Architettura del computer - Dispositivi elettronici - Prof. Bernardi
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Architettura del computer
Dispositivi elettronici
Un computer o dispositivo elettronico è una macchina in grado di svolgere operazioni logi-
che e matematiche ad elevatissime velocità.
I dispositivi elettronici ad uso civile si distinguono per grandezza, potenza di calcolo e
portabilità.
• I Desktop sono computer installati su una scrivania, di elevata potenza. Sono consi-
derati dispositivi fissi.
• I Notebook sono computer delle dimensioni di un libro, di media potenza. Sono
considerati dispositivi mobili.
• I Tablet sono computer delle dimensioni di una agenda, di media potenza.
• Gli Smartphone sono a tutti gli effetti computer tascabili, di bassa potenza. Svolgono
inoltre le classiche funzioni di un telefono.
Le parti fisiche che costituiscono un computer vengono definite Hardware, mentre i
programmi che ne permettono il funzionamento vengono definiti Software.
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Hardware
Tutti i computer condividono la medesima architettura di base, e contengono alcuni spe-
cifici componenti elettronici. La potenza di calcolo di un computer dipende dall’insieme
delle caratteristiche dei suoi componenti.
Durante il suo funzionamento il computer genera una grande quantità di calore, che de-
ve essere dissipata tramite ventole e dissipatori di calore, per evitare il surriscaldamento
della macchina; per questo motivo i componenti interni devo essere tenuti puliti e areati.
• La CPU (Central Processing Unit) è il componente principale del computer, che svolge
tutti i calcoli matematici e logici; la CPU è estremamente veloce e spesso all’interno
di un computer sono inserite due o più CPU per aumentarne le prestazioni.
La velocità di una CPU si misura in GHz (GigaHertz), nel 2018 un Personal Computer
ha una velocità di circa 3GHz, cioè 3 miliardi di operazioni al secondo.
• La RAM (Random Access Memory) è la memoria a breve termine del computer, che
contiene tutti i dati dei programmi aperti; la RAM deve essere allo stesso tempo
veloce e capiente per permettere il funzionamento contemporaneo di più programmi.
La capienza della RAM si misura in GB (GigaByte), nel 2018 un Personal Computer ha
una memoria a breve termine di circa 16 GB, cioè 16 miliardi di informazioni.
• La MS (Mass Storage) è la memoria a lungo termine del computer, che contiene tutti
i file, le cartelle e le applicazioni installate; la Mass Storage deve essere molto ca-
piente per memorizzare un gran numero di file.
La capienza della Mass Storage si misura in GB (GigaByte), nel 2018 un Personal Com-
puter ha una memoria a lungo termine di circa 2’000 GB, cioè 2 mila miliardi di
informazioni.
Esistono due tipi principali di Mass Storage: HDD (Hard Disk Drive) economica ma di
lento accesso; SSD (Solid State Drive) costosa ma di veloce accesso.
• La Mother Board è la scheda elettronica principale sulla quale vengono installati gli
altri componenti per dialogare tra loro.
Simbolo Conversione Capienza
Byte B 8 bit un carattere
Kilobyte KB 1024 byte un terzo di pagina
Megabyte MB 1024 kilobyte 300 pagine
Gigabyte GB 1024 megabyte 300 mila pagine
Terabyte TB 1024 gigabyte 300 milioni di pagine
Tabella 1: Capienza delle Mass Storage
Porte di comunicazione
Il computer comunica con l’esterno attraverso delle porte di comunicazione alle quali sono
collegate delle periferiche.
Le porte si distinguono per la loro forma e velocità.
• La porta USB (Universal Serial BUS) permette di collegare un grandissimo numero di
periferiche di controllo e di trasferimento dati, come: mouse, tastiera, stampante,
stereo, scanner, smartphone, ecc.0.2. HARDWARE 3
• La porta VGA (Video Graphics Array) permette di collegare periferiche video come lo
schermo.
• La porta HDMI (High Definition Multimedia Interface) permette di collegare periferi-
che audio e video come: schermo, proiettore, altoparlanti.
• La porta Ethernet permette di collegare il computer ad una rete locale o internet.
Periferiche
Il computer utilizza le periferiche per ricevere e trasmettere segnali all’esterno. Le peri-
feriche dialogano con il computer attraverso le porte di comunicazione.
Le periferiche si distinguono per la loro funzione e possono essere suddivise in due catego-
rie.
• Le Periferiche di input permettono all’uomo di impartire comandi o trasmettere
informazioni al computer; ad esempio tastiera, mouse, microfono.
• Le Periferiche di output permettono al computer di mostrare il risultato dell’elaborazione
all’uomo; ad esempio schermo, stampante, altoparlanti.4
Figura 1: Porte di comunicazione0.2. HARDWARE 5
Figura 2: Periferiche di input e output6
Software
I computer utilizzano un codice binario, detto linguaggio macchina, cioè trasmettono le
informazioni in lunghissime sequenze di 0 e 1. Per un computer le lettere, la musica, i
colori, le immagini sono semplici sequenze di codice binario.
Il codice binario viene trasformato in numeri e lettere, tramite le quali i programmatori
possono fornire comandi al computer, utilizzando i linguaggi di programmazione.
I programmi sono sequenze di codici, scritte dai programmatori, che permettono al com-
puter di ricevere input e fornire output.
Il software di sistema è l’insieme dei programmi necessari per il funzionamento della mac-
china e la gestione delle periferiche; il software applicativo è l’insieme dei programmi che
svolgono una specifica funzione.
Software di sistema
Il sistema operativo è il programma principale del computer, che gestisce le risorse hard-
ware principali (CPU, RAM, Mass Storage) e secondarie (periferiche). Il sistema operativo
deve essere installato sul computer, cioè memorizzato nella Mass Storage.
I sistemi operativi moderni sono multitasking, cioè permettono l’apertura contemporanea
di più applicazioni; ogni applicazione appare all’interno di una finestra, che l’utente può
gestire separatamente. Esistono diversi tipi di sistema operativo, ma tre sono i sistemi più
diffusi:
• Windows della Microsoft, per computer e dispositivi portatili.
• MacOS e iOS della Apple, rispettivamente per computer e dispositivi portatili.
• Linux e Android open source, rispettivamente per computer e dispositivi portatili.
Software applicativo
Le applicazioni sono programmi destinati ad una specifica funzione. Una applicazione deve
essere compatibile con il sistema operativo sulla quale viene utilizzata, pertanto una stessa
applicazione può avere versioni diverse.
Esistono milioni di applicazioni, che possono essere raggruppate in base alla loro funzione.
• Internet: permettono la gestione della posta elettronica (Mail) o la navigazione in
internet (Browser); ad esempio Google Chrome, Mozilla Firefox, Internet Explorer,
Safari.
• Office: permettono la creazione di documenti, tabelle, database, grafici; ad esempio
Microsoft Office, Open Office, Libre Office, Google Drive.
• Graphics: permettono l’elaborazione di immagini e di grafica vettoriale; ad esempio
Adobe Photoshop, Inkscape, GIMP, Paint, Adobe Illustrator.
• Sound and Video: permettono la visione, l’ascolto e la creazione di musica e video;
ad esempio Windows Mediaplayer, VLC Mediaplayer, iMovie.
• Educational: permettono di visualizzare libri, completare esercizi, generare mappe
concettuali.
• Games: giochi per il tempo libero.0.3. SOFTWARE 7
File e Cartelle
All’interno del computer le informazioni sono organizzate secondo una struttura gerarchica
costituita da file e cartelle.
Le applicazioni stesse sono un insieme ordinato di file e cartelle.
• I File sono singoli documenti generati da un programma; possono essere sequenze di
codici, immagini, testi, audio, video, ecc.
• Le Cartelle sono contenitori di file; tipicamente le cartelle sono contenute le une
dentro le altre, in una struttura ramificata.
I file e le cartelle possono essere spostati, copiati o eliminati; l’operazione eseguita su una
cartella si applica a tutto il suo contenuto.
• Sposta: rimuove una cartella da una posizione (Ctrl+X) per ricrearla in una nuova
posizione (Ctrl+V).
• Copia: duplica una cartella presente in una posizione (Ctrl+C) per crearne una copia
in una nuova posizione (Ctrl+V).
• Elimina: rimuove una cartella da una posizione (Canc).
Salvataggio dei File
I file vengono memorizzati sulla Mass Storage a seguito del salvataggio, cioè della trascri-
zione del file dalla RAM alla MS.
Tipicamente un computer contiene milioni di file e cartelle, perciò è fondamentale salvare
i file in un luogo preciso, seguendo una logica condivisa.
Al primo salvataggio è necessario indicare il luogo dove si desidera memorizzare il file; nei
salvataggi successivi il file viene semplicemente aggiornato.
1. Il Computer: può essere il computer usato per creare il file, o un altro computer
collegato alla rete.
2. L’Unità: può essere la MS principale oppure una MS secondaria collegata tramite una
porta; le unità vengono indicate con brevi nomi o sigle (C, D, F, E).
3. La Cartella Principale: tipicamente una cartella che raccoglie altre cartelle catalo-
gate per tipologia, autore, o progetto.
4. La Cartella Secondaria: tipicamente una cartella che raccoglie i file per data o
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