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Parte 1
STRUTTURA FONDAMENTALE DELL'ELABORATORE
La memoria centrale di un calcolatore (CM
- Central Memory) è quella
nella quale sono collocati i byte, sui quali
vengono effettuate operazioni di scrittura
e lettura da parte della CPU. La memoria
centrale è detta memoria RAM
[13]
(Random Access Memory cioè
memoria ad accesso casuale [14])
è una memoria VOLATILE
non è un luogo di immagazzinamento
dei dati; questo significa che l'informazione
ivi registrata viene perduta all'atto dell'interruzione
della alimentazione elettrica [15].
Il salvataggio dei dati avviene invece sulle
MEMORIE DI MASSA [16].
La memoria di massa svolge il ruolo di archivio
di informazioni (programmi e dati); quando
necessario, una parte delle informazioni
viene spostata nella memoria centrale per
essere elaborata e quindi riportata nella
memoria di massa.
I supporti per le memorie
di massa si possono poi dividere in 4
grandi categorie, in relazione al tipo
di memoria e al tipo di apparecchiatura
meccanica che il supporto di registrazione
richiede:
1. Dischi magnetici
Sono dischi sui quali la memorizzazione
dei dati avviene magnetizzando la superficie,
tramite un'apposita testina di lettura/scrittura.
Sullo stesso disco i dati possono essere
scritti, cancellati e riscritti per un numero
indefinito di volte senza logorare il supporto.
I dischi magnetici sono volatili per natura,
un forte campo magnetico è sufficiente
a cancellarne l'intero contenuto in pochi
istanti, per questo motivo vanno tenuti
distanti dalle fonti di campo, come trasformatori
di potenza o grosse calamite.
L'hard disk, il disco fisso del computer
sul quale risiedono i dati (che passano
poi alla RAM una volta che vengono utilizzati)
ed il floppy disk, sono le cosiddette memorie
SRAM (Semi-Random Access Memory,
memorie ad accesso semi-casuale)
DISCHI MAGNETICI REMOVIBILI:
Floppy. Sono
i comuni dischetti, possono contenere fino
a 1,44 MByte (dei vecchi modelli, ormai
fuori commercio, potevano contenere solo
720 KB). Sono caratterizzati da una velocità
di lettura/scrittura molto bassa rispetto
a quella degli altri dischi. Il foro in
basso a sinistra serve per proteggere il
disco da scrittura nel caso si volessero
preservare dei dati importanti da cancellazioni
accidentali; quando il foro è scoperchiato
il disco è protetto da scrittura,
quando il foro è coperto il disco
è nuovamente scrivibile. Tutti i
supporti magnetici estraibili possiedono
un meccanismo di protezione simile a questo.
DISCHI MAGNETICI REMOVIBILI: Zip.
Somigliano ai dischetti floppy ma sono un
po' più grandi e la forma è
un po' diversa. Esistono da 100 e 250 MByte
e necessitano di un drive apposito, diverso
da quello dei floppy.
DISCHI MAGNETICI FISSI:Hard
disk [17].
Sono dischi contenuti all'interno del computer
e non sono normalmente estraibili né
visibili dall'esterno. I primi modelli avevano
una capacità di pochi MByte, i modelli
oggi in commercio arrivano fino da alcune
decine di GByte, ma escono continuamente
modelli nuovi di capacità sempre
maggiore. Gli hard disk vengono realizzati
secondo 2 diverse tecnologie: EIDE (Enhanced
Integrated Drive Electronics) e SCSI
(Small Computer Systems Interface);
questi ultimi sono più veloci, ma
costano anche un po' più degli altri
(oltretutto richiedono la scheda montata
sul computer, mentre i dischi EIDE si connettono
direttamente alla scheda madre).
2. Dischi
ottici
Sono dischi su cui la memorizzazione
dei dati avviene "bruciando" con
un laser la superficie, che da lucida diviene
così opaca. Normalmente i dati scritti
su un disco ottico non possono più
essere cancellati, esistono tuttavia dei
dischi particolari (CD riscrivibili) che
consentono la cancellazione e la riscrittura
per un numero comunque limitato di volte
(ad ogni cancellazione la superficie tende
a deteriorarsi sempre di più finché
non diventa inutilizzabile). E' poi possibile,
tramite un'unità chiamata "masterizzatore"
rendere un CD, che nasce come unità
di sola lettura, un disco scrivibile.
I dischi ottici sono divisibili in due tipi:
da un lato i WORM, Write Once Read Many,
sui quali è possibile scrivere una
sola volta ma leggere molteplici volte (come
il CD-ROM), dall'altro quelli riscrivibili,
che possono essere cioè più
volte utilizzati, cioè i dischi
magneto-ottici.
CD-ROM
(Compact Disk) [18]:
sono esattamente gli stessi CD usati per
la musica, la sigla ROM (Read Only Memory)
indica il fatto che i dati, una volta scritti
su CD, sono indelebili e potranno essere
soltanto letti. La capacità tipica
è di 650 MByte (che nei CD audio
corrisponde a 74 minuti di registrazione),
ma esistono anche modelli leggermente più
capienti.La scrittura su CD è sempre
un'operazione piuttosto complessa e delicata
in quanto deve avvenire seguendo un ritmo
costante e senza interruzioni. Se, per qualunque
motivo, il flusso di dati durante la scrittura
rimane bloccato, il CD è da buttare
e bisogna ricominciare tutto da capo con
uno nuovo.
DVD (Digital Versatile
Disk): Esteriormente sono in tutto simili
ai CD-ROM, ma possono contenere da 9 a 17
GByte (cioè fino a 25 volte la capacità
di un normale CD). Sono usati da alcuni
anni soprattutto per i film digitali, tuttavia
possono benissimo contenere anche i normali
dati come i CD-ROM. Per leggere i DVD occorre
un lettore CD appropriato (i normali drive
per CD non sono in grado di farlo). Il lettore
DVD è invece sempre in grado di leggere
anche i normali CD-ROM.
3. Dischi
magneto-ottici
Sono dischi a supporto magnetico, su cui
però la scrittura dei dati può
avvenire solo dopo un forte riscaldamento
della superficie con un fascio laser. A
temperatura ambiente i dischi magneto-ottici
non sono sensibili ai campi magnetici e
questo li mette al riparo dalle cancellazioni
accidentali. I dischi magneto-ottici esistono
in numerosi modelli, con capacità
che arriva fino ad alcuni GByte, e richiedono
la presenza di un apposito drive. Furono
messi in commercio nella seconda metà
degli anni '80, prima dell'avvento dei CD-ROM,
ma non hanno mai preso campo, sia per il
costo eccessivo (soprattutto del drive),
sia per la contemporanea affermazione degli
hard disk e dei CD. Rimangono in uso solo
in alcuni sistemi dove è richiesto
il frequente salvataggio di una grande quantità
di dati in condizioni di sicurezza, come
unità di backup.
MOD (Magneto Optical
Disk), o semplicemente "MO":
ne esistono di tre misure: 3,5' (come i
floppy), 5,25' e 12'. La capacità
cresce con le dimensioni.L'uso di questi
dischetti estraibili è piuttosto
raro, in genere i dischi magneto-ottici
vengono impiegati in batterie di dischi
interni (tipo hard disk), che possono arrivare
a sfiorare la capacità di 1 TeraByte.
4. Nastri magnetici
Vengono usati dagli amministratori di grandi
sistemi di computer per creare periodicamente
copie (backup) del contenuto degli
hard disk, in modo da salvare i dati qualora
se ne guastasse uno. La lettura/scrittura
è però molto lenta (può
richiedere alcune ore). Sono unità
sequenziali in quanto i dati vanno letti
o scritti in sequenza (non sono possibili
operazioni di selezione di una porzione
predefinita). Possiedono la cosiddetta memoria
SAM (Sequential Access Memory).
DAT (Digital Audio
Tape): Può contenere alcune decine
di GByte. Il nome deriva dall'utilizzo originario
del supporto, usato negli studi di registrazione
professionali per l'audio digitale di alta
qualità.
C.-D. Unità di controllo
La
CPU Central Processing Unit (CPU)
o processore è il cuore del calcolatore,
cioè l'unità di calcolo, la
componente che esegue le istruzioni dei
vari programmi e sovrintende al funzionamento
dell'intera macchina. È il processore
che esegue tutti i calcoli, gestisce il
trasferimento di dati attraverso la memoria
e i dischi e attiva/disattiva i componenti
della macchina.
Il processore è caratterizzato
da un proprio linguaggio macchina attraverso
il quale si esprimono i programmi memorizzati;
accede quindi alla memoria, interpreta le
istruzioni in linguaggio macchina e provvede
alla loro esecuzione.
Diremo che la CPU è capace di modificare
lo stato di alcuni bit basandosi sullo stato
di altri, cioè esegue delle operazioni.
La CPU a sua volta è
costuituita da:
- la ALU (Arithmetic-Logic
Unit, cioè unità aritmetico-logica)
che gestisce le operazioni matematiche e
gli operatori logici o booleiani (AND, OR,
NOT).
- la CU (Central Unit, cioè
unità di controllo) che coordina
le operazioni della ALU sulla base di un'organizzazione
programmata con le unità di I/O,
il Clock (orologio) e la CM (Central
Memory).
Diremo che la ALU riceve dalla
CU delle istruzioni sottoforma di operazioni
da compiere e di sequenze di byte. La CU
regola il flusso dei byte che entrano ed
escono dalla ALU. Ad ogni scatto del clock
la CU fornisce un'istruzione alla ALU. La
ALU "trova" le sequenze di byte
nella CM, nella quale sono collocati appunto
i byte sui quali vengono effettuate operazioni
di scrittura e lettura da parte della CPU.
Il ritmo di lavoro del processore
è cadenzato da un segnale elettrico
(detto clock) generato internamente al computer
e costituito da rapidissimi impulsi che
si ripetono centinaia di milioni di volte
per secondo. La velocità del clock
[19]
(e quindi del processore) si misura
in MegaHertz (MHz, ovvero milioni di impulsi
per secondo) o, recentemente, in GigaHertz
(GHz, miliardi di impulsi per secondo).
I processori più potenti attualmente
in commercio per computer assemblati funzionano
a 1,7 GHz, ciò significa che sono
in grado di compiere quasi 2 miliardi di
operazioni elementari ogni secondo; comunque
escono di continuo processori sempre più
veloci.
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1:Scheda
audio
2:Controller SCSI
3:Modem ISDN
4:Scheda Video
5:CPU
6:Ram
7: Scheda Madre |
Talvolta nei computer di marca
il processore è direttamente integrato
sulla scheda madre, ma di solito viene tenuto
come componente separato per dare all'acquirente
la possibilità di sceglierne la potenza.
È quasi sempre nascosto sotto un
dissipatore di calore o sotto una piccola
ventola di raffreddamento.
Oggi i processori più
diffusi fra i PC sono quelli della famiglia
Pentium (e Celeron) della Intel e i processori
della AMD.
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Introduzione
