Lezione 1

Concetti di base della Tecnologia dell'Informazione e della Comunicazione - Hardware

 

1.0 Terminologia di base

2.0 Tipi di computer

3.0 Componenti di base di un personal computer

4.0 Hardware

4.1 Unità centrale di elaborazione

4.1.1 Dispositivi di input

4.1.2 Dispositivi di output

5.0 Dispositivi di memoria

5.1 Memorie di massa  

5.2 Memorie veloci 

5.3 Capacità della memoria

5.4 Prestazioni dei computer

1.0 Terminologia di base

Qual è il significato del termine informatica?

E' la scienza che si propone di raccogliere, organizzare, conservare e distribuire le informazioni tramite sistemi automatici di elaborazione dei dati. Scopo della disciplina è quello di realizzare macchine in grado di eseguire le azioni necessarie alla risoluzione di un problema. Il termine deriva dalla fusione delle parole INFORmazione autoMATICA.

Cosa si intende con il termine multimedialità?

La multimedialità permette di creare e utilizzare contemporaneamente e in maniera integrata audio (voci, rumori, musiche), video (disegni, foto, video) e testi.

Qual è la differenza tra hardware e software?

La struttura fisica, interna e esterna del computer prende il nome di hardware (hard = duro, ware = componente). L'insieme di tutti i programmi che permettono di utilizzare l'elaboratore si chiama software (soft = soffice)

Qual è la differenza tra software di base e software applicativo?

Il software di sistema, o di base, gestisce le risorse hardware del computer. La parte più importante è il sistema operativo che gestisce processore, memorie, orologio, collegamenti in rete, dispositivo d'ingresso e di uscita dei dati. Il sistema operativo permette di ignorare le caratteristiche tecniche dell'hardware, si inserisce tra macchina e utente rendendo il computer una macchina standard.

Il software applicativo è l'insieme dei programmi che aiutano l'uomo a risolvere una vasta tipologia di problemi.

2.0 Tipi di computer

Come si classificano i computer?

In quattro categorie.

I supercomputer sono i più potenti, i più veloci e i più costosi. Sono utilizzati principalmente nelle università e nei centri di ricerca.

I mainframe hanno processori potenti e grande quantità di memoria RAM. Sono particolarmente utilizzati in multiutenza, ossia da più persone contemporaneamente, ciascuna delle quali utilizza un terminale collegato al mainframe. Sono molto costosi, pertanto sono utilizzati da grosse società commerciali, banche, ministeri, aeroporti.

I minicomputer sono elaboratori un po' più piccoli ma in grado di gestire grandi quantità di dati in multiutenza. Il loro costo è dell'ordine di decene di milioni e sono usati da società di medie dimensioni.

I personal computer sono quelli usati per lavoro d'ufficio o in ambito domestico da un solo utente per colta. Una ulteriore distinzione può essere fatta tra computer da tavolo (desktop computer) e portatili (notebook o palmtop)

3.0 Componenti di base di un personal computer

Quali sono le componenti di base di un personal computer?

L’unità centrale, la memoria centrale, la memoria di massa, le unità periferiche di ingresso e di uscita.

L’unità centrale di elaborazione, detta CPU, (central processing unit) è il ‘cervello’ del computer, in quanto è responsabile dell’esecuzione dei programmi e del controllo di tutto ciò che avviene all’interno dell’elaboratore.

La memoria centrale è formata da tre tipi di memorie: la RAM (random access memory) costituisce il ‘banco di lavoro’ del computer, la ROM (read only memory) è una memoria di sola lettura, la memoria cache caratterizzata da una elevata velocità è frapposta tra la CPU e la memoria centrale e aumenta le prestazioni del computer. Le memorie di massa servono per immagazzinare dati e programmi e si dividono in hard disk (dischi rigidi o fissi), floppy disk (dischi flessibili e rimovibili), CD ROM (compact disk read only memory, dischi ottici a sola lettura), CD WROM (write once read many, sui quali è possibile registrare sequenzialmente ma non è possibile alcuna operazione di modifica o cancellazione) CD WMRA (write many read always, dischi ottici riscrivibili), DVD (digital versatile disk) di grande capacità di memoria sono utilizzati per le applicazioni multimediali. Tra le unità periferiche di input, o di ingresso, abbiamo la tastiera, il mouse, la track-ball (un mouse rovesciato), il touch pad (un dispositivo sensibile al tatto) lo scanner (una specie di fotocopiatrice che permette di leggere le immagini e le scritte stampate su di un foglio e di trasformarle in documenti utilizzabili dal computer, la penna ottica utile per leggere i codici a barre, la tavoletta grafica, lo schermo tattile, i microfoni e i sistemi di riconoscimento della voce.

Tra le unità periferiche di output, o di uscita, abbiamo il monitor, la stampante, il plotter, un dispositivo grafico di elevata precisione.

4.0 Hardware

Questa sezione tratta della struttura fisica di un computer e degli elementi che lo caratterizzano, dalla unità centrale, ai dispositivi ingresso e di uscita.

4.1 Unità centrale di elaborazione

Cos'è l'unità centrale di elaborazione?

L'Unità Centrale di Elaborazione (in inglese Central Processing Unit, abbreviato CPU) è il microchip presente nel computer capace di elaborare i dati in ingresso e fornire una risposta in uscita. Essa si identifica, nei personal computer, col microprocessore. In generale un microprocessore può essere presente in molti dispositivi elettronici moderni. La CPU è un microprocessore con compiti particolari. Esso è il cuore del Computer.

Come sono rappresentate le informazioni all'interno di un computer?

Le informazioni, nel computer, vengono rappresentate secondo la numerazione binaria, cioè utilizzando due sole cifre (0 e 1).

Qual'è la più piccola unità di memoria?

0 e 1 vengono chiamati bit (che sta per binary digit, cioè cifra binaria). La più piccola unità di memoria può conservare o 0 o 1, cioè un bit.

4.1.1 Dispositivi di input

Cos'è un dispositivo di input?

Per dispositivo di input si intende uno strumento per inserire nel computer i dati che saranno elaborati dalla CPU.

I dispositivi di input sono, oggi, i più disparati e rispondono a diverse esigenze di comunicazione con la macchina. I dispositivi più comuni e sempre presenti in un personal computer sono:

Tutti i dispositivi elencati costituiscono una interfaccia fra l'uomo e la macchina per facilitare la comunicazione. I dati inseriti vengono sempre tradotti in numeri binari, che è l'unico linguaggio compreso dalla CPU.

4.1.2 Dispositivi di output

Per dispositivo di output si intende uno strumento atto a comunicare all'esterno il risultato della elaborazione dei dati da parte della CPU.

 

 

Anche i dispositivi di output, come quelli di input, possono essere i più disparati e rispondono a diverse esigenze di comunicazione fra macchina e utente. I dispositivi di output più comuni e sempre presenti in un personal computer sono:

Altri dispositivi particolari possono permettere di azionare dispositivi esterni.

5.0 Dispositivi di memoria

Questa sezione tratta dei dispositivi di memoria. La memoria serve al computer per immagazzinare dati definitivi o provvisori. Se non vi fossero questi dispositivi la CPU non potrebbe lavorare in quanto tutti i risultati delle elaborazioni andrebbero perduti.

5.1 Memorie di massa

Cos'è una memoria?

Una memoria è un dispositivo capace di immagazzinare, conservare e restituire informazioni, cioè programmi, applicazioni e dati. Nel computer sono presenti diversi tipi di memorie. Ciò che differenzia le memorie è la velocità di accesso, la capacità e il prezzo.

Cos'è una memoria di massa?

Una memoria di massa è un dispositivo fisico capace di memorizzare permanentemente e indefinitamente i dati prodotti nella elaborazione del computer.

In base a quali caratteristiche si differenziano le memorie di massa?

Le memorie di massa si differenziano per il tipo di tecnologia adottata per memorizzare i dati: tecnologia magnetica, tecnologia ottica e tecnologia magneto-ottica.

Fra le memorie di massa più diffuse ricordiamo:

 

·         Dischetti Floppy. Sono dischi di materiale magnetico della capacità di 1,44 Mbyte. Sono riscrivibili, estraibili e trasportabili su altri computer. Per questo motivo sono veicolo di virus informatici. I dischetti  vanno formattati (oggi sono venduti già formattati) per poter esse scritti.
Cos'è la formattazione? La formattazione, che si esegue col computer mediante un programma fornito da Windows, serve per inserire sul disco magnetico i riferimenti per individuare la posizione dei dati in modo casuale

·         Zip disk. Sono simili ai dischetti floppy ma di capacità notevolmente superiore. Non sono formati standard per cui occorre il dispositivo adatto per leggerli e scriverli.

·         Disco rigido. (Hard disk). E' presente ormai su tutti i computer, interno alla macchina e inaccessibile. Esso contiene al suo interno diversi dischi rigidi metallici e magnetici, per cui può contenere una quantità enorme di dati (oggi normale è l'Hard Disk da 10 Gbyte (cioè 10 miliardi di Byte). Anche l'hard disk va formattato come i dischetti, prima di ricevere i programmi, le applicazioni e i dati.

·         CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD. Questi dispositivi sono basati su tecnologia ottica. Essi vengono incisi col “masterizzatore” e letti mediante raggio laser. Hanno capacità da 650Mb a 7Gb.

Qual'è la più piccola unità di memoria?

Il computer lavora con dati binari, cioè con informazione che può essere solo presenza o assenza di corrente, ovvero vero o falso oppure 0 e 1. Il vero o falso o 0 e 1 vengono chiamati bit (che sta per binary digit, cioè cifra binaria). La più piccola unità di informazione è il bit, per cui il bit è anche l'unità di misura della memoria. Una cella di memoria può contenere 0 o 1; più cella formano un numero binario.

Quali sono le unità di misura delle memorie?

Un gruppo di bit formano una parola, che è già una informazione complessa. Il computer è organizzato con parole minime di 8 bit. Tale parola viene chiamata byte. L'unità di misura delle memorie del computer, comprese le memorie di massa, è il byte con i multipli chilobyte (KB=1024 byte), megabyte (MB=1024 chilobyte ) e gigabyte (GB=1024 megabyte )

 

5.2 Memorie veloci

Cos'è la memoria centrale del computer?

Le memorie di massa sono memorie lente. La CPU lavora, invece, a velocità altissime, per cui ha bisogno di memorie molto veloci per conservare temporaneamente i dati da elaborare. Queste memorie costituiscono la memoria centrale del computer e ne determinano, insieme alla CPU, la potenza di elaborazione.

Quali sono le memorie veloci del computer?

Le principali memorie veloci del computer sono:

5.3 Capacità della memoria

Come è organizzata la memoria del computer?

Si è già detto delle unità di misura della memoria. 8 bit formano un byte, detto anche parola. Il byte è alla base della struttura della memoria e ne costituisce, come già detto, l'unità di misura. Nel codice binario, con 8 bit, si possono rappresentare 256 combinazioni, ovvero 256 numeri (da 0 a 255). Ad esempio 00000000 rappresenta lo zero, mentre 01000100 rappresenta il numero 132. Le informazioni vengono trattate utilizzando il byte, nel senso che se si vuol rappresentare un numero superiore a 255 vengono utilizzati due byte o più.

Per rappresentare tutti i simboli alfanumerici è sufficiente un byte. Per esempio, nel codice ASCII, al numero decimale 32 corrisponde lo spazio fra parole, al numero 48 la cifra 0 etc.

I primi processori costruiti, come il mitico 8088, avevano registri a 8 bit, cioè di 1 byte. Essi per fare operazioni con numeri grandi dovevano utilizzare molti cicli, salvando e riutilizzando dati intermedi provvisori. Ciò comportava una certa lentezza. Oggi i moderni processori utilizzano registri a 32 o 64 bit, cioè a 4 o 8 byte. Essi possono contenere numeri molto più grandi di 255 e quindi in un solo ciclo il processore può fare operazioni più complesse. Per questo motivo, oltre che per l'aumento della velocità del clock (arrivato dai 4,7MHz dell'8088 a 1GHz degli ultimi

5.4 Prestazioni dei computer

Quale computer scegliere?

A questa domanda si risponde: quello che risponde meglio alle nostre esigenze. Ma che significa? Un computer può essere più o meno "potente" è più o meno "veloce". Per renderlo potente occorre montare i dispositivi adatti, per renderlo veloce occorre scegliere processori e schede madri adeguate.

Da che cosa dipendono le prestazioni di un computer?

Da quanto si è detto risulta che le prestazioni di un computer dipendono, oltre che dagli accessori montati (schede video, schede grafiche etc.), da diversi fattori, che ne determinano la velocità di funzionamento: