con le periferiche del calcolatore CremaTECH - 6
  • 7. CPU (Elaborazione) ● La CPU è l’unità deputata all’elaborazione dei dati, l’elaborazione avviene eseguendo in sequenza una serie di operazioni elementari dette istruzioni ● Le istruzioni sono codificate in modo da essere comprensibili alla CPU mediante un linguaggio, detto linguaggio macchina, e consistono principalmente in:  operazioni aritmetiche (somma, moltiplicazione, …)  operazioni relazionali (confronto tra valori)  operazioni logiche (NOT, AND, OR)  altre operazioni numeriche (introdotte recentemente per il supporto di applicazioni multimediali ed esigenze di sicurezza) ● L’insieme delle operazioni che una CPU è in grado di svolgere è detto istruction set, tipicamente tale insieme è di dimensioni abbastanza ridotte (la CPU è in grado di svolgere un numero limitato di tipologie di operazioni), in compenso l’esecuzione di tali istruzioni è molto veloce (una CPU odierna è in grado di eseguire miliardi di istruzioni al secondo) CremaTECH - 7
  • 8. CPU (Controllo) ● La CPU svolge anche funzioni di controllo sulle varie parti del calcolatore ● Il controllo consiste nel coordinamento dell’esecuzione delle operazioni:  sia internamente alla CPU stessa - gestione della sequenza delle istruzioni  sia negli altri elementi funzionali - Ogni componente del calcolatore esegue solo le azioni che gli vengono richieste dalla CPU ● La sequenza delle operazioni svolte da un qualsiasi componente del calcolatore è temporizzata, cioè il ritmo con cui le operazioni vengono eseguite è scandito da un particolare segnale costituito da una sequenza di impulsi periodici detto clock di sistema CremaTECH - 8
  • 9. BUS ● Permette lo scambio di informazioni tra le varie componenti funzionali del calcolatore:  trasferimento di dati  trasferimento di informazioni di controllo ● Nel nostro modello semplificato tutti i componenti sono connessi ad un unico canale (bus) di comunicazione CremaTECH - 9
  • 10. Dispositivi di memoria ● Per svolgere correttamente le sue funzioni il calcolatore ha la necessità di “ricordare” alcune informazioni per potervi accedere in un secondo momento ● In particolare, il calcolatore memorizza:  i dati: informazioni di interesse, risultati parziali, …  i programmi: la sequenza delle istruzioni da eseguire ● I dispositivi di memoria sono le unità predisposte alla memorizzazione, in particolare:  un dispositivo di memoria è organizzato in celle  a ciascuna cella è associato un indirizzo (una etichetta numerica), che la identifica in maniera univoca  ciascuna cella è in grado di memorizzare una unità di informazione (tipicamente un Byte cioè 8 bit) ● Una unità di memoria consente due sole operazioni:  memorizzazione di un valore in una cella (scrittura)  accesso al valore memorizzato in una cella (lettura) CremaTECH - 10
  • 11. Interfacce di Input/Output ● Per essere utilizzabile un calcolatore deve poter comunicare con il mondo esterno (l’operatore), questa funzione viene svolta da particolari dispositivi (periferiche), che consentono al calcolatore di ricevere le informazioni da elaborare (Input) e di restituire i risultati di una elaborazione (Output)  tastiera  mouse  monitor  stampanti  dispositivi di memorizzazione: HD e CD, DVD, BD, ecc. ● Queste periferiche sono collegate al calcolatore mediante opportuni componenti chiamati interfacce ● Ogni periferica è controllata con un’opportuna interfaccia, che ha il compito di tradurre i segnali interni del calcolatore in un formato comprensibile alla periferica cui è collegata e viceversa CremaTECH - 11
  • 12. Il transistor ● Abbiamo parlato di componenti elettronici, questo termine deriva dal fatto che tutti i dispositivi menzionati sono costituiti da transistor ● Il transistor funziona come un interruttore che conduce corrente o meno in base al valore di un segnale elettrico ad esso applicato ● Da solo un transistor ha poca utilità, ma collegando opportunamente tra loro più transistor mediante conduttori elettrici si realizzano circuiti in grado di eseguire operazioni, memorizzare valori … ● La complessità e la potenza di elaborazione di un componente elettronico può essere stimata a grosse linee in base al numero di transistor da cui è composto CremaTECH - 12
  • 13. I circuiti integrati ● Il successo e la diffusione dei moderni calcolatori è dovuta all’introduzione dei circuiti integrati o chip la cui produzione iniziò agli inizi degli anni 70 ● Il chip è un circuito elettronico composto da numerosi transistor integrati in un unico strato di silicio con tecnologie in grado di costruire transistor delle dimensioni dell'ordine di frazioni di un milionesimo di millimetro (attualmente 22 nm) ● Su una piastrina di silicio di pochi centimetri quadrati possono, così, essere creati circuiti con milioni di componenti ● Questo permette di realizzare componenti con potenze di calcolo elevate e contemporaneamente dalle dimensioni e costo contenuti ● Tutti i processori, le memorie RAM e moltissimi altri componenti sono realizzati con questa tecnologia CremaTECH - 13
  • 14. Il Personal Computer (PC) Case Stampante Monitor Dispositivi di OUTPUT Scanner Tastiera Mouse Dispositivi di INPUT CremaTECH - 14
  • 15. Componenti interni (PC) Scheda Madre Schede di Interfaccia Scheda Video Scheda Audio Scheda di Rete Scheda Modem-Fax Alimentatore Disco rigido Floppy disk Driver Lettore Ottico e Masterizzatore 15 CremaTECH - 15
  • 16. Schema di un PC RAM ● Come già accennato BUS FSB l’architettura di un calcolatore moderno differisce dello schema North Bridge semplificato descritto dalla MicroProcessore macchina di Von Neumann ● In particolare, in un computer CPU CACHE moderno esistono più canali di comunicazione (BUS) South Bridge specializzati ed inoltre sono stati introdotti ulteriori componenti con il compito di alleggerire la CPU Scheda Video da compiti specifici quali il BUS di I/O controllo delle comunicazioni o Scheda Audio delle schede periferiche e le Scheda di Rete elaborazioni grafiche o audio CremaTECH - 16
  • 17. La scheda madre ● La scheda madre, altrimenti detta Mainboard o Motherboard, è un circuito stampato posto all'interno del computer, e costituisce di fatto la base su cui poggia l’intera struttura del PC ● La scheda viene montata all'interno del computer e su di essa sono alloggiate e/o collegate tutte le componenti funzionali del PC ● In particolare, sulla scheda madre vanno posizionati:  La CPU  La Memoria Centrale  Le schede di espansione (scheda video, scheda audio, modem, scheda di rete...) ● Sono presenti connettori per il collegamento delle periferiche, sia interne al PC (Hard Disk, Solid State Disk, CD-ROM/DVD/BD) che esterne ● Sulla scheda madre, inoltre, sono direttamente integrati circuiti accessori quali il chipset (South Bridge – North bridge) ed il BIOS (un particolare circuito di memoria che consente l’inizializzazione del calcolatore) CremaTECH - 17
  • 18. La scheda madre North Bridge Alloggiamento della CPU (Socket) Slot AGP/PCI Express scheda grafica Slot PCI/PCI Express Slot per l’innesto delle schede di espansione South Bridge Slot per la Memoria CremaTECH - 18
  • 19. La scheda madre Porte per la connessione di mouse, tastiera stampante, … Connettore Alimentatore Connettori Batteria HD, Connettore CDROM BIOS Drive Floppy CremaTECH - 19
  • 20. Il Microprocessore ● È il circuito integrato che esegue le istruzioni codificate nei programmi ● Implementa tutte le funzioni della CPU di un personal computer ● Esempi: Intel i5 661, AMD AthlonXP, Motorola PowerPC G5 ● Una delle caratteristiche principali di un processore è l’istruction set (Insieme di istruzioni) da esso supportato, infatti diversi modelli di processore possono differire, a parte per la loro architettura interna, per il set di istruzioni, ciò implica che il software realizzato per essere eseguito su uno specifico modello di processore potrebbe non essere utilizzabile su altri modelli ● Esempio: i processori della famiglia Pentium e quelli della famiglia Athlon condividono il set di istruzioni (x86 o i386) quindi sono in grado di eseguire gli stessi programmi (Windows, …), i processori della famiglia ARM supportano un set di istruzioni diverso e quindi non sono compatibili a livello software con i primi (Tablet, Smartphone) CremaTECH - 20
  • 21. Architettura del microprocessore ● Il microprocessore funziona come una calcolatrice evoluta: vengono immessi i dati, vengono eseguite le elaborazioni richieste e, infine, vengono restituiti i risultati ● All’interno di un microprocessore è possibile individuare una serie di blocchi funzionali:  Registri – utilizzati per memorizzare gli operandi ed i risultati registri  Unità di controllo – gestisce il flusso delle istruzioni e la ALU  Unità logico-aritmetica (ALU) – esegue ALU CU fisicamente le istruzioni BUS ● E dei componenti ausiliari:  Co-processore Matematico – esegue operazioni matematiche complesse su numeri reali  Memoria cache – conserva i dati usati più di frequente per velocizzarne l’accesso CremaTECH - 21
  • 22. Funzionamento del microprocessore Instruction ● Il funzionamento del microprocessore fetch consiste nel ripetere ciclicamente la seguente sequenza di operazioni: Instruction  recupera dalla memoria centrale l'istruzione da decode eseguire (instruction fetch)  decodifica (instruction decode) Operand  carica dalla memoria centrale i dati da elaborare fetch (operand fetch) ponendoli nei registri  esegue l’istruzione (execute) Instruction  pone il risultato nuovamente nei registri (result execute store). ● Le prestazioni di un computer sono Result determinate dalla velocità con cui tale ciclo Store viene completato, quindi:  dalla velocità di esecuzioni dei calcoli Jump Next Instruction  dalla velocità di accesso alla memoria centrale CremaTECH - 22
  • 23. Caratteristiche prestazionali ● Le prestazioni di un processore dipendono da vari fattori ed in genere non è possibile valutarle in base a parametri oggettivi ● Sicuramente un valore indicativo delle prestazioni è la frequenza del clock (misurata attualmente in GigaHertz – GHz – miliardi di cicli al secondo) che scandisce il numero di operazioni elementari che il processore è in grado di eseguire ● I processori di ultima generazione lavorano a frequenze superiori ai 4 Ghz ● Frequenze superiori sono difficili da raggiungere, quindi oggi si aumentano core fisici o viruali. CremaTECH - 23
  • 24. I BUS ● I BUS costituiscono i canali di comunicazione per lo scambio di dati tra due o più componenti del computer, come memoria, processore, schede video, audio e di rete, periferiche esterne ● Esso è composto da:  linee elettriche per il trasporto dei dati, degli indirizzi e dei segnali di controllo  un controller per sincronizzare l'invio dei segnali elettrici ● Esso è caratterizzato da:  Ampiezza, il numero di bit trasportati contemporaneamente  Frequenza, il numero di volte in un secondo in cui i dati possono essere trasferiti ● Una caratteristica prestazionale di un BUS è la sua banda passante (bandwith, si misura in Mbit/s o MB/s) un valore dato dal prodotto Ampiezza*Frequenza; maggiore è tale valore più velocemente un bus può trasferire dati ● Esempio: Un BUS di ampiezza 32 bit e frequenza pari a 100Mhz ha una banda passante pari a 32*100= 3200 Mbit/s CremaTECH - 24
  • 25. I BUS ● In un moderno calcolatore esistono due BUS principali:  il Front Side BUS (FSB) – il BUS che collega il processore alla memoria centrale, gestito dal North Bridge  Il BUS di I/O – gestito dal South Bridge a sua volta composto da: • Bus ISA (Industry Standard Architecture) – Bus di connessione con l’unità floppy, le porte seriali e la porta parallela (ancora presente per compatibilità ma obsoleto) • Bus PCI (Peripheral Component Interconnect) – Bus di connessione con le periferiche ausiliarie quali: controller delle memorie di massa, scheda audio, scheda di rete, modem interno, controller USB … • Bus PCI-Express – Bus ad alte prestazioni per la connessione della scheda video e componenti compatibili CremaTECH - 25
  • 26. Dispositivi di Memorizzazione ● Sono dispositivi elettronici e/o elettro-meccanici che permettono la memorizzazione di dati e programmi su 0 1 circuiti integrati o su supporti magnetici o ottici 2 ● A prescindere dal supporto utilizzato per la 3 memorizzazione, un dispositivo di memoria può essere 4 visto come un insieme omogeneo di celle (tutte della stessa dimensione) consecutive in cui è possibile archiviare i dati; ogni cella è caratterizzata da un indirizzo numerico che la identifica ● I dispositivi di memorizzazione sono caratterizzati da:  Capacità (quantità di informazione archiviabile)  Velocità di accesso N  Dimensione cella  Bandwidth: quantità di informazione che può essere scritta o letta in un secondo CremaTECH - 26
  • 27. Dispositivi di Memorizzazione ● Una prima classificazione tra i dispositivi di memorizzazione è possibile tra:  Memorie volatili – La permanenza dei dati è garantita fino a quando vi è alimentazione elettrica (il PC è acceso o in Stand-by) Esempio: Memoria RAM  Memorie permanenti – I dati restano memorizzati anche in assenza di alimentazione elettrica (computer spento) Esempio: ROM, Hard Disk, CDROM, Penne USB … ● Una seconda classificazione è possibile tra:  Memorie scrivibili – Si possono aggiungere, modificare ed eliminare dati in qualsiasi momento Esempio: RAM, HD, Penne USB …  Memorie a sola lettura – Si può accedere ai dati in qualsiasi momento, ma non si può modificare il contenuto della memoria Esemio: ROM, CD-ROM, DVD-ROM CremaTECH - 27
  • 28. ROM (Read Only Memory) ● La memoria ROM è una tipologia di memoria a sola lettura e di tipo permanente, utilizzata principalmente per contenere programmi di base per il funzionamento del calcolatore quali il BIOS (Binary Input Output System) e i Firmware dei dispositivi  Il BIOS è il software che gestisce l’inizializzazione (boot-strap) di un calcolatore, principalmente verifica il corretto funzionamento delle varie componenti e predispone il caricamento del Sistema Operativo; è il primo programma ad essere eseguito all’accenzione del computer  I Firmware sono i software che controllano a basso livello il funzionamento dei dispositivi ● Le prime ROM erano programmate direttamente in fabbrica al momento della loro realizzazione, attualmente si usano dispositivi che possono essere riprogrammati chiamati EPROM (Eraseble Prommable ROM) CremaTECH - 28
  • 29. RAM (Random Access Memory) ● Questo tipo di memoria è utilizzato per implementare la Memoria Centrale del computer e la memoria cache presente all’interno del processore ed è utilizzata per conservare le informazioni attualmente elaborate o i risultati intermedi di un’elaborazione ● È un dispositivo di memoria:  Volatile  Scrivibile ● È implementato su appositi circuiti integrati e può essere di tipo:  DRAM (Dynamic RAM): abbastanza veloce ed economica, utilizzata per la memoria centrale  SRAM (Static RAM): più veloce e costosa della DRAM, viene utilizzata per realizzare la memoria cache CremaTECH - 29
  • 30. RAM: Esempi ● La memoria RAM è applicata su particolari schede (circuiti stampati) che ne consentono l’inserimento negli appositi slot della scheda madre ● Caratteristiche tipiche:  Capacità: < 16 GByte (GigaByte)  Tempo di accesso: < 10 ns (nanosecondi)  Costo/MByte: medio/basso ● La memoria cache è integrata nel processore ● Caratteristiche tipiche:  Capacità: < 12Mbyte  Tempo di accesso: < 1ns  Costo/Mbyte: alto CremaTECH - 30
  • 31. Memorie di Massa ● Le memorie di massa sono dispositivi di memoria permanenti utilizzati per memorizzare programmi e dati durevoli caratterizzati principalmente dal basso costo e da una grande capacità ● Nella maggior parte dei casi si tratta di dispositivi elettro-meccanici, Hard Disk, Solid State Disk o ottici quali CD-ROM/DVD/BDR anche se ultimamente stanno avendo larga diffusione dispositivi elettronici quali pen-drive USB e le varie tipologie di memorie Flash CremaTECH - 31
  • 32. Hard Disk (HD) ● Gli HD sfruttano una tecnologia basata sulla magnetizzazione permanente: il materiale magnetico che ricopre i piatti presenta due diversi stati di polarizzazione che possono essere interpretati (letti) e modificati (scritti) dalla testina. ● Alle due polarizzazioni vengono associati i simboli dell’unità fondamentale di informazione (bit) Traccia Blocco ● Per gestire l’accesso ai dati i dischi sono suddivisi in tracce (circonferenze) concentriche e settori(fette). I settori Testina Settore suddividono ogni traccia in porzioni di circonferenza dette blocchi, che corrispondono all’unità di memorizzazione CremaTECH - 32
  • 33. Hard Disk: Esempi ● Attualmente in commercio esistono varie tipologie di Hard Disk caratterizzati per la particolare tecnologia con cui sono connessi alla scheda madre: IDE, SATA (Serial ATA), SCSI, SAS ● Caratteristiche tipiche:  Capacità: < 3 TByte (TeraByte)  Tempo di accesso: < 10 ms (millisecondi)  Costo/MByte: molto basso CremaTECH - 33
  • 34. Floppy Disk ● I floppy disk (dischetti flessibili) sono supporti di memorizzazione rimovibili utilizzabili attraverso una apposita unità di lettura-scrittura ● I floppy disk utilizzano lo stesso principio di funzionamento degli HD, a parte che il disco è di materiale plastico ● I tempi di accesso sono più alti di quelli dei dischi rigidi (c.a. 500 giri al secondo) ● Oggi sono comuni floppy disk da 3.5“ (pollici) hanno una capacità di memorizzazione standard pari a 1,44MB ● A differenza degli hard disk i floppy disk sono mantenuti fermi fino a quando non si deve accedere ad essi ● Oggi sono usati solo su dispositivi a controllo numerico industriali, in ambito domestico sono stati soppiantati dalle penne usb CremaTECH - 34
  • 35. Supporti ottici (CD-ROM/DVD/BD) ● Il CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) è costituito da un disco di materiale plastico la cui superficie presenta particolari proprietà ottiche che consentono la memorizzazione di dati. ● Un CD-ROM ha una capacità tipica di circa 800 MB ed è usato per memorizzati dati, audio (CD-AUDIO), immagini (PHOTO-CD) e filmati (VIDEO CD) ● I DVD (Digital Versatile Disk) sono una evoluzione del CD- ROM, possono contenere da 4.7 a 9.4 GByte (cioè più di 10 volte la capacità di un normale CD) ● Il Blu-ray Disc (BD) è il supporto ottico proposto dalla Sony agli inizi del 2002 come evoluzione del DVD per la televisione ad alta definizione, riesce a contenere fino a 54 GB di dati (non solo video) CremaTECH - 35
  • 36. Drive CD-ROM/DVD/BD ● I CD-ROM, i DVD e i BD possono essere letti attraverso appositi dispositivi detti Drive. ● La velocità di trasferimento dati che un drive CD-ROM o uno DVD può raggiungere si esprime in multipli di quella di un normale CD audio (150 Kb/s) o, per i DVD di un filmato video (1385Kb/s). ● I CD-ROM e i DVD sono a sola lettura esistono anche supporti scrivibili e riscrivibili identificati normalmente dalle sigle (CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD+R, DVD-RW, DVD+RW) ● Per poter utilizzare supporti scrivibili bisogna disporre di un apposito Drive (Masterizzatore o CD/DVD Recorder/Blu-ray Recorder) ● Velocità tipiche per questi supporti sono:  CD: 52x (7800Kb/s)  DVD: 16x (22160Kb/s)  BD: 6x (216000kb/s) CremaTECH - 36
  • 37. Porte di Input/Output ● Il computer deve comunicare i dati che elabora ● Le porte di I/O sono una serie di prese, localizzate sul lato posteriore del PC, utilizzate per collegare alla macchina tutti i dispositivi esterni (monitor, tastiera, mouse, etc.) CremaTECH - 37
  • 38. Porte di Input/Output ● Le porte in genere sono integrate nella scheda madre e classificate come:  Porte PS/2: utilizzate in via esclusiva per il collegamento del mouse e della tastiera (una dedicata al mouse, l’altra alla tastiera; non si possono invertire)  Porte Seriali: (trasferimento di un bit alla volta) utilizzate principalmente per il collegamento di modem analogici o in ogni caso per dispositivi che richiedono basse velocità di collegamento (< 1Mbit/s); ormai in disuso e presenti solo per compatibilità.  Porta Parallela: (trasferimento di un byte alla volta) usata tipicamente per il collegamento delle stampanti, ma adatta per collegare dispositivi che richiedano un flusso di dati a media velocità (alcuni MBit/s); come le porte seriali sono ormai in disuso e presenti solo per compatibilità. CremaTECH - 38
  • 39. Porte di Input/Output  Porte USB (Universal Serial Bus): Usate per collegare varie tipologie di dispositivi (modem, stampanti, pen drive, … ), in pratica hanno rimpiazzato le porte seriali e quelle parallele; Capaci di elevate velocità di collegamento (12Mbit/s ver 1.1, 480 Mbit/s ver 2.0, 4,8 Gb/s ver. 3.0)  la tecnologia USB ha avuto molto successo soprattutto poiché consente di creare “catene” di dispositivi collegati tutti su un’unica porta (fino a 127) e poiché consente il collegamento “a caldo” (cioè a computer acceso) dei vari dispositivi. CremaTECH - 39
  • 40. Il Sottosistema Video ● Ogni PC dispone di un sottosistema video a cui è affidata la produzione dell’immagine che appare sullo schermo ● Il sistema video è costituito da due componenti fondamentali:  Il controller (o scheda video) che incorpora un vero e proprio processore (GPU) e una certa quantità di memoria. Questo componente è responsabile della creazione e della elaborazione delle immagini che ci vengono presentate a video.  Il monitor, che converte i segnali elettrici generati dalla scheda video nei segnali luminosi che formeranno l’immagine; Possiamo distinguere due tecnologie per questi componenti, la tecnologia CRT (Tubo a raggi catodici), LCD (Monitor a cristalli liquidi) CremaTECH - 40
  • 41. Il Sottosistema Video ● Caratteristiche rilevanti per la scheda video sono:  La potenza di calcolo della GPU  La quantità di memoria dedicata ● Caratteristiche rilevanti per un Monitor sono:  La dimensione dello schermo misurata in pollici  La risoluzione, numero di pixel rappresentabili espressa mediante il numero di colonne per il numero di righe (Es: 1024x768, 1920x1080)  La frequenza di refresh, il numero di volte in cui viene ridisegnato interamente lo schermo in un secondo (75Hz, 85Hz); Questo valore è molto importante in quanto una maggiore frequenza di refresh rende l’uso prolungato del computer meno affaticante. CremaTECH - 41
  • 42. Altre periferiche Tra tutte le periferiche che possono essere collegate al computer citiamo:  La stampante, che permette di trasferire su supporto cartaceo informazioni. E’ caratterizzata da: • risoluzione di stampa (DPI) • velocità (pagine al minuto) • Numero di colori rappresentabili • formati di stampa ammissibili (A4, A3)  Lo scanner, dispositivo che permette l’acquisizione di immagini da formato cartaceo in formato digitale. E’ caratterizzato da: • Risoluzione supportata (DPI) • Velocità di scansione • Gamma cromatica CremaTECH - 42