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La struttura del computer e sua evoluzione. Paola Pianegonda2 Storia Negli anni '40, durante la seconda guerra mondiale,l'università di Filadelfia realizza.

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Presentazione sul tema: "La struttura del computer e sua evoluzione. Paola Pianegonda2 Storia Negli anni '40, durante la seconda guerra mondiale,l'università di Filadelfia realizza."— Transcript della presentazione:

1 La struttura del computer e sua evoluzione

2 Paola Pianegonda2 Storia Negli anni '40, durante la seconda guerra mondiale,l'università di Filadelfia realizza ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computator) una grandissima macchina costruita per effettuare calcoli balistici. Era composta di valvole termoioniche, componenti discreti posizionati in armadi alti m 2,5 e profondi cm 90, per una lunghezza di quasi 300 metri; pesava 30 tonnellate. Il costo preventivato era di dollari (del 1940!) ma il costo effettivo fu di ben

3 Paola Pianegonda3 Macchina di Von Neumann Nel 1945 lo scienziato di origine ungherese John Von Neumann progetta negli Stati Uniti ciò che è riconosciuto come il primo computer. La macchina, chiamata EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer), (Electronic Discrete Variable Automatic Computer), è costruita in modo che si possano registrare al proprio interno, cioè nella MEMORIA, non solo i dati sui quali lavorare ma anche le istruzioni necessarie per lelaborazione. In questo modo il calcolatore può saltare da una istruzione all'altra secondo procedimenti diversi per risolvere problemi di tipo diverso. è costruita in modo che si possano registrare al proprio interno, cioè nella MEMORIA, non solo i dati sui quali lavorare ma anche le istruzioni necessarie per lelaborazione. In questo modo il calcolatore può saltare da una istruzione all'altra secondo procedimenti diversi per risolvere problemi di tipo diverso. L'idea di Von Neumann è alla base della progettazione di tutte le macchine successive.

4 Paola Pianegonda4 Dal calcolatore all Il calcolatore diventa uno strumento non più riservato a pochi scienziati, ma adatto a risolvere problemi nei vari ambiti produttivi ed economici. Il calcolatore si trasforma pertanto in "elaboratore" avendo la capacità di eseguire non solo operazioni aritmetico/logiche, ma qualsiasi tipo di informazione. elaboratore

5 Paola Pianegonda5 Il codice degli impulsi elettrici Per rappresentare un dato (un numero, una lettera ecc.) sono sufficienti due soli simboli. L'alfabeto Morse, per esempio, è basato sui simboli "punto" e "linea" che combinati rappresentano lettere e cifre. Questa rappresentazione viene sfruttata anche nell'elaboratore, che è una macchina costituita da un insieme di circuiti elementari che si possono trovare solamente in due stati : acceso o spento, magnetizzato positivamente o negativamente ecc. Questa rappresentazione viene sfruttata anche nell'elaboratore, che è una macchina costituita da un insieme di circuiti elementari che si possono trovare solamente in due stati : acceso o spento, magnetizzato positivamente o negativamente ecc. Nell'elaboratore si indicano convenzionalmente con 1 e con 0 le due possibili condizioni dei suoi componenti e si rappresentano numeri, lettere e segni mediante combinazioni di 1 e di 0. Questo codice viene detto binario e i due simboli sono chiamati bit (dall'inglese Binary Digit = cifra binaria). Codice Morse

6 Paola Pianegonda6 LA TARTARUGA BATTE LA LEPRE Australia, Luglio 2005 Gara tra trasmissione telegrafica e messaggi SMS. Alla domanda se la lepre sia più veloce della tartaruga chiunque risponderebbe subito di SÌ In Australia è stata posta la seguente domanda: chi è più veloce nel trasmettere messaggi, un tredicenne smanettone con il telefono cellulare o un 93enne radiotelegrafista in pensione?? La risposta l'ha offerta la gara svoltasi sotto il patrocinio del POWERHOUSE MUSEUM di SYDNEY per accertare senza ombre di dubbio chi risultasse vincitore fra due modi di trasmissione inconciliabili fra loro. Gordon Hill, veterano delle radiotrasmissioni in telegrafia e Brittany Devlin, tredicenne amante dei telefoni cellulari. Ebbene, il vecchio Gordon ha avuto la meglio battendo di gran lunga il tredicenne Devlin. Riferisce Gordon che a vincere è stato il ritmo preciso delle pulsazioni dei segnali telegrafici inventati da SAMUELE MORSE!

7 Paola Pianegonda7 Il sistema di numerazione adottato normalmente dall'uomo è il sistema decimale, che utilizza dieci simboli. Il posto che le cifre occupano rappresenta le unità, le decine, le centinaia ecc., cioè le potenze crescenti di 10. Il sistema numerico binario, utilizzato negli elaboratori, usa invece solamente due simboli (1 e 0) e il posto che essi occupano rappresenta le potenze crescenti di 2. Spostandoci a sinistra di una colonna, il valore di ogni cifra non aumenterà di dieci volte come avviene nel sistema decimale ma di due volte. Il sistema numerico binario, utilizzato negli elaboratori, usa invece solamente due simboli (1 e 0) e il posto che essi occupano rappresenta le potenze crescenti di 2. Spostandoci a sinistra di una colonna, il valore di ogni cifra non aumenterà di dieci volte come avviene nel sistema decimale ma di due volte. Anche le lettere e qualsiasi altro simbolo speciale possono essere rappresentati in questo modo utilizzando, ad esempio, il codice ASCII. Poiché 1 e 0 per la macchina significano cè e non cé corrente, si può comunicare all'elaboratore, tramite segnali elettrici,tutte le informazioni e le istruzioni necessarie per svolgere quanto richiesto. Il sistema binario

8 Paola Pianegonda8 Perché il computer usa i numeri binari? La matematica utilizza la numerazione decimale (almeno qui da noi …) I computer, invece, utilizzano il sistema binario. Perchè? La scelta del sistema binario, composto di sole due cifre (zero e uno) sembra senza senso. Se volessimo scrivere in binario il numero 387 dovremmo usare ben 9 cifre: Le operazioni aritmetiche sono però molto semplici. Ad esempio: Addizione = = = = 10 (si legge zero con riporto di 1) Sottrazione = = = = 1

9 Paola Pianegonda9 Il computer è una MACCHINA capace: di accettare DATI provenienti dallesterno di effettuare su di essi OPERAZIONI aritmetiche e logiche e quindi di fornire INFORMAZIONI in forma comprensibile allutente. Per svolgere ciascuna di queste funzioni usa dei dispositivi diversi. Il computer

10 Paola Pianegonda10 Permettono di utilizzare la macchina,dare i comandi, inserire dati e programmi. Alcune delle più conosciute e usate sono: tastiera mouse scanner microfono fotocamera digitale Unità di input

11 Paola Pianegonda11 La TASTIERA è la principale e più conosciuta unità di input Permette di dare comandi al computer scrivendoli, oppure digitando i La tastiera TASTI FUNZIONE inoltre è lo strumento per scrivere e inserire numeri

12 Paola Pianegonda12 Unità centrale (C.P.U.) La CPU comunica con tutti gli altri elementi presenti sulla scheda madre (motherboard), tramite una serie di collegamenti chiamati BUS ( bus dati, bus indirizzi, bus di controllo). Essa è composta di parti: ALU: unità aritmetico logica che effettua i calcoli logici e aritmetici ALU: unità aritmetico logica che effettua i calcoli logici e aritmetici UC: unità di controllo che sovrintende al corretto svolgimento delle azioni UC: unità di controllo che sovrintende al corretto svolgimento delle azioni CLOCK: orologio interno che temporizza le azioni in svolgimento CLOCK: orologio interno che temporizza le azioni in svolgimento REGISTRI: piccole unità di memoria (1 o 2 byte) che mantengono per un po i valori assunti REGISTRI: piccole unità di memoria (1 o 2 byte) che mantengono per un po i valori assunti 4

13 Paola Pianegonda13 BIOS Il BIOS è il programma di configurazione del PC. Si tratta semplicemente del programma che, ad ogni avvio della macchina, comunica al Sistema Operativo (o meglio alla sua parte residente, caricata all'avvio e in memoria RAM fin quando il computer non viene spento) tutte le informazioni che riguardano l'hardware del PC, oltre a effettuare una diagnosi dello stato di questo hardware. Una sua funzione importante è quella di contenere le istruzioni che devono essere eseguite quando il computer viene acceso, nella fase cioè di bootstrap. Queste istruzioni non possono essere nella RAM perché questa si cancella ogni volta che il computer viene spento. Il BIOS contiene invece una memoria che si chiama ROM (Read Only Memory) che è scritta quando viene costruita e che non si può più cancellare.

14 Paola Pianegonda14 ROM READ ONLY MEMORY RAM RANDOM ACCESS MEMORY MEMORIA CENTRALE + Memoria centrale

15 Paola Pianegonda15 Un calcolatore deve essere fornito sia di memoria ROM che RAM La memoria complessiva che può essere installata in un PC è correlata con la CPU presente e con la motherboard che fissa la quantità massima di memoria installabile. Nella RAM vengono memorizzate le informazioni durante la varie fasi di elaborazione. Con applicazioni di grafica è richiesta l'installazione di molta RAM. La memoria di tipo RAM presente nei PC è costituita da flip flop, oggetti bistabili che possono assumere due soli stati, raggruppati in moduli già pronti alloggiati in appositi slot presenti sulla scheda madre. Può essere scritta e letta in continuazione. Quando viene tolta l'alimentazione perde il contenuto essendo volatile. La memoria ROM è programmata in sede di fabbricazione e può solo essere letta. È costituita da oggetti chiamati condensatori che mantengono il loro stato nel tempo; i dati contenuti sono perciò permanenti. RAM e ROM

16 Paola Pianegonda16 Porte seriali e parallele Differenze tra porta parallela e porta seriale Quando viene trasmesso un dato con la porta parallela, vengono inviati 8 BITS contemporaneamente. Nella porta seriale essi vengono invece mandati in fila uno dietro l'altro. Quando viene trasmesso un dato con la porta parallela, vengono inviati 8 BITS contemporaneamente. Nella porta seriale essi vengono invece mandati in fila uno dietro l'altro. Nelle porte parallele la velocità di trasmissione è più alta e va dai 50 Kb ai 2 Mb al secondo. Nelle porte parallele la velocità di trasmissione è più alta e va dai 50 Kb ai 2 Mb al secondo. Nelle porte parallele, il cavo di connessione non supera i 4-5 metri. Nelle porte seriali questa lunghezza è maggiore. Nelle porte parallele, il cavo di connessione non supera i 4-5 metri. Nelle porte seriali questa lunghezza è maggiore. La porta seriale viene controllata via hardware, la parallela necessita di un software apposito che gestisca i registri interni. La porta seriale viene controllata via hardware, la parallela necessita di un software apposito che gestisca i registri interni.

17 Paola Pianegonda17 PORTA USB La porta USB rappresenta la soluzione ideale per chi vuole connettere istantaneamente una periferica al PC; basta infatti collegarla alla porta USB ed il gioco è fatto. La periferica viene riconosciuta in modo automatico dal sistema operativo, i driver vengono installati automaticamente (se ce ne fosse bisogno) e voilà è possibile usare il componente installato senza neanche riavviare il computer. Il miglioramento più forte apportato dall'USB è la standardizzazione delle porte USB acronimo per Universal Serial Bus Tutte o quasi le periferiche moderne hanno l'attacco USB, quindi una unica connessione che evita confusione tra le varie porte usate in precedenza: Tutte o quasi le periferiche moderne hanno l'attacco USB, quindi una unica connessione che evita confusione tra le varie porte usate in precedenza: Porte parallele per connettere stampanti, scanner, Zip drives ecc.. Porte parallele per connettere stampanti, scanner, Zip drives ecc.. Porte seriali per connettere Mouse, Fotocamere, Modem, Joystick ecc.. Porte seriali per connettere Mouse, Fotocamere, Modem, Joystick ecc.. Con la porta USB, tutte queste periferiche possono essere connesse alla stessa porta e riconosciute immediatamente dal sistema operativo che le rende utilizzabili

18 Paola Pianegonda18 I dispositivi esterni di memoria o memorie di massa sono: Hard disk o disco rigido CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) DVD (Digital Video Disk) Memorie USB Si tratta di dispositivi portatili dalle dimensioni molto piccole che si collegano direttamente a una porta USB di qualsiasi computer. Unità esterne di memoria

19 Paola Pianegonda19 HARD DISK È una pila coassiale di dischi metallici dotata di testina di lettura e scrittura che permette la memorizzazione e il mantenimento nel tempo delle informazioni salvate. È protetta da una scatola metallica ed è collocata allinterno del case

20 Paola Pianegonda20 Sono i dispositivi che permettono di fornire allutente i risultati dellelaborazione. Quelli più noti sono: monitor stampante plotter casse Unità di output FINE


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