Architettura dei Sistemi di Elaborazione FINE

sommario I sistemi di calcolo Il sistema di elaborazione Microprocessore CPU RAM ROM CACHE Memorie di massa Dispositivi input/output Collegamento delle periferiche Classificazione dei computer Altri componenti Architetture hardware BUS e interrupt DMA Casi reali di CPU nei PC CPU per PC: differenze Altri dispositivi di I/O Firmware e bios Obsolescenza programmata

I sistemi di calcolo Perchè i computer? Esempio di sistemi di calcolo Velocità limitata nell’eseguire operazioni ripetitive Alta probabilità di errore Esempio di sistemi di calcolo Mani, sassi, cordicelle Tavole, dispositivi meccanici Era meccanica, elettrica ed elettronica Transistor, circuiti integrati e microprocessori STORIA DEI SISTEMI DI ELABORAZIONE

Il Sistema di Elaborazione Qualunque sistema di elaborazione, sia esso un semplice Personal Computer o un grande sistema di elaborazione quale quello delle banche, ha la stessa natura essenziale che può essere così schematizzata:

Funzionamento di un S.E. ll funzionamento del computer si basa sul continuo rapidissimo trasferimento di segnali elettrici fra questi componenti e fra gli stessi e le periferiche esterne. Propagandosi fra i milioni di circuiti che compongono il computer questi segnali attivano/disattivano continuamente altri circuiti producendo nuovi segnali che vanno a comandare altre parti, e così via per centinaia di milioni di volte ogni secondo. In definitiva il funzionamento del computer (l'esecuzione di istruzioni) consiste essenzialmente in questo.

Le 5 unità fondamentali di un S.E Microprocessore: CPU (Central Process Unit o Unità centrale, che è il nucleo del computer) Memoria RAM (Random Access Memory) e Memoria ROM (Read Only Memory) Memoria di massa (Hard Disk: o Disco Fisso) Dispositivi di Input es. tastiera Dispositivi di Output es. stampante

Microprocessore: CPU Microprocessore: spesso identificato con la CPU (Central Processing Unit), è il nucleo del computer, si tratta del componente che esegue le istruzioni dei vari programmi e sovrintende al funzionamento dell’intera macchina. È il microprocessore che esegue tutti i calcoli, gestisce il trasferimento di dati attraverso la memoria e i dischi e attiva/disattiva i componenti della macchina.                                    La CPU consta di due unità fondamentali: CU (unità di controllo), che dirige e coordina il lavoro di tutte le parti componenti il computer, ALU (unità di calcolo), che elabora i dati che gli sono forniti dall'unità di controllo.

Funzioni e componenti della CPU L'unità di controllo (CU) è la parte della CPU preposta al controllo e all'organizzazione delle attività svolte dai dispositivi collegati all'elaboratore La sua funzione è quella di estrapolare tutte le istruzioni dalla memoria, decifrarle ed eseguirle. Sostanzialmente presiede all'attività delle altre parti del computer coordinandole in modo da dire loro che cosa fare e quando. Le sue funzioni sono quindi di tipo decisionale.                                                                                                                              Di contro, le funzioni dell'ALU (Arithmetic Logic Unit), sono di tipo esecutivo. L'ALU non è altro che l'unità aritmetico logica, in cui vengono effettuati i calcoli aritmetici e logici presenti nelle istruzioni del programma

Velocità della CPU Una delle caratteristiche preponderanti di un PC è la sua potenza, ovvero la sua velocità di calcolo. Tale velocità dipende dal tipo di CPU adottata dal computer, e quindi dal suo processore interno. Il processore Pentium, introdotto nel 1993, è da diversi anni il microprocessore più diffuso nel settore informatico e, grazie al rapido evolversi delle tecnologie di programmazione e produzione, ha raggiunto nel corso degli anni velocità sempre più elevate. Ne esistono vari modelli: il Pentium II 400, il Pentium III 800, il Pentium IV 1800, ecc..                                                                                                     

MHZ e MIPS La CU fornisce all’ALU i segnali elettrici che attivano le diverse operazioni. Questi segnali sono forniti in sincronia con un orologio interno detto clock : ad ogni scatto del clock (ciclo) viene inviato un segnale. L’unità di misura di questa frequenza è espressa in magahertz (MHz), ovvero in milioni di hertz. 1 MEGAHERTZ (MHZ)= 1 MILIONE DI CICLI AL SECONDO Ad esempio, parlando di un Pentium II 400 si fa riferimento ad un processore la cui velocità di calcolo è di 400 milioni di Hertz per ciclo di clock. Alcune operazioni richiedono un solo ciclo di clock , altre più di uno Facilmente deducibile è il fatto che maggiore è il numero di MHz che contraddistingue un processore e maggiore sarà la sua velocità di calcolo, e come rovescio della medaglia maggiore sarà anche il suo prezzo! Nei computer di livello più elevato, la velocità di misura di un processore à espressa in MIPS = Millions Instruction Per Second ( milioni di operazioni al secondo)                                   

La RAM La RAM (che fa parte della memoria centrale di un computer) è la memoria principale di un computer E’ un dispositivo elettronico in grado di memorizzare istruzioni e dati codificati in forma binaria. Materialmente è costituita da uno o più chip (che in inglese significa scheggia) cioè da piastrine di silicio incapsulate in materiale plastico e fornite di contatti metallici, chiamate piedini (in inglese pin) che ne consentono l’inserimento su circuiterie dette schede, e quindi il collegamento elettrico con il resto del sistema.

La RAM La quantità di RAM è diventata elemento importante non tanto per determinare il numero delle applicazioni eseguibili contemporaneamente (multitasking) o la complessità dei file su cui lavorare, ma per contribuire alla velocità del computer. Multitasking= capacità di un sistema di elaborazione di eseguire più lavori contemporaneamente

Capacità della RAM Potremmo paragonare la memoria centrale ad un'enorme tabella, dove ciascuna cella è una cella di memoria o più propriamente una locazione di memoria. La capacità della memoria, ossia la quantità di informazione che può memorizzare, si misura in byte ( 8 bit) 1024 byte (210 byte) = kilobyte KB 1024 Kbyte (210 Kbyte) = megabyte MB 1024 Mbyte (210 Mbyte) = gigabyte GB 1024 Gbyte (210 Gbyte) = terabyte TB Un PC aveva normalmente una memoria con dimensioni 128 MB oppure 256 o 512 MB, fino ad arrivare al GB, mentre i sistemi più recenti hanno memorie di dimensioni anche dell’ordine di alcuni GB

Velocità della RAM La velocità del dispositivo è legata al tempo che intercorre tra la richiesta di accedere ad una certa locazione e l’istante in cui l’operazione è eseguita. Tale tempo è dell’ordine di nanosecondi cioè miliardesimi di secondo Per accedere ad un disco fisso si hanno tempi dell’ordine dei millisecondi, ovvero la memoria centrale è circa mille volte più veloce di un disco fisso

Caratteristiche della RAM Nella RAM vengono conservati i dati in corso di elaborazione (i documenti aperti) e le istruzioni del programma in esecuzione, pertanto è detta anche memoria di lavoro. Nella RAM, viene caricato il sistema operativo e vengono memorizzati i dati su cui noi lavoriamo. Si tratta di una memoria temporanea che si cancella completamente quando si spegne il computer.

Tipi di RAM nei PC SIMM (single inline memory module) usate dai primi PC e Mac con 30 pin, capacità max 16 MB, sostituite poi dalle SIMM a 72 pin, usate su 386, 486 fino al Pentium DIMM (dual inline memory module) a 168 e 184 pin hanno equipaggiato i PC fino al Pentium III ed i Macintosh fino ai primi G4. Ancora oggi si trovano sul mercato, con frequenze di clock di 100 e 133 MHz (vengono chiamate anche PC100 e PC133). SODIMM (small outline dual inline memory module ) di dimensioni ridotte sono usate per i portatili

Tipi di RAM nei PC SDRAM (synchronous dynamic random access memory) sono di tipo sincronizzate con il processore, e molto efficienti. Sincronizza tutte le operazioni con il segnale di clock proveniente dal processore e che raggiunge una migliore efficienza nello scambio di dati tra memoria e processore, con tempo di accesso che variano tra i 10 ns e i 6 ns. Le più recenti motherboard per PC montano le SDRAM DDR (double data rate) che permettono due trasferimenti per ciclo di clock. RIMM (o Rambus ) attualmente arrivano a 533mhz: velocità di trasferimento 4.2gbps. Sono i moduli di memoria impiegati nei sistemi Pentium IV.. RDRAM – (Rambus Dinamic Random Access Memory)Questo nuovo standard per le memorie è stato introdotto da Intel specificamente per l'impiego con i chipset i820-i840 e i850 e su sistemi basati su cpu Pentium IV.

ROM Anche la ROM fa parte della memoria centrale, ma troviamo memorie ROM anche in altri dispositivi. ROM (Read Only Memory): è una memoria permanente di sola lettura che viene scritta una sola volta in fase di fabbricazione del computer, dopodiché non può essere più modificata (esistono però anche le EPROM - Electric Programmable ROM - realizzate secondo una tecnologia che consente, in particolari condizioni, la cancellazione e riscrittura del contenuto). Pertanto è una memoria non volatile, ossia se viene spento il computer i dati rimangono memorizzati Vi vengono registrate le informazioni fisse, come ad esempio tabelle di conversione di codici o le istruzioni del programma di avviamento (boot) che si attiva all'accensione della macchina.

CACHE Anche la memoria CACHE fa parte della memoria centrale, ma la troviamo anche in altri dispositivi. All’aumentare della velocità del processore, può succedere che la memoria centrale non riesca a servire con la massima efficienza l’unità centrale , perché i due dispositivi sono costruiti con tecnologie diverse e operano a velocità diverse. Per risolvere questo problema sono state introdotte le memorie cache La memoria cache è una memoria temporanea utilizzata per trasferire dati tra dispositivi operanti a velocità diverse (uno veloce e l’altro lento)

CACHE Tipici esempi di utilizzo di memoria cache sono Trasferimento da memoria di massa (dischi) a RAM Tr asferimento da RAM a CPU La funzione principale è quella di agevolare la CPU nella ricerca delle istruzioni e dei dati maggiormente richiesti, in modo tale da far sì che le varie informazioni ed i diversi dati siano trasferiti più velocemente dalla memoria principale. Esistono due tipi di cache: cache del disco (buffer del disco in RAM) cache della RAM La cache registra e memorizza i dati di cui il processore ha probabilmente bisogno, rendendoli disponibili in un lasso di tempo minimo. CPU CACHE RAM

Le memorie di massa Le memorie di massa, dette anche secondarie o ausiliarie, sono una componente essenziale di qualsiasi computer: tutti i software applicativi e non, tutti i nostri lavori, le nostre immagini e quant'altro può essere memorizzato, trova il suo posto sulla memoria di massa, cosiddetta perché viene usata dunque come memoria di immagazzinamento permanente In base alla tecnica usata per la memorizzazione, tali memorie possono essere di tipo: Magnetico hard disk, floppy disk, nastri Ottico cd-rom ,DVD

Caratteristiche della memoria di massa Le memorie di massa sono caratterizzate da alcuni parametri fondamentali: tempo di accesso (access time) espresso in sottomultipli del secondo , indica il tempo richiesto afffinchè il computer possa ritrovare i dati registrati per poterli elaborare in memoria centrale capacità indica la quantità di informazione che il supporto può contenre ed è espressa in KB, MB, GB Velocità di trasferimento (transfer rate) indica la rapidità con la quale i dati vengono trasferiti dal supporto alla memoria centrale e si misura in Kbyte per secondo (KBps) o Mbyte per secondo (MBps)                                         

I dischi Tra queste memorie, l'hard disk svolge il ruolo più importante, in quanto memorizza il sistema operativo. Vi sono inoltre memorizzati tutti i dati e i programmi di interesse per l’utente del sistema. Hard disk: o disco fisso è la memoria permanente del computer. L'hard disk può memorizzare notevoli quantità di dati (attualmente sino a 80 gigabyte). È formato da dischi magnetici rigidi posti all'interno di un rivestimento protettivo. 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

Configurazione RAID Nei sistemi medio/grandi, spesso, si usano in configurazione RAID (Redundant Array of Independent Disks) per aumentare la capacità e/o l'affidabilità (RAID 0 aumenta le prestazioni suddividendo il carico - RAID 1 (mirror) crea due copie identiche, perciò la rottura di un HD non comporta perdita di dati).

Esempi di memorie di massa nei PC Hard Disk Floppy disk Nastri CD-ROM DVD Unità magneto-ottiche                                         

Hard disk Hard disk: dischi magnetici, quindi riscrivibili un numero enorme di volte, ma sensibili ai campi magnetici , dai pochi MB dei primi HD le attuali capacità arrivano a oltre 120 GB. Esistono due tipi principali di HD, divisi per interfaccia: IDE (ATA, Ultra-ATA): più diffusi, si connettono direttamente alla scheda madre SCSI (Ultra-wide SCSI): più veloci ed affidabili, richiedono però sui PC un controller aggiuntivo e costano circa il doppio. Esistono anche dischi esterni con interfacce SCSI, USB, IEEE1394 (FireWire)

Unità ZIP Unità ZIP : I dischi di uno Zip drive, denominati "cartucce", sono dischi rimovibili di grande capacità, hanno uno spessore che è pari al doppio di quello di un floppy disk e possono avere una capacità di 100 o 200 MB. Lo Zip drive è un lettore di tali unità. Lo Zip drive è particolarmente diffuso in quanto offre il vantaggio di essere economico, di avere una capacità di memorizzazione superiore a quella di un dischetto, ma soprattutto di essere facilmente trasportabile                                                                       

Unità nastro Le unità a nastro adoperano come supporto dei nastri magnetici, simili alle cassette audio e video. Il nastro può avere la forma di bobine oppure di cartuccia (data cartridge) Hanno grande capacità (da 5GB in su), ed affidabilità, interfacce parallela e SCSI, ma a differenza di altre unità di memorizzazione, le unità a nastro sono dispositivi sequenziali, ovvero per pervenire alle informazioni desiderate bisogna prima scorrere le informazioni precedenti. Per questa caratteristica ricercare informazioni attraverso un'unità nastro è un procedimento piuttosto lento.                   Un'unità a nastro è il DAT, Digital Audio Tape: inizialmente utilizzata dalle apparecchiature degli studi di registrazione, questa tecnica consente di archiviare grandissime quantità di dati in cassette audio digitale con nastro magnetico di alta qualità.

Floppy disk Floppy disk: I famosi dischetti, a partire dai mostri da 8”, 160KB, passando per i 5.25” da 360KB, agli attuali 3.5” da 1440KB. Malgrado presentino il limite di poter memorizzare modeste quantità di dati e di essere piuttosto lenti (accedere ai dati di un floppy disk richiede molto più tempo che accedere ai dati su disco fisso), sono il supporto di memorizzazione più diffuso. Sui Macintosh e su molti notebook non si trovano più, resistono sui PC per compatibilità.                              Hanno infatti il duplice vantaggio di essere molto economici e di essere pratici e facili da trasportare, motivo per il quale sono adottati da tutti e sono utili per lo scambio di informazioni tra computer differenti.

CD-ROM CD-ROM ( compact disk – read only memory) sono dischi di grandissima capacità basati su un sistema di lettura di tipo ottico Inizialmente usati come supporto per incisioni audio e per la sola lettura, si sono rivelati estremamente convenienti come supporti per il backup dei dati e la diffusione di software, grazie alla capacità che arriva attualmente a sfiorare il GB (in genere possono immagazzinare circa 650 MB), all'estrema economicità ed affidabilità (i dati sono scritti fondendo la superficie, e sono praticamente eterni). I dati vengono registrati su disco ottico, attraverso masterizzatori (la memorizzazione dei dati avviene “bruciando” con un laser la superficie, che da lucida diviene così opaca) e il disco diventa di sola lettura per l’utente finale, che utilizza per la riproduzione appositi lettori di CD-ROM, che legge le informazioni tramite un raggio laser.

Lettore CD-ROM Un lettore CD-ROM viene caratterizzato dalla velocità di lettura (16X, 32X, 48X, …): più alta è la velocità più efficiente è la presentazione dei filmati e immagini in movimento. I primi lettori CD-ROM operavano con una velocità di trasferimento dal disco alla memoria del computer pari a 150 byte per secondo (kbps) indicata con 1X e detta velocità singola (single speed). Le versioni successive delle periferiche per la lettura dei CD-ROM hanno raggiunto velocità più elevate: 2X, 4X, …, 32X, 48X.

Tipi di CD Esistono 3 differenti tipi di CD: CD-Rom (Compact disc - Read only memory) sono dischi di semplice lettura e non possono essere usati come strumenti di memorizzazione. CD-R (Compact Disc - Recordable, ossia Compact Disc registrabile), aventi la caratteristica di poter essere scritti una sola volta ma letti un numero illimitato di volte. Dopo essere stati scritti i dati presenti non possono essere né cancellati né sovrascritti. Per scrivere i dati su un CD-R è necessario un supporto chiamato CD-R drive, conosciuto comunemente come masterizzatore. I dati memorizzati su di un CD-R possono essere letti da un normale lettore CD. CD-RW (Compact Disk Re-Writable) che possono essere riscritti più volte. Hanno comunque un numero di riscritture limitato (si rovina la superficie)

Tipi di CD Mini CD: sono CD con diametro ridotto (8 cm) e capacità di 180 MByte o 21 minuti. Sono perfettamente compatibili con i normali lettori CD (eccetto quelli in cui il CD va inserito attraverso una fessura).

DVD Il termine DVD è acronimo di Digital Versatile Disc ed indica dei dischi digitali con capacità che può andare da 4,7 a 17 GB. DVD-ROM, DVD-R (4GB) e DVD+R (17GB doppia faccia): la nuova generazione dei supporti ottici, ha un aspetto simile ad un CD Rom Un DVD ha dunque una capacità di memorizzazione pari a quella di 7 o 8 CD- Rom o di migliaia di floppy disk. Ne esistono diverse tipologie, scrivibili, non scrivibili e pre-registrati. Questi ultimi sono i più comuni in commercio perché contengono normalmente dei film

Caratteristiche di DVD Ma la caratteristica maggiormente innovativa del DVD è il suo standard. Infatti pur avendo lo stesso formato fisico di un CD-Rom, un DVD ha due lati e può registrare su ciascuno di questi, contrariamente ad un semplice CD che ha invece un solo lato, e conseguentemente una minore capacità. Un DVD può contenere audio, video, ed altre tipologie multimediali, è questo il motivo per il quale i conoscitori del mercato prevedono che i DVD possano rimpiazzare i CD-Rom, le videocassette VHS ed i dischi laser. Il DVD per poter essere letto ha ovviamente bisogno di un apposito lettore così come accade per i CD-Rom e per i floppy disk. (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                                                                 

Dispositivi di Input/Output Dispositivi di Input/Output sono i dispositivi di ingresso, tramite i quali si inseriscono sia le istruzioni che i dati su cui si dovrà operare l’elaborazione (esempio: tastiera, mouse, scanner) e i dispositivi di uscita, tramite i quali il sistema è in grado di comunicare all'esterno i risultati delle elaborazioni (esempio: video, stampante, plotter)                   Sono detti anche periferiche perché sono tutti i dispositivi che mettono in comunicazione (nel senso più ampio) il computer con l’esterno. Alcuni dispositivi sono solo di ingresso perché inviano dati al computer ma non ne ricevono mai (come il mouse e la tastiera), altri sono solo di uscita perché ricevono dati dal computer senza inviarne mai (come il monitor e le casse audio), altri sono contemporaneamente di ingresso e di uscita (come i dischi).

Tipi di dispositivi periferici I dispositivi periferici più comuni sono: tastiera, mouse, monitor, lettore cd-rom e lettore floppy - quasi sempre presenti; Stampante e audio (casse, microfono) – spesso presenti, ma non essenziali per il funzionamento della macchina; Rete (con collegamento diretto, oppure attraverso un modem). Inoltre possono essere presenti: Masterizzatore, scanner, videocamera, ecc. Alcuni dei dispositivi di I/O, per poter essere collegati alla macchina, richiedono la presenza di una scheda di espansione inserita all’interno del computer. Ad esempio il monitor richiede solitamente la presenza di una scheda video, le casse richiedono una scheda audio, ecc.

Unità di input: tastiera TASTIERA – Attualmente si usa un connettore tipo PS/2 (seriale a 6 connettori) uguale quello dei mouse Molte attuali tastiere sono piene di funzioni supplementari e/o multimediali pensate per un client windows. Si stanno affermando le tastiere basate su USB, connessione seriale più veloce.

Unità di input: tastiera Nei PC moderni si collega ad una porta PS/2 appositamente dedicata. Le tastiere moderne (dette "estese", per contrasto con un vecchio tipo "standard") possiedono 101 tasti (o 104 se adattate per Windows), divisi in 4 gruppi: Tasti Funzione: la fila in alto (Esc, F1, F2, ecc.); sono tasti che servono per impartire comandi. La loro esatta funzione dipende dal programma che è attivo in quel momento Tasti Alfanumerici: il gruppo principale; sono all'incirca gli stessi tasti che si trovano sulle macchine da scrivere (lettere, numeri, simboli e punteggiatura). tasti modificatori Ctrl (Control) e Alt (Alternate) che, assieme al tasto per le maiuscole, servono per modificare la funzione degli altri tasti (anche in questo caso l'effetto dipende in generale da quale programma è attivo in quel momento). La tastiera italiana possiede poi anche un tasto Alt Gr che serve per i tasti a tre funzioni; ad esempio il tasto: produce la ò se premuto da solo, produce la ç se premuto assieme a "Maiuscolo" e produce la @ se premuto assieme ad Alt Gr. - Tastierino numerico: sono i tasti su lato destro. Costituiscono una semplice replica dei tasti numerici, disposti, solo per comodità dell'utente, come in una calcolatrice.

Unità di input: mouse MOUSE – Il dispositivo di puntamento diventato uno standard con il Macintosh, quando aveva un solo tasto, adesso ha 2 o 3 tasti e/o rotelle per facilitare il movimento nelle pagine web o nei fogli di testo. Le interfacce sono ancora PS/2 e USB (che sta diventando lo standard). Nella parte superiore del mouse si trovano due pulsanti: il pulsante sinistro e quello destro. Nella parte inferiore è presente una piccola sfera che invia al computer i movimenti effettuati trascinando il mouse. Spostando il mouse, si sposta sullo schermo una freccia, che prende il nome di "puntatore“ Tramite la combinazione dei movimenti del puntatore e delle pressioni sui pulsanti sinistro e destro, è possibile trasmettere al sistema molti comandi, come l'eliminazione, la copia o lo spostamento di un file.

Unità di input: trackball e touchpad La trackball è come il mouse un dispositivo di puntamento. Si differenzia dal primo in maniera sostanziale in quanto non è necessario trascinarla, ma è sufficiente far ruotare con le dita la sfera presente al suo interno. La trackball può essere dotata di due o tre pulsanti aventi le stesse funzioni di quelli del mouse. Proprio in quanto non deve essere trascinato, questo dispositivo non necessita di una superficie piana per la propria funzionalità. Il touchpad è un dispositivo solitamente a forma rettangolare, sensibile al contatto, presente nei Mac e nei PC portatili che, in sostituzione al mouse, consente di spostare il puntatore con la sola pressione del dito, sulla superficie sottostante.

Unità di input: scanner SCANNER – Lo scanner converte l'immagine acquisita in una sequenza di 0 ed 1, ossia in formato digitale, per ottenere un'immagine elettronica di un foglio stampato, ad es.: per recuperare vecchi documenti o per spedirli via fax, I primi scanner avevano interfaccia parallela o SCSI e risoluzioni di 300ppi, ma ora si trovano a colori con interfaccia USB e risoluzione 19200ppi. In alcuni casi può essere utile averne uno in formato A3, ma in questo caso si deve spendere almeno il triplo. Gli scanner per applicazioni grafiche professionali, ovviamente, costano molto di più, ma hanno prestazioni hardware e software di gestione non paragonabili Qualitativamente uno scanner è contraddistinto dalla risoluzione ossia il numero di pixel per pollice (ppi): l'immagine sarà tanto più chiara quanto maggiore è tale numero La risoluzione consigliata è di 600 ppi

Unità di output: monitor MONITOR – L'unità in cui si misurano le dimensioni di un monitor è il pollice che equivale a 2,5 centimetri, e il numero di pollici fa riferimento alla lunghezza della diagonale dello schermo. Il suo funzionamento è molto simile a quello di una televisione: riceve i dati dalla scheda grafica del PC e li traduce in immagini. L'immagine è costituita da puntini luminosi che prendono il nome di pixel Per un server moderno è opportuno usare almeno un 17” con risoluzione 1024x768 pixel, per usare i tools grafici di amministrazione. Stanno diventando accessibili come prezzo i monitor LCD, meno dannosi per la vista. Quanto maggiore è la grandezza di un monitor, tanto più elevata sarà la qualità dell'immagine. Il monitor ha bisogno di una scheda video. Esistono schede video PCI o (attualmente) AGP, con grafica 3d e memorie da 64MB.

Risoluzione dello schermo Il numero di pixel che il computer può visualizzare rappresenta la cosiddetta risoluzione dello schermo. Un esempio di risoluzione, che è anche quella più comunemente utilizzata da chi lavora in ambiente Windows, è 800 x 600 pixel. Maggiore è la risoluzione dello schermo (ad esempio 1024x768), più numerosi sono gli elementi visualizzati, ma di dimensioni più piccole; per contro minore è la risoluzione del monitor più grandi sono gli elementi visualizzabili.                                     Altra peculiarità dello schermo è rappresentata dal numero di colori visualizzati simultaneamente. 16, 256, 65536... fino ad arrivare a milioni di colori, in relazione alla scheda grafica installata sul nostro PC.

Unità di output: stampante La stampante consente all'utente di ottenere una copia cartacea dei dati elaborati dal computer. Una stampante su un server permette di fornire servizi di stampa ai client. Avere una stampante centralizzata di prestazioni elevate consente di risparmiare sui costi di acquisto e gestione. Alcune hanno la scheda di rete ed un server interno di stampa. Si può anche usare una stampante collegata ad un PC da usare come server di stampa (magari mentre fa altri servizi) Esistono diversi tipi di stampante: ad aghi , a getto d’inchiostro, laser                                  Ad aghi sono le stampanti di vecchio tipo, ormai obsolete perché sono rumorose, molto lente e producono stampe di bassissima qualità

Stampanti Laser e a getto d’inchiostro STAMPANTI LASER sono le stampanti migliori e più veloci, ora disponibili anche a colori con spese contenute. STAMPANTI A GETTO DI INCHIOSTRO – (con interfaccia parallela o USB) sono economiche ma lente, e si deve stare attenti al costo delle cartucce (in alcuni casi costano quasi come la stampante!).Funzionano spruzzando sulla carta microgocce di inchiostro, perciò se non vengono usate per lungo tempo diventano inservibili (si secca l'inchiostro negli ugelli).                                                                                           

Unità di output: plotter Nel caso si debbano fare disegni tecnici di grande formato, o poster, può essere utile acquistare un plotter (stampante a pennini). Il plotter è un dispositivo simile alla stampante che consente di stampare su fogli di grandi dimensioni. Lavora tracciando linee su di un foglio per mezzo di una penna mossa da un braccio meccanico

Collegamento delle periferiche I dispostitivi di I/O, o di Ingresso/Uscita, o Periferiche esterne sono tutti quegli apparecchi che servono per il trasferimento di dati e informazioni fra il computer e il mondo esterno. Molti dispositivi sono collegati al computer dall'esterno (attraverso le porte di I/O). ma talvolta alcuni  possono essere inseriti all'interno del computer stesso: per esempio il modem può avere la forma di una scheda d'espansione.

Collegamento delle periferiche Il collegamento tra computer e periferiche avviene tramite apparecchiature che si chiamano interfacce di comunicazione. Si tratta di schede di circuiti elettrici che, inseriti nella struttura di un computer permette di eseguire il trasferimento di informazioni dal computer alle sue periferiche e viceversa La scheda di interfaccia è connessa da una parte alla scheda madre e dall’altra tramite le porte di I/O è connessa alla periferica

Porte di I/O Le porte di I/O sono una serie di prese, localizzate sul lato posteriore del computer, in cui vengono inseriti i cavi dei dispositivi esterni cioè le periferiche (monitor, tastiera, mouse, ecc.). La disposizione delle porte varia da computer a computer. Lo standard della configurazione di un PC prevede di norma la presenza di una porta seriale e di una porta parallela. Le porte sono delle interfacce di comunicazione. I PC hanno diversi tipi di porte, tra le quali le più importanti sono le porte: Parallela Seriale USB

Porte di I/O: seriale e parallela La porta seriale è un dispositivo che permette al PC di instaurare una comunicazione trasmettendo un bit alla volta. Le porte seriali vengono utilizzate prevalentemente per connettere modem (esterno), mouse e altri dispositivi con basse velocità di comunicazione. Può essere di due tipi, chiamati rispettivamente: RS-232C e RS. La porta parallela (8 bit per volta) è usata per connettere al computer diverse periferiche come stampanti, dischi removibili, cd-rom. Tra queste la più importante è sicuramente la stampante. Le informazioni sono trasmesse in parallelo lungo una serie di fili, in minor tempo rispetto a quanto avviene con le porte seriali, che trasmettono un bit alla volta.

Porte di I/O: USB Comparsa intorno al 1995 la USB (Universal Serila Bus) è un'interfaccia per periferiche di tipo digitale, come telecamere, tastiere, mouse, scanner, ecc. che consente la trasmissione di dati a velocità elevata (12 Mb al secondo). Le periferiche si collegano "in parallelo", cioè in una scheda di interfaccia si possono presentare più porte USB, ognuna della quali può consentire il collegamento di più periferiche “in cascata” (fino a 127 periferiche)                                     Obiettivo è quello di rendere utilizzabile, in un’architettura aperta, le periferiche di differenti costruttori PROPRIETA’ Facilità di inserimento e sconnessione Alta velocità Bassi costi

Il Personal Computer : scheda madre

Altre componenti: drive Drive: gli sportelli in cui si inseriscono il floppy disk, o il CD, o qualsiasi altro tipo di disco. Sono detti "drives" (da non confondersi con i "drivers" software!). Contengono una testina di lettura/scrittura tramite cui avviene il trasferimento dei dati fra disco e macchina.

Altre componenti: schede di espansione Schede di Espansione: si tratta di schede che espandono le funzioni della scheda madre per pilotare dispositivi interni od esterni. La più importante è la scheda video su cui si connette il monitor

Altre componenti : BIOS BIOS (Basic Input/Output System): è un componente che fa parte integrante della scheda madre. Il suo scopo è quello di gestire la fase di accensione del computer.

Classificazione dei computer Esistono diverse categorie di computer, suddivise secondo la potenza e l'utilizzo. La distinzione a volte è piuttosto sfumata, ma si possono individuare alcune categorie di riferimento: Piccoli sistemi di elaborazione personal, palmari, laptop Medi sistemi di elaborazione workstation, minicomputer Grandi sistemi di elaborazione mainframe, supercomputer Network computer computer di tipo diverso connessi tra loro

mainframe Con il termine Mainframe si fa riferimento ad un grande elaboratore centrale, con elevate prestazioni in termini di capacità di calcolo e di memoria. Comunemente è usato nelle reti come punto centrale o di smistamento, in modo da ricoprire il ruolo di server per le migliaia di utenti che sono ad esso collegati simultaneamente I mainframe sono gli eredi diretti dei primi computer (quelli grandi come armadi che si vedono in certi film di spionaggio degli anni '60 '70) e ne rispecchiano ancora la struttura di base, con una macchina centrale cui fanno capo diversi terminali secondari.

Dove si usa il mainframe In grandi aziende, nelle banche e ovunque ci sia bisogno di gestire una complessa e delicata rete di computer e apparecchiature, l'architettura prevalente del CED era, fino a qualche tempo fa un Mainframe, per la gestione centralizzata di tutto il sistema, con un certo numero di terminali ad esso direttamente connessi. Un sistema del genere oggi sopravvive solo per applicazioni particolari dove è richiesta una gestione centralizzata (es.: Militari, banche, grosse aziende) ed è enormemente costoso. All'epoca del VAX (Digital), vari sistemi erano poi interconnessi tra loro mediante l'uso di reti proprietarie (es.: DECNET, BITNET) che permettevano di aprire una sessione interattiva su una macchina remota, lo scambio di messaggi di posta, di files, ed addirittura una forma di chat a due interlocutori.

Un caso particolare : dumb terminal A volte nelle grandi aziende o negli enti si trovano delle postazioni composte solo da monitor e tastiera (senza "corpo"). Si tratta di terminali detti dumb terminals (terminali stupidi) perché non hanno capacità elaborative proprie, ma si appoggiano con un collegamento via cavo ad un unico mainframe centrale che fornisce da solo tutta la potenza di elaborazione. Tale tipo di terminale è caratterizzato dal fatto di non possedere né CPU, né disco rigido, e non poter di conseguenza elaborare i dati, ma semplicemente leggerli dal mainframe e chiederne l'elaborazione allo stesso.                   

supercomputer Infine in ambienti con necessità di calcolo avanzato si usano dei supercomputer potentissimi e costosissimi (possono arrivare a costare anche molti milioni di euro). Si trovano solo presso i grandi centri di ricerca.

workstation Nei laboratori di ricerca e nelle università si trovano spesso computer detti Workstation usati per il calcolo e la programmazione oppure per la grafica avanzata (set virtuali, montaggio video, effetti speciali cinematografici, ecc.) e per la ricerca Si tratta di sistemi di calcolo che forniscono prestazioni di calcolo e grafiche notevoli, oltre ad avere di solito un sistema operativo (UNIX) che li rende adatti come server di rete. Sono molto diffusi nei centri di ricerca e nella grafica avanzata

minicomputer Gli eredi più piccoli dei Mainframe (non occupano più un'intera stanza!!!) Sono detti minicomputer In questo ambito viene usato il termine minicomputer, per riferirsi ad una macchina che sta a metà strada fra mainframe e PC Un minicomputer può servire, al medesimo contempo, non più di 200 utenti.                             

network computer .Un caso analogo è quello dei Network computer, che sono sì in grado di elaborare i dati autonomamente (perciò non sono terminali stupidi), ma non possiedono dischi propri (né Hard disk, né floppy, né CD). Il network computer è un terminale di costo non elevato, che funziona grazie ad un server a cui è collegato, e dal quale preleva le applicazioni per poi elaborarle in locale. I dati possono rimanere memorizzati nel network computer stesso oppure sul server. Lo spazio su disco viene loro fornito da un computer centrale attraverso un collegamento via cavo, senza il quale i network computer non potrebbero comunque funzionare. I Network computer presentano un corpo molto piccolo rispetto alle normali dimensioni di un PC.

network computer I vantaggi offerti dal Network Computer sono molti. Il Network Computer è caratterizzato da alcuni attributi fondamentali: Processori di elevata potenza per eseguire le applicazioni; Grande spazio di memoria di lavoro; Il Server di supporto al Network Computer può trovarsi sia su una rete locale che su Internet. I vantaggi offerti dal Network Computer sono molti. Non sussiste il problema di installare periodicamente sul proprio computer le versioni più aggiornate dei vari software, basta che questi siano disponibili sul server. I costi di manutenzione sono aboliti. Non è necessario che i computer siano dotati di hard disk di dimensioni troppo elevate.

personal computer I predecessori dei Personal Computer, nascono in California alla fine degli anni ' 70. Piccoli elaboratori ideati per l'uso personale di ogni singolo destinatario. Nel 1981, l'IBM presenta il primo vero Personal Computer. Col passare degli anni, arriviamo ai giorni nostri, in cui, grazie ai progressi della microelettronica, milioni di persone possiedono macchine in grado di elaborare dati documenti e creare immagini. Il personal computer si afferma su scala mondiale in maniera dilagante.

personal computer Il fratello minore di tutta la famiglia dei computer, ha prestazioni di calcolo ormai paragonabili alle Workstation di poco precedenti, e prezzi accessibili a tutti. Con l'avvento di sistemi operativi come Windows NT/2000/XP ed i vari UNIX liberi, anche i PC come le workstation hanno la capacità di fungere da server di rete.

personal computer I normali computer da casa o da ufficio (detti Personal Computer o semplicemente PC) si usano per lo più come elaboratori di testo (word processor), per reperire o gestire informazioni (Internet, basi di dati), come strumenti da ufficio (amministrazione, programmi gestionali), per la comunicazione (e-mail), per la grafica o i giochi. Limitandoci all'ambito dei soli computer per uso personale, esiste tradizionalmente un'ulteriore classificazione in base alla forma e alle dimensioni della macchina

personal computer: desktop e tower Vengono detti desktop computer i PC con la cassa orizzontale. In origine i PC erano sempre orizzontali, ma in seguito si sono affermati i modelli a cassa verticale che occupano meno spazio sulla scrivania I computer a cassa verticale sono detti Tower computer. Ne esistono più o meno tre misure principali: Minitower, Midtower e Fulltower (o Bigtower).

personal computer: laptop I computer portatili (Laptop) sono usati da chi deve spostarsi spesso per lavoro avendo sempre il proprio computer a portata di mano (il che non è ovviamente possibile con un normale PC). Sono dotati di una batteria che consente un'autonomia di alcune ore per lavorare anche durante gli spostamenti. I modelli più recenti, di peso e di spessore sempre minori Il costo di un portatile è circa due volte superiore rispetto a quello di un normale PC di potenza equivalente, a causa della maggiore raffinatezza e ricercatezza di progettazione ed elaborazione.                                               

personal computer: palmtop Palmari (palmtop o pocket PC) sono dei computer di capacità ridotta nati dall'evoluzione delle agende elettroniche tascabili. Oltre alle normali funzioni delle agende (appuntamenti, rubrica telefonica, calcolatrice), i palmari sono in grado di svolgere alcune funzioni base dei computer, come la navigazione in internet, la posta elettronica, l'elaborazione di testi, ecc.

Alcuni esempi Da quanto detto, risulta difficile al giorno d'oggi tracciare un confine netto tra mainframe, workstations e personal computers; anche perché le prestazioni di calcolo di un odierno PC sono ormai al livello di quelle di un minicomputer di non troppi anni fa. Tuttavia, volendo citare alcuni esponenti delle varie categorie, possiamo citare: Personal computers: PC Intel compatibili (con CPU Intel, AMD, Cyrus etc.) PC Apple Macintosh (con CPU PowerPC di Motorola-IBM)

Pc Compatibile Intel Creato nel 1981 dalla IBM, era basato su processore Intel 8088 e bus PC (8bit). Aveva uno o due floppy disk da 5.25”, ben presto integrati da un mastodontico hard disk esterno. Il sistema operativo? Il DOS, naturalmente! Successivamente migliorato con: Processori 8086, 80286, 80386, 80486, Pentium I, II, III e IV, Itanium (64 bit) ed i corrispettivi AMD Bus AT (ISA) e poi PCI, bus AGP per la grafica. Hard disk ATA (IDE), poi ultra-ATA (opzionalmente SCSI) Sistemi operativi windows 95, 98, me (client), windows NT, 2000, XP (client/server) per il mondo Microsoft Sistemi operativi UNIX-like (Linux, FreeBSD, OpenBSD, NetBSD, sun Solaris)

Un particolare PC : Apple Macintosh Creato nel 1984 da Steve Jobs, Steve Wozniak ed altri fuoriusciti dalla Xerox, era basato su processore Motorola 680x0, ed aveva caratteristiche rivoluzionarie: Interfaccia utente completamente grafica (no linea comando) Condivisione in rete di stampanti e files su rete Appletalk (all'inizio solo client, poi dal MacOS 7 implementata anche come server). Interfaccia SCSI per i dischi. Attualmente basato su processori RISC PowerPC (è appena arrivato il G5, a 64 bit), il sistema operativo MacOS X è basato su Mach Kernel UNIX di tipo BSD (è stata quindi recuperata la linea di comando!!!) ed è preemptive e multitasking. È un PC costoso, ma di prestazioni superiori a quelli degli altri PC (non lasciatevi ingannare dalle frequenze di clock!) e praticamente insostituibile per applicazioni grafiche.

Alcuni esempi Workstations &Minicomputer: Mainframe: Sun SPARC HP* Alphaserver IBM Intellistation Silicon Graphics Indy e O2 Mainframe: Quelli “storici”: IBM 7090 IBM @Server z990 (32 processori, 9000MIPS) HP 9000 * L'architettura Alpha era originariamente della DEC, poi assorbita dalla Compaq, a sua volta assorbita da Hewlett-Packard

Architetture Hardware: Esistono e sono esistite storicamente un gran numero di architetture hardware. La loro complessità varia dagli enormi mainframe al più piccolo palmare, passando per varie architetture di workstations e personal computers. possiamo vedere una lista di quelle supportate da uno tra i più portabili sistemi operativi oggi esistenti (NetBSD, un “dialetto” di UNIX libero e gratuito) al link: http://www.netbsd.org/Ports

ARCHITETTURA di base di un S.E. Il Sistema di Elaborazione ridotto “all'osso”: Dispositivi di INPUT (tastiera, mouse, scanner etc.) Unità centrale (CPU, RAM, memorie di massa, etc.) Dispositivi di OUTPUT (Video, stampanti, etc.) In realtà per alcuni dispositivi (le interfacce in generale) è più corretto parlare di dispositivi di INPUT/OUTPUT. INPUT Unità centrale OUTPUT

Bus – Definizione Le varie parti del computer (ma anche, come vedremo tra poco, le parti interne dell'unità centrale ed addirittura quelle della CPU) comunicano tra loro attraverso collegamenti elettrici a più connettori, detti BUS, che trasportano le informazioni in formato binario attraverso impulsi elettrici predefiniti. Il bus di sistema collega la CPU ad altri dispositivi del computer, fra cui la memoria, gestendo il trasferimento dei dati e delle istruzioni tra i due componenti. Le linee del bus vengono suddivise in tre categorie: BUS dei DATI, BUS degli INDIRIZZI BUS di CONTROLLO.

STRUTTURA A BUS SINGOLO BUS DEGLI INDIRIZZI BUS DI CONTROLLO CPU INPUT/OUTPUT DEVICE RAM BUS DEI DATI

Bus dei Dati Serve a trasferire le informazioni tra un componente e l'altro del computer (es.: tra la CPU e la RAM). Più esso è ampio (dagli 8 bit dei primi computer, si è passati agli attuali 32 o 64 bit) più dati il computer potrà trasferire per ogni ciclo di clock, e questo influisce pesantemente sulle prestazioni del computer.

Bus Degli Indirizzi Serve a determinare la locazione (ad es.: di memoria) da o verso cui trasferire i dati: anche qui, più esso è ampio (dai 20 bit dell'Intel 8086, corrispondenti a 1 MB di RAM indirizzabile, si è passati agli attuali 36 bit del Pentium IV, che può gestire 64 GB di memoria). Ancora una volta, questo influisce pesantemente sulle prestazioni del computer.

Bus di Controllo Il bus di controllo permette alla CPU di spedire alla memoria o al processore di I/O dei segnali per dire cosa fare in un dato momento. Quindi contemporaneamente all'invio degli indirizzi tramite il bus indirizzi, attraverso il bus di controllo, la CPU deve inviare alla memoria altri codici numerici di controllo che rappresentano i segnali per dirle cosa deve fare, se scrivere o leggere nella locazione di memoria il cui indirizzo è arrivato attraverso il bus degli indirizzi Serve quindi a gestire la sincronizzazione dei trasferimenti dati attraverso segnali di controllo (ad esempio per notificare un interrupt alla CPU), a gestire il riconoscimento del tipo di operazione da effettuare e gli eventuali errori.

Interrupt….. Un esempio tipico nel quale è utile un segnale di controllo (interrupt) è il trasferimento di dati dalla CPU ad un hard disk, di essa molto più lento: se non ci fosse un meccanismo di questo tipo la CPU resterebbe bloccata in attesa della periferica più lenta aumentando di ordini di grandezza i tempi morti (latenza). Invece, una volta che il controllore del disco è stato istruito sulla locazione da raggiungere per la scrittura dei dati, la CPU può occuparsi di altri processi. Quando il disco è pronto, il controllore manderà alla CPU in interrupt, ed essa provvederà ad eseguire la scrittura.

……Interrupt…. Per fare questo verrà inviato un segnale su un'apposita linea di controllo detta IRQ (interrupt request). Se la IRQ fosse a singolo filo (1 bit), la CPU dovrebbe interrogare in sequenza tutte le periferiche per sapere quale ha generato il segnale (polling). È un sistema assai inefficiente che viene usato in casi particolari (es.: alcune interfacce seriali con più periferiche collegate). Se invece ci sono N linee, è possibile assegnare un codice ad N bit all'interrupt risolvendo il problema. Questo viene fatto nei moderni PC, ed il numero di linee è stato progressivamente aumentato (es.: il primo bus del PC IBM aveva 6 linee IRQ, il bus ISA dei PC-AT ne ha 11).

….Interrupt Anche in questo modo, però, il numero di IRQ disponibili rimane insufficiente per un moderno PC. I bus moderni (es.: PCI) usano un sistema di IRQ “level sensitive”, cioè possono riconoscere una periferica dal livello di tensione sulle linee IRQ. In questo modo due periferiche possono condividere lo stesso codice IRQ ma il bus controller le riconoscerà dal livello di segnale.

Bus Singolo e Bus Dedicati La struttura vista prima è in ogni caso da considerare “a bus singolo”: anche se esistono tre tipi di linee (a livello logico), in sostanza tutte le comunicazioni interne del PC usano lo stesso bus. Un tale sistema è inefficiente in quanto tutti i trasferimenti dati andrebbero in serie, con tempi morti eccessivi. Nei moderni PC esistono bus dedicati per vari tipi di operazioni, il che rende i sistemi molto più efficienti e veloci. Ad esempio esiste un bus molto veloce (attualmente detto Front Side Bus) che connette la CPU e la RAM (passando per la cache L2, una memoria velocissima e costosissima, di dimensioni limitate, che contiene i dati di più frequente accesso per la CPU).

Bus di periferiche interne al PC Sono da considerare bus di collegamento periferiche anche : SCSI (small computer system interface), è un'interfaccia hardware che permette di collegare al PC fino a quindici periferiche differenti, come dischi fissi, lettori CD e scanner, utilizzando un tipo di collegamento chiamato Daisy Chain . Arriva a 160mbps, ed è molto affidabile. Non è normalmente integrato sulle motherboard, a differenza delle IDE. Al bus SCSI si collegano hd, cd-rom, masterizzatori, unità Zip, scanner AGP pensato per le schede video, consente il trasferimento ad esse dei dati senza appesantire il bus PCI. FireWire (IEEE1394) introdotto da apple sui suoi PC, ed adottato per il trasferimento dati da videocamere etc. (Ma va bene anche per dischi esterni), è un bus seriale ad alta velocità progettato per arrivare a 3 Gbps di velocità (attualmente però siamo fermi a 400mbps)

DMA Esistono poi controllori dedicati (particolari processori) per trasferire dati direttamente dalla RAM ad un dispositivo (es.: hard disk) senza impegnare la CPU (DMA, Direct Memory Access). La CPU manda al DMA l'indirizzo iniziale dei dati, la lunghezza, e la porzione del disco dove vanno scritti e poi potrà fare altro mentre il DMA gestisce la (ricordiamo, assai lenta) operazione di scrittura sul disco. In questo caso servirà un meccanismo di priorità per evitare che la CPU ed il DMA controller possano accedere alla stessa porzione di RAM contemporaneamente, generando un conflitto.

Schema di un PC di generazione attuale Hard disk CD-ROM CD-RW BUS IDE DDR SDRAM IDE controller On-board LAN CACHE L2 System controller (1) Peripheral Bus controller (2) CPU BIOS Front Side Bus AGP SLOT Scheda audio USB BUS PCI (1) Northbridge o Memory Controller Hub - (2) Southbridge o I/O Controller Hub Schema di un PC di generazione attuale

Casi reali di CPU per PC Fino a questo momento, abbiamo parlato genericamente di architetture di computer, anche se con qualche riferimento a componenti dei PC compatibili Intel. Da questo momento ci concentriamo sull'architettura di questi ultimi, che per diffusione ed economicità, oltre che per l'attuale presenza di sistemi operativi in grado di trasformarli in server di rete ad alte prestazioni, costituiscono una scelta quasi obbligata per la stragrande maggioranza di noi. Alcuni riferimenti saranno però fatti anche al mondo PowerPC, perché si trovano in giro diversi Macintosh

CPU unità centrale IL microprocessore o CPU è il cervello vero e proprio del PC. Sono stati chiamati con dei nomi come 286, 386, 486 ecc.…, In realtà i veri nomi sono 80286, 80386, 80486 ecc., Cioè rappresentano i processori della stirpe degli 80x86. Sspieghiamo la differenza tra questi utilizzando una tabella che ne sintetizza le caratteristiche salienti:

CPU unità centrale Nome CPU Bus dati Bus indirizzi Clock (Mhz) Byte indirizzabili 8086 8 bit 16 bit 4,7 1 Mb 80286 24 bit Da 8 a 25 16 Mb 80386 sx 32 interno 16 esterno 32 bit Da 16 40 80386 dx 4 Gb 80486 sx Da 25 a 50 80486 dx Da 50 a 120 Pentium 64 bit Da 66 a 300 1 Gb x 1 Gb =264

Casi reali di CPU per PC INTEL: Pentium IV – 32 bit, clock fino a 3.2 GHz ; Celeron (un Pentium privato di alcune parti dell'architettura interna, perciò meno potente ma più economico). Montati sui PC compatibili AMD: Athlon Thunderbird, Athlon XP, Duron sono i corrispondenti degli Intel a 32 bit. PowerPC: G3, G4 – 32 bit, clock fino a 2 GHz. Il G5, 64 bit a 2GHz, è appena uscito. Sono montati sugli Apple Macintosh.

CPU NEL MONDO PC: differenze La lotta tra i due titani delle CPU per PC vede alternativamente in testa l'una o l'altra. In generale i processori AMD sono più economici e leggermente più performanti, a parità di clock. Di contro, sono più avidi di potenza, scaldano di più e sono più delicati in fase di assemblaggio e meno longevi (a causa del maggiore stress termico). Il mondo PPC sta un pò a sé: i processori PPC sono, a parità di clock, circa il doppio più potenti, e consumano e scaldano molto meno (diversi modelli Macintosh - non hanno nemmeno la ventola di raffreddamento!) Ma sono più costosi. Una scelta “definitiva” perciò è improponibile, anche perché le prestazioni relative dipendono in misura notevole dal sistema operativo che gira sul PC a disposizione.

Altri dispositivi di I/O nei PC RETE – Alcune motherboard montano una scheda ethernet e/o un modem integrati. Per avete una linea ISDN, si deve avere il relativo modem digitale a 128kbps (interno o USB). Per la ADSL, ci sono due casi: a) con telecom etc.: Vi server il modem ADSL a 640kbps, anche qui interno od esterno USB; Con Fastweb non avete bisogno di modem, vi verrà installato un HAG al quale vi collegherete tramite la scheda ethernet.

Altri dispositivi di I/O nei PC PERIFERICHE MULTIMEDIALI –la Webcam, molto popolare negli ultimi tempi. Ce ne sono di costi irrisori, con interfaccia USB ma con prestazioni limitate (pochi fps di velocità, risoluzione max. 640x480 pixel), oppure di più sofisticate, che in alcuni casi permettono di offrire un vero e proprio servizio di videoconferenza, con il software opportuno ed una connessione di rete adeguatamente veloce (con un modem lento non si fa videoconferenza...). Nel caso di una scuola, questo può essere utilissimo per fornire didattica a distanza.

Altri dispositivi di I/O nei PC UPS –Si tratta di quello che a volte viene definito gruppo di continuità, e consente di fornire alimentazione elettrica al PC per un tempo definito (di solito circa 30 minuti, ma dipende da come è dimensionato rispetto alla potenza assorbita dal PC) in caso di black-out. Usa una serie di batterie, normalmente ricaricate tramite la normale presa, collegate ad un alternatore che simula una corrente alternata in uscita. L'interruzione improvvisa dell'alimentazione può avere sul server, qualunque sia il s.O. usato, effetti deleteri, specialmente se il PC sta scrivendo in quel momento sul disco (cosa che avviene quasi sempre). L’ UPS dovrà quindi essere in grado di: Intervenire in tempi rapidissimi per evitare sbalzi di alimentazione Tenere alimentato il PC per un tempo sufficiente al ripristino dell'alimentazione principale oppure allo spegnimento manuale del PC

FIRMWARE, OPEN FIRMWARE, BIOS Si definisce FIRMWARE un software proprietario che generalmente risiede su un chip (es.: una ROM o EPROM) e serve a gestire un particolare dispositivo hardware. Deve essere in grado di colloquiare con altri programmi dello stesso genere e/o il sistema operativo. Nel caso il firmware sia modificabile si parla di OPEN FIRMWARE. L'esempio più importante di open firmware è il BIOS (Basic Input/Output Software), caricato in una EPROM sulla motherboard del PC, che all'avvio compie una serie di test sull'hardware e ne configura una parte, per poi passare il controllo al boot loader. Esiste nelle moderne motherboard un'interfaccia utente per il BIOS del PC che consente di impostare alcuni parametri fondamentali, come ad es.: il disco d'avvio, la geometria dei dischi rigidi (nel caso non fosse rilevata correttamente all'avvio) etc. È importante notare che il firmware è presente anche sulle periferiche, e ne costituisce il software di gestione.

CPU nel mondo PC : obsolescenza L'attuale mercato dei PC è affetto da una malattia chiamata “obsolescenza programmata”. Si tratta di una strategia volta a rendere nel più breve tempo possibile obsoleto il PC appena acquistato, producendo software (a partire dai sistemi operativi Microsoft ed Apple per finire ai giochi) sempre più esigenti in termini di hardware, e a loro volta PC sempre più potenti per i quali non viene fornito supporto per sistemi operativi e software più datati.

LA MOTHERBOARD (ASUS P4B533)

LA MOTHERBOARD (ASUS P4B533)

Bibliografia e Sitografia S. Congiu, Calcolatori Elettronici, Patron Editore, Bologna, terza edizione, 1995 Andrew S. Tanebaum - Architettura dei Computer, un approccio strutturato - Prentice Hall International Lorenzi, Govoni – Manuale per la patente europea del computer - ATLAS Storia dei sistemi di calcolo: Tecnoteca – www.tecnoteca.it/contenuti/museo Computer Museum – www.computermuseum.it/history/index.htm

FINE