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HARDWARE Il computer Tipologie di computer (1) Tipologie di
Informatica Informatica Giuridica Giuridica Informatica Informatica Giuridica Giuridica A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 AA. AA. 2005/2006 2005/2006 Il computer HARDWARE Computer (calcolatore o elaboratore): – Ing. Rossella Rubino [email protected] Bologna, 20 marzo 2006 – Programma: – – 2 © G. Sartor – © G. Sartor Informatica Informatica Giuridica Giuridica A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 Tipologie di computer (2) Personal Computer – utilizzo individuale prestazioni limitate – PDA (Personal Digital Assistant) – – Super Computer – – enti di ricerca calcoli scientifici complessi – 4 © G. Sartor © G. Sartor Informatica Informatica Giuridica Giuridica A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 L’informazione binaria Hardware – parte fisica del computer: insieme di dispositivi che realizzano le funzioni di BIT (Binary Digit - Cifra binaria) – acquisire elaborare memorizzare trasmettere informazioni – programmi da eseguire (Windows, Word, Excel, Norton Antivirus) © G. Sartor 6 l’unità di informazione minima rappresentabile in un computer espressa mediante le sole cifre 0 e 1 Perche solo cifre binarie? – Software – 5 versione portatile del personal computer batteria per lavorare anche senza alimentazione Informatica Informatica Giuridica Giuridica HW e SW privi di memoria dimensioni contenute touch screen o pen screen Laptop – 3 insieme di istruzioni formulate in un linguaggio che il computer è in grado di comprendere (linguaggio di programmazione) ed eseguire Informatica Informatica Giuridica Giuridica Tipologie di computer (1) macchina che elabora informazioni sotto la guida di un programma perché è più facile realizzare componenti suscettibili di assumere due stati (aperto/chiuso, positivo/negativo, ecc.) © G. Sartor 1 Informatica Informatica Giuridica Giuridica Informatica Informatica Giuridica Giuridica A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 Stati di un circuito elettrico Sistemi di numerazione Sistemi utilizzati per esprimere i numeri – non posizionali – posizionali 7 8 © G. Sartor – Informatica Informatica Giuridica Giuridica A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 Sistema binario dalla posizione della cifra (posizione calcolata a partire dalla fine del numero, iniziando a contare da 0), e dalla base del sistema di numerazione Valore = Cifra * BasePosizione 103 102 101 132410 = 1 * +3* + 2* +4* (1.000) + (300) + (20) + (4) 9 10 Informatica Informatica Giuridica Giuridica A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 – – 11 Tavole di conversione ASCII: Fanno corrispondere ad ogni carattere o numero un gruppo di 8 bit. Una sequenza di 8 bit viene chiamata byte o carattere – – Suoni 12 tabella standard (128 caratteri) estesa (256 caratteri) Unicode – in bianco e nero (es. 0 = punto bianco; 1 = punto nero) immagini a colori © G. Sartor ASCII (American Standard Code for Information Interchange) – Immagini e fotografie – Sistemi di codifica internazionali Numeri 13 ⇒ 1101 Caratteri alfabetici e comandi: – © G. Sartor Informatica Informatica Giuridica Giuridica Che cosa possiamo rappresentare nel sistema binario Sistema posizionale con base uguale a 2 Valore = Cifra * 2Posizione 1 1 0 1 23 22 21 20 1310 = 11012 11012 = 1 * 23 + 1 * 22 + 0 * 21 + 1 * 20 (8) + (4) + (0) 1 100 © G. Sartor © G. Sartor A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 Ogni cifra di un numero rappresenta un valore che dipende – numerazione decimale numerazione binaria numerazione esadecimale Informatica Informatica Giuridica Giuridica Sistemi posizionali numerazione romana conteggio “a tacche” conteggio “sulle dita” Standard di codifica dei caratteri sviluppato da Unicode Consortium. 65.536 caratteri consente di rappresentare quasi tutte le lingue scritte del mondo utilizzando un unico set di caratteri. © G. Sartor 2 Informatica Informatica Giuridica Giuridica Informatica Informatica Giuridica Giuridica A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 La struttura di Babbage Tabella ASCII Organo di Calcolo Organo di Input Organo di Controllo Organo di Output Organo di Memoria 13 14 © G. Sartor Informatica Informatica Giuridica Giuridica Informatica Informatica Giuridica Giuridica A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 Le componenti del computer Unità di input (o di ingresso) Unità di controllo – – – – Unità di calcolo Unità di memoria – – 15 – comunica all’esterno i risultati delle elaborazioni compiute memorizza i dati e i programmi 16 necessario per sistemi ad interfacce grafiche (GUI) sostituibile con trackball o touchpad Scanner – elabora i dati immissione comandi premendo dei tasti dispositivo per l’acquisizione di immagini o per il riconoscimento ottico dei caratteri Modem © G. Sartor Informatica Informatica Giuridica Giuridica Informatica Informatica Giuridica Giuridica A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 La struttura del computer risoluzione tecnologia (LCD, CRT) Stampante – – – 17 Mouse Monitor – – Unità di output Tastiera – © G. Sartor – smista i dati tra le unità del computer seleziona le istruzioni da eseguire controlla la correttezza della loro esecuzione Unità di output (o di uscita) – Unità di input riceve le informazioni in arrivo e le trasmette all’unità di controllo © G. Sartor aghi getto d’inchiostro laser Modem © G. Sartor 18 © G. Sartor 3 Informatica Informatica Giuridica Giuridica Informatica Informatica Giuridica Giuridica A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 ALU e CU Le componenti del computer CPU (unita’ centrale di elaborazione) – – esegue le operazioni aritmetiche e logiche specificate nelle istruzioni del programma – registra temporaneamente i dati, i programmi e i risultati delle elaborazione Unità di memoria di massa Bus – – conserva dati e programmi – insieme di fili su cui transitano i dati che vengono inviati da un dispositivo all’altro (indirizzi, dati e controllo) 20 – – – – © G. Sartor Informatica Informatica Giuridica Giuridica Informatica Informatica Giuridica Giuridica A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 Algebra di Boole Sia la ALU che la CU utilizzano dei registri – preleva dalla memoria le istruzioni del programma le interpreta e le fa eseguire dalla ALU gestisce le comunicazioni fra i vari organi del computer – I registri – CU (Control Unit) – © G. Sartor ALU (Arithmetic Logic Unit) Unità di memoria centrale – 19 ALU: unità aritmetico-logica CU: unità di controllo contatore di programma registro istruzioni registro di indirizzamento registri temporanei accumulatore registro di stato Algebra di variabili suscettibili di assumere due valori (0,1 oppure ON,OFF oppure vero,falso) Operazioni fondamentali – – – – 21 22 © G. Sartor 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 OR 23 © G. Sartor Es. Es. © G. Sartor Informatica Informatica Giuridica Giuridica Informatica Informatica Giuridica Giuridica A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 Operatori booleani (1) AND 0 AND OR NOT XOR Operatori booleani (2) 1100 AND 1010 1000 XOR 0 1100 OR 1010 1110 NOT 0 0 0 1 1 1 24 1 1 0 Es. 1100 XOR 1010 0110 1 0 Es. 1010 NOT 0101 © G. Sartor 4 Informatica Informatica Giuridica Giuridica Informatica Informatica Giuridica Giuridica A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 I connettivi logici AND F F F V F V F V F F F V V OR V V V NOT F V F F F V V XOR Sono vere entrambe le proposizioni: p1. G.Sartor è italiano p2 B.Pitt è americano G.Sartor è italiano AND B.Pitt è italiano ? G.Sartor è italiano OR B.Pitt è italiano ? G.Sartor è italiano AND NOT B.Pitt è italiano ? G.Sartor è italiano XOR B.Pitt è americano? 25 I circuiti che realizzano le operazioni elementari V F V V F A B OR A NOT A B XOR © G. Sartor Informatica Informatica Giuridica Giuridica Informatica Informatica Giuridica Giuridica A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 Le reti logiche AND 26 © G. Sartor A B Una semplice rete logica Reti ottenute combinando i connettivi logici allo scopo di eseguire operazioni elementari (addizioni, sottrazioni, confronti) Combinando operazioni elementari, si possono eseguire tutte le operazioni di base effettuabili da parte dell’elaboratore. A B AND C NOT OR R R= (A AND B) OR (NOT C). 27 28 © G. Sartor Informatica Informatica Giuridica Giuridica Informatica Informatica Giuridica Giuridica A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 Le reti logiche e i circuiti integrati circuito complesso, realizzato su un’unica piastra di silicio – circuito integrato contenente una CPU completa (unità logico-aritmetica, unità di controllo, registri) © G. Sartor I chip sono collocati su schede a circuiti stampati – Microprocessore – 29 Schede Le reti logiche sono oggi realizzate mediante transistor, dispositivi composti di materiale semiconduttore (che permettono il passaggio di corrente solo in particolari condizioni). Circuito integrato – © G. Sartor 30 Scheda madre: la scheda principale ai cui connettori si collegano I dispositivi. Contiene la CPU, la memoria centrale, I principali controller Schede di espansione: contengono ulteriori componenti hardware, e si collegano agli slot di espansione del computer (per aggiungere memoria, adattatore video, scheda grafica, modem interno, ecc.) © G. Sartor 5 Informatica Informatica Giuridica Giuridica Informatica Informatica Giuridica Giuridica A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 Scheda a circuiti stampati e circuiti integrati 31 Scheda madre 32 © G. Sartor © G. Sartor Informatica Informatica Giuridica Giuridica Informatica Informatica Giuridica Giuridica A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 Scheda di espansione Unità di memoria Il computer utilizza due tipi di memorie per memorizzare i propri dati – memoria centrale – memoria secondaria o di massa 33 34 © G. Sartor – – Informatica Informatica Giuridica Giuridica A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 – – – 35 ROM 8 bit (byte) 4 byte (word) 8 byte (double word) – memoria a sola lettura perché l’utente non può intervenire in alcun modo su di essa. contiene i programmi (firmware) che consentono le funzioni di base del computer 1 Kilobyte (1024 byte) 1 Megabyte (1024 KB) 1 Gigabyte (1024 MB) 1 Terabyte (1024 GB) © G. Sartor Read Only Memory – Le unità di misura normalmente utilizzate per esprimere la capacità di una memoria – © G. Sartor A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 La memoria è suddivisa in celle di – memorie magnetiche memorie ottiche Informatica Informatica Giuridica Giuridica Organizzazione della memoria ROM RAM – 36 avviamento (bootstrap) diagnostica errori è permanente nel senso che le informazioni non vengono perse quando si spegne il computer © G. Sartor 6 Informatica Informatica Giuridica Giuridica Informatica Informatica Giuridica Giuridica A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 Tipi di ROM PROM (Programmable ROM) EPROM (Erasable Programmable ROM) EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) – 37 Flash memory Flash memory (memory cards, USB flash drives, MP3 player, macchine fotografiche digitali e telefoni cellulari) 38 © G. Sartor © G. Sartor Informatica Informatica Giuridica Giuridica Informatica Informatica Giuridica Giuridica A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 Memorie secondarie RAM Random Access Memory – – – 39 – contiene i programmi da eseguire e i dati da elaborare è volatile, cioè allo spegnimento del computer i dati in essa contenuti vanno persi – – – Svantaggi – capacità ridotta è volatile – 40 © G. Sartor Informatica Informatica Giuridica Giuridica A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 Hard Disk In questo tipo di memorie l’archiviazione avviene magnetizzando piccole aree della superficie del supporto Tipi di memorie magnetiche – nastri – accesso sequenziale non molto usati se non per backup dischi 41 magnetiche ottiche Informatica Informatica Giuridica Giuridica Memorie magnetiche più lente capacità più ampia costo minore permanenti Tipi di memorie secondarie – MEMORIE SECONDARIE © G. Sartor Caratteristiche accesso casuale floppy disk, hard disk © G. Sartor 42 © G. Sartor 7 Informatica Informatica Giuridica Giuridica Informatica Informatica Giuridica Giuridica A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 Trasmissione dati tra computer e periferiche Dispositivi ottici In questo tipo di dispositivi la memorizzazione avviene tramite un raggio laser Dischi ottici più diffusi – – – – 43 – – parallelo 44 i singoli bit vengono trasmessi in sequenza più bit (normalmente byte) vengono trasmessi in sequenza © G. Sartor Informatica Informatica Giuridica Giuridica Informatica Informatica Giuridica Giuridica A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 Cavi seriali può coprire lunghe distanze richiede meno fili meno costi più tollerante ad interferenze ed errori Svantaggi – è più lenta 46 © G. Sartor © G. Sartor © G. Sartor Informatica Informatica Giuridica Giuridica Informatica Informatica Giuridica Giuridica A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 Altri standard di comunicazione Cavi paralleli 47 – Vantaggi – 45 seriale Trasmissione seriale – CD-ROM CD-RW DVD-ROM DVD-RW © G. Sartor La trasmissione dei dati tra il computer e il terminale può avvenire in modo: 48 USB (Universal Serial Bus) IrDA (Infrared Device Application) Firewire Bluetooth © G. Sartor 8 Informatica Informatica Giuridica Giuridica Informatica Informatica Giuridica Giuridica A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 USB Caratteristiche velocità elevata – connessione in cascata di 256 dispositivi gestita solo da Windows e MAC OS – – 49 50 © G. Sartor Informatica Informatica Giuridica Giuridica A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 – – – – 51 Firewire Caratteristiche – © G. Sartor Informatica Informatica Giuridica Giuridica IrDA 12 MB (USB1) 100 MB (USB2) – – 52 © G. Sartor Caratteristiche – velocità 4 MBps non utilizza cavi distanza breve (1m) e in visibilità basso costo non suscettibile di interferenze velocità 100, 200 e 400 Mbps connessione massima 63 dispositivi capacità di sopportare potenze maggiori e della possibilità di stabilire una connessione tra dispositivi senza il tramite di un computer Normalmente usata per collegare dispositivi di archiviazione o dispositivi di acquisizione video e audio. © G. Sartor Informatica Informatica Giuridica Giuridica A.A. 2005/2006 A.A. 2005/2006 Bluetooth Fornisce un metodo standard, economico e sicuro per scambiare informazioni tra dispositivi diversi utilizzando onde radio. Bluetooth cerca i dispositivi coperti dal segnale (10 metri in ambienti chiusi) e li mette in comunicazione tra di loro. Caratteristiche – – – 53 bassi consumi versione 1.1 e 1.2 (723Kbps) versione 2 (2.1Mbps) © G. Sartor 9
