Tecnico Hardware c/o Sinervis - Smashingcode

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Corso di
Tecnico Hardware
Luigi Santangelo
Capitolo 1
GLI STRUMENTI DEL TECNICO
Luigi Santangelo
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Braccialetto antistatico
Una ESD è la scossa che si riceve quando si
cammina in una stanza con la moquette e si tocca
una manigla. Questa scossa è inoffensiva per
l’uomo ma risulta essere estremamente dannosa
per le componenti hardware. La scossa infatti,
attraverso l’uomo può raggiungere le parti del PC,
danneggiandole. Con il braccialetto antistatico la
scarica passa attraverso il cavo collega il
braccialetto.
Luigi Santangelo
Braccialetto antistatico
Luigi Santangelo
Multimetro
Consente la misurazione della:



Tensione elettrica;
Corrente elettrica;
Resistenza elettrica
Possono essere di tipo digitale o analogico. Oggi
comunque, essendo i PC formati solo da circuiti
stampati, non è più necessario (se non in casi
molto rari) utilizzare tali strumenti
Luigi Santangelo
Multimetro
Luigi Santangelo
Pasta termoconduttiva
è una pasta, spesso di colore bianco che possiede
una elevata condicibilità termica. Il suo scopo è
quello di eliminare lo spazio (seppure piccolo)
tra il dispositivo elettronico che genera calore
(esempio processore) e il dissipatore.
Luigi Santangelo
Pasta termoconduttiva
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Alcool isopropilico
è utilizzato come detergente o solvente. Viene
utilizzato per la pulizia di dispositivi ottici
elettronici (CD / DVD). Attenzione a non usare
l’alcool etilico, in quanto particolarmente
aggressivo. L’alcool isopropilico viene anche
utilizzato per pulire la superficie del processore su
cui è stata spalmata la pasta termica e nella
pulizia dei monitor. ATTENZIONE: altamente
infiammabile. Non usare in presenza di scintille.
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Altri strumenti:
Network tester: serve per verificare l’integrità dei
cavi di rete;
Fascette o fermi in plastica: Per bloccare e tenere in
ordine i cavi all'interno del computer. Favorisce
una migliore circolazione dell'aria all'interno del
case;
Cacciavite con punte intercambiabili e calamitate;
Piccola pinzetta: per estrarre e spostare i jumper e
per recuperare le viti che vanno a cadere sempre
nei punti più irraggiungibili del vostro PC
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Capitolo 2
CLASSIFICAZIONE DEI PC
Luigi Santangelo
Classificazione dei Computer
 Desktop:
sono formati da un case (che contiene
l’unità centrale del computer) a cui si collegano
tutte le periferiche (monitor, tastiera, stampanti).
Generalmente molto ingombrante
 Portatili: compatti, dotati di uno schermo a
cristalli liquidi. Possono funzionare in assenza di
alimentazione.
Luigi Santangelo
Luigi Santangelo
 Pen
Book: è un notebook senza tastiera ma dotato
di una stilo a forma di penna con la quale, oltre a
impartire comandi, si può anche scrivere.
 Palmtop: ha la dimensione di una videocassetta.
È anche dotato di sistema operativo. Privo di disco
rigido ma dotato di SIM, privo anche di tastiera
(emulata in software)
Luigi Santangelo
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 Workstation:
simili ai desktop ma con potenze di
calcolo superiori (talvolta dotati di più processori).
Utilizzati spesso per compiti specializzati (grafica,
cad, ecc.);
 Minicomputer: sono gli elaboratori più potenti
nelle performance, generalmente utilizzati dai
terminali. Molto costosi.
Luigi Santangelo

1961: Il computer IBM 7030 (detto Stretch)
Luigi Santangelo
Luigi Santangelo
Definizione di Computer
 Un
computer è un dispositivo che nasce per
eseguire programmi (sequenza di azioni)
 Il principale programma che viene eseguito è il
Sistema Operativo (software)
 Un computer è anche formato da una parte fisica
(hardware)
Luigi Santangelo
 Componenti


fondamentali
CPU
RAM
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 Componenti








facoltative
Case
Floppy, CD-ROM, DVD, Masterizzatore
Hard Disk
Scheda Madre
Scheda Video, Scheda Audio
Mouse, Tastiera, Altoparlanti, Microfono
Scheda di Rete
ROM
Luigi Santangelo
Capitolo 3
COMPONENTI DEL PC:
IL CASE e IL GRUPPO DI CONTINUITA’
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Il case
È il telaio all’interno del
quale sono assemblati i
componenti di un
computer. Il case si
collega alle periferiche
attraverso i cavi.
Solitamente il case è in
lamiera metallica ma
esistono anche in plastica
e in legno.
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Il case

Viene distinto per



Dimensione (Desktop, Mini, Middle, Tower)
Tipo (AT, ATX a seconda dell’alimentatore che montano, la
differenza si vede dalla parte posteriore del case dove c’è
alimentazione. Se sul lamierino c’è solo il vano per
connettore della tastiera è AT, se invece ci sono i vani per
tutte le porte di comunicazione è ATX)
Altri criteri che devono essere presi in considerazione:



Robustezza
Vani di espansione
Presenza di alimentatore (200W, 230W o sup.)
Luigi Santangelo
Il case
Di solito, per PC da
utilizzare come server,
non si usa il solito
case ma un altro tipo
di telaio, ormai
utilizzato da diversi
anni, chiamato Rack,
concepito come un
armadio in cui infilare
i cassetti contenenti le
apparecchiature
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Il case - pratica
 Generalmente
il case ha almeno un pannello
smontabile (vista frontale lato destro). Levare le
viti. All’interno ci sono dei vani nei quali
andranno alloggiati i dischi, le schede, ecc. Il case
deve essere sufficientemente capiente in modo da
permettere una regolare circolazione dell’aria.
Inoltre, il disco fisso, soggetto a surriscaldamento,
non deve essere a contatto con nessun altra
componente.
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Il case - pratica
Luigi Santangelo
Il case - pratica
Sul fondo del case sono presenti dei fori che
permettono di bloccare e isolare la scheda madre.
Anche se esistono schede madri di dimensioni
diverse, queste posizioni dei fori e quindi dei
distanziatori, sono sempre le stesse.
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Il case - pratica
 Alcuni
case potrebbero avere lame abbastanza
taglienti, per cui prestare attenzione quando si
assembla.
 Altri case, inoltre, potrebbero avere un sensore
che individua l’apertura del vano, impedendo, in
tal caso, l’accensione del PC
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Il case - pratica
 Nella
parte posteriore del case (nel caso in cui sia
ATX) è presente l’interruttore che consente
l’accensione e lo spegnimento della scheda madre.
Nella parte anteriore, invece, è presente
l’interruttore che permette di avviare / riavviare
il PC, il pulsante di reset, il led che indica lo stato
di accensione, mentre l’altro indica l’attività
dell’hard disk.
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Il case - pratica
n alcuni casi, può
essere necessario
montare anche
l'alimentatore nel
case, si tratta di tre
o quattro viti
sempre nella stessa
posizione
Luigi Santangelo
Il case - pratica
 Alcuni
case sono equipaggiati con strumenti per la
misurazione della temperatura interna al pc o
la misurazione della velocità di calcolo del
processore, solitamente il pannello che permette la
visualizzazione di questi dati è in alto al case.
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Il gruppo di continuità
 L’UPS
(o gruppo di continuità) è
un'apparecchiatura che si usa per mantenere
costantemente alimentati elettricamente in
corrente alternata. Utilissimo nei casi black out. È
composto da tre parti:



Trasformatore AC / CC (in carica)
Batterie per accumulare la carica
Trasformatore CC / CA (fornisce corrente)
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 Esistono
gruppi di continuità di varie potenze
(300/400 Watt) utili per PC, fino a centinaia di
Kilowatt per apparecchiature industriali.
A seconda del numero delle batterie, un UPS può
funzionare per un intervallo di tempo.
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
I gruppi di continuità si dividono in due gruppi:
 On line: prelevano sempre energia dagli accumulatori
ricaricandoli costantemente con la fonte di corrente
principale continuando a fornire tensione in uscita in
modo assolutamente continuativo e trasparente al
carico. Questo tipo di gruppi di continuità è il migliore
e spesso è anche il più costoso.
 Off line: iniziano a sintetizzare l’onda solo qualche
millisecondo dopo il black-out, creando quindi un
piccolo “buco”, della durata di pochi millisecondi, di
tensione in uscita durante il quale il carico non viene
Luigialimentato.
Santangelo
Capitolo 4
COMPONENTI DEL PC: LA CPU
Luigi Santangelo
La CPU
 Rappresenta
una componente fondamentale del
PC
 Viene di solito chiamato anche Microprocessore
 Il suo compito è quello di leggere dati e istruzioni
dalla memoria e di eseguirle.
 Le moderne CPU sono costruite sull’architettura
di Von Neumann, in cui dati e istruzioni risiedono
nella stessa memoria
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La CPU
 Una
CPU contiene:
ALU: Unità aritmetico logica (si occupa di
eseguire le operazioni logiche e aritmetiche);
 UC: Unità di controllo (legge dalla memoria le
istruzioni, se occorre legge anche i dati per
l'istruzione letta, esegue l'istruzione e memorizza
il risultato se c'è, scrivendolo in memoria o in un
registro della CPU)
 Registri: speciali locazioni di memoria interne alla
CPU, molto veloci, a cui è possibile accedere
Luigi Santangelo
molto più rapidamente che alla memoria

La CPU
 Altre


componenti della CPU
FPU: floating point unit
Bus di interconessione tra i registri e l’ALU (interni)
e tra l’UC (esterni)
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La CPU
 La
CPU è un circuito digitale sincrono, ovvero
cambia il suo stato ogni volta che riceve un impulso
da un segnale di sincronismo detto clock che ne
determina di conseguenza la velocità. Per cui la
velocità di esecuzione della CPU è determinata in
Hertz e in multipli. Tutte le componenti della CPU
devono essere sincronizzate al clock, per cui il
segnale deve arrivare a tutte le componenti.
Affinché ciò sia reso possibile, viene sviluppato un
sistema ad albero, che collega tutte le componenti
[...]
Luigi Santangelo
La CPU
 Ovviamente
la CPU non potrà operare più
velocemente rispetto al tempo che il segnale
impiega per arrivare alla componente dell’albero
più distante dalla sorgente del segnale di clock,
altrimenti qualche componente è tagliata fuori. Ciò
significa che se ci vuole un nanosecondo per
percorrere il path più lungo dell’albero, la CPU non
potrà essere più veloce di un GHz
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La CPU
 Azioni



della CPU:
Fetch: la CPU preleva l’istruzione macchina avente
l’indirizzo memorizzato nel registro IP dalla
memoria;
Decode: viene individuata l’operazione che deve
essere fatta. Una istruzione è composta da un
operatore e da una serie di operandi. La decodifica
avviene utilizzando il microcodice;
Execute: l’istruzione viene eseguita e viene
incrementato il Program Counter
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La CPU
 La
sequenza di Fetch-Decode-Execute, può essere
migliorata:


Prefetching (brach prediction)
Pipeline (ad esempio il Pentium II aveva due
pipeline, chiamate U e V)
Luigi Santangelo
La CPU
 Le
istruzioni che vengono eseguite dalla CPU
definiscono il programma scritto in un linguaggio
macchina. La figura professionale che si occupa di
scrivere I programmi è detta Programmatori.
Questi, oggi, non scrivono più programmi nel
linguaggio macchina, ma in un linguaggio al alto
livello, vicino cioè al modo di pensare umano.
Attraverso I compilatori, il programma viene
convertito in linguaggio macchina.
Luigi Santangelo
I processi
 Multitasking:
caratteristica dei sistemi operativi ad
eseguire più processi contemporaneamente. Un
processo è l'entità che viene schedulata dal
processore. In ogni istante un solo processo è in
esecuzione. L'esecuzione avviene per un quanto di
tempo, dopodiché il processore si dedica ad
eseguire altri processi. Se si considera un tempo
lungo, molti processi vengono mandati in
esecuzione “contemporaneamente”
Luigi Santangelo
I processi
tabella dei processi, stati di un processo
http://www.youtube.com/watch?v=bta48Ix3t_Q&feature
Luigi Santangelo
La CPU
 Le
istruzioni che vengono eseguite dalla CPU
definiscono il programma scritto in un linguaggio
macchina. La figura professionale che si occupa di
scrivere I programmi è detta Programmatori.
Questi, oggi, non scrivono più programmi nel
linguaggio macchina, ma in un linguaggio al alto
livello, vicino cioè al modo di pensare umano.
Attraverso I compilatori, il programma viene
convertito in linguaggio macchina.
Luigi Santangelo
La CPU – la storia
 Le
origini del microprocessore risalgono agli inizi
degli anni 70 quando la Intel diede vita al primo
processore a 4 bit, chiamato Intel 4004.
 L’anno successivo (1971) fu la volta del 8008 (8 bit
).
 Nel 1974 Motorola presentò il 6502, il primo
processore ad essere utilizzato da Apple.
 Uno dei primi processori a 16 bit realizzati da Intel
fu 80186 mentre nel 1985 Motorola presento 68000
il primo processore a 32 bit.
Luigi Santangelo
 AMD
invece, con il suo Atlon 64, fu il primo a
presentare una architettura a 64 bit.
 Nel 2005 invece si è diffuso il dual core, processori
che consentono potenzialmente una moltiplicazione
delle performance in base al numero dei core
(ammesso che il sistema operativo sia in grado di
avvantaggiarsene).
 Al 2008 si annoverano già processori quad-core (a
quattro core)
Luigi Santangelo
 La
Sun Microsystems ha recentemente annunciato i
chip Niagara e Niagara 2, entrambi con architettura
eight-core (a otto core), mentre sono già
ampiamente diffusi processori dual-core di Intel e
AMD, tri-core di IBM (di derivazione PowerPC,
utilizzate nella console Xbox 360) e quad-core
Luigi Santangelo
http://www.youtube.com/watch?v=keigAwIw4j0&featur
L'evoluzione del processori della Intel
Luigi Santangelo
Il multicore
 Cosa
ha portato alla nascita del multi-core?
 Aumentare ulteriormente la frequenza di clock di
una CPU single core è stato giudicato dai progettisti
una via molto onerosa e complicata, dato che i
consumi dei processori hanno superato i 100 W e si
presenta un conseguente problema di
raffreddamento dei circuiti. [...]
Luigi Santangelo
Il multicore
 Quindi
si è deciso di puntare sul parallelismo in
modo da poter aumentare il numero di operazioni
eseguibili in un unico ciclo di clock. Tale approccio
comporta anche alcuni svantaggi, in quanto i
programmi devono essere ottimizzati per un
utilizzo multi-thread per poter sfruttare appieno le
caratteristiche di questi processori, in caso contrario
impegneranno solo uno dei due core, lasciando
l'altro pressoché inutilizzato. [...]
Luigi Santangelo
Il multicore
 Le
applicazioni pertanto DEVONO essere riscritte
per architetture dual core. Dal 2006 sono in
commercio i quad-core, ma quanti sono i
programmi che riescono effettivamente a sfruttare i
quattro processori?
Luigi Santangelo
Il multicore e multiprocessore
 Un
processore multicore fisicamente è formato da
un unico socket sulla scheda madre ma sul package
vengono montati due core identici che vengono
visti dal sistema operativo come due processori.
 Un sistema dual core NON è un sistema
multiprocessore. Viene definito multiprocessore
un sistema composto da due o più socket
Luigi Santangelo
Il multicore e hyper-thread
 Quando
nacque il primo processore dual core, I
prezzi erano abbastanza alti. L’acquisto di un
processore dual core era pertanto giustificato solo se
il PC era da adibire a server. Per questo motivo la
Intel sviluppò la tecnologia hyper-thread, in cui
vengono replicate SOLO ALCUNE PARTI dei core.
Quindi un processore hyper-thread è sempre visto dal
sistema operativo come un dual core, ma solo alcune
componenti del core venivano duplicate con
conseguente riduzione dei costi
Luigi Santangelo
Il multicore e hyper-thread
 Un
processore hyper-thread è più performante
rispetto a un single-core SOLO se i programmi
sono stati progettati a thread. I processori dual
core sono invece più performanti dei di quelli
hyper-thread.
Luigi Santangelo
Cache
È
una memoria interna al processore che viene
da questo utilizzata per ridurre il tempo medio
d'accesso alla memoria. La cache è un tipo di
memoria piccola, ma molto veloce, che
mantiene copie dei dati ai quali si fa più
frequentemente accesso in RAM.
Luigi Santangelo
Cache
 Quando
il processore vuole leggere o scrivere in
una data collocazione in memoria principale,
inizialmente controlla se il contenuto di questa
posizione è caricato in cache. Se il processore trova
che la posizione di memoria è in cache, si parla di
cache hit (accesso avvenuto con successo),
altrimenti di cache miss (fallimento d'accesso). In
caso di fallimento, il processore accede alla
memoria, legge il contenuto della cella indicata e lo
porta nella cache.
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Memoria Virtuale
 ogni
programma che gira sulla macchina vede il
proprio spazio di memoria, che contiene codice e
dati per il solo programma stesso, in maniera
semplificata. La memoria virtuale richiede che il
processore traduca gli indirizzi virtuali generati dal
programma in indirizzi fisici nella memoria
principale. La porzione del processore che fa questa
traduzione è conosciuta come la MMU.
Luigi Santangelo
Clock
 Il
clock è un segnale periodico utilizzato per
sincronizzare il funzionamento dei dispositivi
elettronici digitali, può essere generato da qualsiasi
oscillatore, si usa generalmente il tipo a quarzo per
l'alta stabilità di oscillazione. Il segnale è costituito
da un livello di tensione che periodicamente in
modo regolare fa una rapida transizione dal valore
zero ad un valore 1 e viceversa
Luigi Santangelo
Clock
 Il
ciclo di clock è il tempo che intercorre tra il
verificarsi di due colpi di clock successivi. La
frequenza o velocità di clock è il numero di colpi di
clock che vengono eseguiti in una determinata unità di
tempo. L'unità di misura usata è l‘hertz, ovvero il
numero di cicli di clock eseguiti in un secondo. Poiché
i clock sono in genere molto veloci, si usano
comunemente i multipli kilohertz (kHz), megahertz
(MHz) e gigahertz (GHz) per indicare rispettivamente
mille, un milione e un miliardo di cicli al secondo.
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Clock
E’ possibile aumentare le prestazioni dei computer
aumentando la velocità di clock nominale del processore,
ma si tratta di un'operazione rischiosa che può portare al
surriscaldamento della CPU.
Nel gergo informatico questa operazione viene definita
overclocking.
si tratta di una operazione perfettamente legale ma che
invalida istantaneamente la garanzia del prodotto
oggetto della manipolazione.
Luigi Santangelo
Clock
 Il
problema più grande da risolvere quando si
effettuano operazioni di questo genere su un
computer è mantenere una bassa temperatura di
esercizio: infatti, aumentando la frequenza aumenta
anche la quantità di corrente assorbita dal
componente e di conseguenza il colore generato. Per
dare un'idea del problema, un processore
overcloccato può arrivare ad operare anche a
temperature di 40-60 gradi superiori a quelli indicati
dal costruttore
Luigi Santangelo
La CPU - pratica

Dopo aver montato la scheda madre nel case e
collegata l’alimentazione, si passa all’assemblaggio
del processore.

Prima di montare la CPU nel socket, alzare la leva
di 90 gradi, inserire la cpu senza porre alcuna
pressione in modo che non vengano storti I piedini.
Generalmente un angolo del socket è smussato.
Chiudere la leva
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La CPU - pratica
Se dovete montare anche il supporto esterno che regge
il dissipatore, l'inserimento dei quattro fermi in plastica
bianchi, risulta abbastanza semplice, spingeteli bene a
fondo il modo che il supporto sia ben ancorato alla
scheda e che il dissipatore faccia contatto perfettamente
con il processore.
Una volta inserito il processore, chiudete la levetta
metallica che avete aperto prima per inserire la CPU, e
poi applicate la pasta termica, sulla superfice di contatto
tra il dissipatore e la CPU.
Luigi Santangelo
La CPU - pratica
Luigi Santangelo
La CPU - pratica
Ogni volta che dovete rimuovere un dissipatore o lo
stesso processore, pulite per bene le due superfici che
fanno contatto e riapplicate la pasta isolante.
Applicate sopra la CPU, il relativo dissipatore con la sua
ventola, questo deve essere bloccato in modo da
aderire in maniera perfetta alla CPU.
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Ventola

Il mercato delle ventole si divide in due fasce:
 Dissipatori ad aria, adatte al funzionamento di una
normale CPU;
 Dissipatori di raffreddamento a liquido
(generalmente acqua o gas compressi): sono
sistemi monoblocco composti da un radiatore a
ventola, una pompa per il ricircolo e un display LCD
per minitorare le funzioni principali (velocità e
temperatura)
Luigi Santangelo
La CPU - pratica
Dopo aver chiuso la leva, montare il dissipatore sopra il
processore, bloccandolo. Attenzione: fare combaciare la
superficie metallica del dissipatore con il processore in
modo che questo possa cedere maggiore calore.
 Fornire alla ventola l’alimentazione: il connettore può
essere di due tipi:



Identico a quello usato per gli hard disk (3 pin) viene
quindi collegato direttamente all’alimentatore;
Di tipo tachimetro: viene collegato alla scheda madre.
Si chiama tachimetro per la presenza di 4 fili. Uno
determina la velocità.
Luigi Santangelo
La CPU - pratica
Luigi Santangelo
La CPU - pratica
La polvere aspirata all'interno dei case e depositata in
modo spesso del tutto casuale, può arrivare a livelli
di accumulo tali da comportarsi come una
"copertina", riducendo talvolta, anche
pesantemente, l'efficacia del sistema di
raffreddamento.
Alcuni sistemi sono dotati di filtri antipolvere.
Le normative ISO 9001 impongono la pulizia delle
ventole e dei filtri antipolvere.
Luigi Santangelo
La CPU - pratica
Ultima importantissima operazione e quella di collegare
la ventola al connettore dell'alimentazione che trovate
sulla scheda madre, di solito è indicato da una scritta
Fan oppure CPU fan
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La CPU - pratica
http://www.youtube.com/watch?v=GMBY7xzrftI&feature=re
L'aria calda viene espulsa verso l'esterno, l'aria fresca,
proveniente dall'esterno a causa del vuoto d'aria
generato dalla ventolina, entra nel case, rinfrescando
le componenti.
Luigi Santangelo
La CPU - pratica
http://www.youtube.com/watch?v=NxNUK3U73SI
Cosa accade quando la ventolina della CPU viene
rimossa? Lo vediamo su un processore Intel Pentium 4
a 2 Ghz, la temperatura arriva a 29 gradi, la velocità del
gioco diminuisce ma la CPU resta integra;
Pentium III a 1 Ghz temperatura a 38 gradi,
l'applicazione si blocca ma la CPU resta integra;
AMD Athlon 1400, temperatura 370 gradi, l'applicazione
si blocca, CPU e scheda madre vanno in fumo;
AMD Palomino 1200, temperatura 298 gradi,
l'applicazione si blocca,la CPU va in fumo;
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La CPU - pratica
http://www.youtube.com/watch?v=cN6IVCv83oM&NR=1&fe
Progetto 6 Ghz con Azoto liquido, come trasformare un
Intel Core Duo a 3.33 Ghz in un processore a 6 Ghz
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La CPU - pratica
Installare la CPU intel e AMD
http://www.youtube.com/watch?v=FyK-roVdx7c
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La CPU - overclocking
Overcloccare la CPU significa aumentarne la frequenza
(velocità). Un processore che lavora a velocità superiori
genera inesorabilmente più calore. La temperatura più
elevata costringe la ventola del dissipatore a ruotare più
velocemente per dissipare il calore in eccesso,
impattando conseguentemente sulla rumorosità
generata dalla rotazione delle pale. Un dissipatore
contraddistinto da un maggior potenziale di
raffreddamento, permette di mantenere la temperatura
a livelli più bassi, limitando quindi anche la rumorosità,
poiché la ventola non necessita di ruotare ad elevati
Luigi Santangelo
regimi.
La CPU - overclocking
La dimensione della ventola è un'altra caratteristica che
impatta sulla rumorosità. Lo scopo della ventola è
rimuovere il calore. Più aria impatterà sulla superficie
del dissipatore, maggiore sarà il potenziale di
raffreddamento. A parità di "quantità d'aria mossa", una
ventola di piccolo diametro dovrà ruotare più
velocemente rispetto a una ventola di ampio diametro.
Siccome sappiamo che più velocemente ruota una
ventola, maggiore sarà il rumore prodotto, appare
chiaro che è preferibile optare per ventole di grosso
diametro, in grado di muovere lo stesso quantitativo
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d'aria
ruotando a bassi regimi, producendo
quindi meno
rumore.
La CPU - Approfondimento
L'elemento chimico alla base dei processori è il silicio.
Questo è particolarmente presente nella sabbia
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Attraverso un processo di depurazione, il silicio viene
estratto dalla sabbia. Il silicio puro viene fuso e vengono
creati
i cosidetti lingotti.
Luigi Santangelo
Il lingotto, dal peso di 100 kg viene affettato per ottenere
dischi sottili di silicio chiamati wafer. Oggi il diametro
generalmente
è di 30 cm.
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Una volta tagliati, i wafer vengono puliti fino a quando la
superficie è simile a uno specchio.
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Viene applicato uno strato fotoresistente (mentre il disco
è in rotazione)
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Il wafer viene sottoposto a raggi ultravioletti che
attraversano una maschera. La reazione chimica
generata
è simile a quella che avviene sulla
pellicola
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della macchina fotografica.
Grazie alla maschiera, sul silicio vengono stampati i
transistor, che funzionano come un interruttore. Un
transistor
è talmente piccolo che in una superficie
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grande quanto uno spillo ne sono presenti 30 milioni
Dopo I raggi UV, lo strato fotosensibile viene eliminato
ed emerge il disegno del progetto ottenuto grazie alla
maschera.
Il wafer viene quindi protetto da
uno strato
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fotoresistente e sottoposto nuovamente a raggi UV
La superficie viene quindi ionizzata (viene esposta a
particelle ionizzate) che provocano modifiche nelle
proprietà
chimiche del silicio, e crea le proprietà
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necessarie ad una CPU
Gli ioni vengono sparati a velocità elevatissime: 300.000
km/h e vengono impiantati nel wafer
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I transistor a questo punto sono quasi pronti. I wafer
vengono messi in una soluzione di solfato di rame in
modo
che gli ioni si depositano sui transistor
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Dopo il silicio, il rame rappresenta l'elemento di base
nella costruzione dei transistor. Serve a portare i segnali
da
un transistor all'altro.
Luigi Santangelo
Infine I singoli transistor vengono collegati tra loro. Il
modo in cui avvengono I collegamenti dipende
dall'architettura
e dal progetto della CPU http://smashingcode.altervista.org
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A questo punto il wafer
deve superare il test di
qualità per verificare che
tutto funzioni come
dovrebbe.
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Il disco viene tagliato in singole unità chiamati die che
rappresentano l'unità elementare della CPU
Luigi Santangelo
I die che hanno superato il
test di risposta passeranno
alla fase successiva, il
confezionamento. Quelli
difettosi, invece, vengono
gettati. Anni fa Intel ci faceva
dei gadget
Luigi Santangelo
Luigi Santangelo
A questo punto il die, lo strato di
silicio e rame, deve essere
inserito nel suo alloggio finale e
unito al dissipatore. Il substrato
fornisce l'interfaccia elettrica e
quella meccanica, necessarie
per l'interazione tra il processore
e il resto del computer. Il
dissipatore argentato fa, invece,
da interfaccia con i sistemi di
raffreddamento, usati per
mantenere la CPU fresca
quando è in funzione.
Pronti per la
distribuzione e la
vendita
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Il processo di costruzione della CPU Intel.
http://www.youtube.com/watch?
v=aCOyq4YzBtY&feature=related
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Capitolo 4
COMPONENTI DEL PC: L’ALIMENTATORE
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L’alimentatore
 L’energia
elettrica viene distribuita come corrente
alternata a 220 Volt in Europa e a 110 Volt in
America;
 I circuiti invece funzionano a corrente continua a
3.3, 5 e 12 Volt.
 È necessario quindi un dispositivo che:




Trasformi la tensione da 220 V a 12 V
Trasformi la corrente alternata in continua
Stabilizzi gli sbalzi di tensione
Elimini i disturbi della rete elettrica
Luigi Santangelo
L’alimentatore


L’alimentatore pertanto è un commutatore che
esegue tali trasformazioni. Parte dell’energia
viene trasformata in calore per cui è necessario
avere una ventola per il raffreddamento
Cosa fare quando si deve utilizzare un
alimentatore?
Verificare che il cambiatensione sia sulla tensione
giusta;
 Non collegare all’alimentatore carichi pesanti (es.
monitor oltre 15’’)
[...]

Luigi Santangelo
L’alimentatore
Non accendere mai l’alimentatore senza che ad esso
vi sia un carico collegato (es. disco o scheda madre)
in quanto essendo un circuito di switching, si potrebbe
danneggiare;
 Quando si accende l’alimentatore, non succede nulla
se il PC è spento. Le ventole e tutte le altre
componenti inizieranno a funzionare all’accensione del
PC;
 I circuiti dell’alimentatore lavorano a 220V per cui non
aprire mai l’alimentatore;
 Non contiene alcun componente riparabile. In caso di
guasto si sostituisce (o si manda all’assistenza)

Luigi Santangelo
L’alimentatore

Utilizzano potenze dai 200/300W in su. Sono
composti da:
Una spina DIN verso l’alimentazione a 220 V;
 Una opzionale spina DIN (es. per monitor, non
collegare se > 15’’)
 Cambiatensione
 Interruttore di rete
 Cavo di terra, da collegare al case
 Ventola

Luigi Santangelo
L’alimentatore

La connessione con la scheda madre avviene
attraverso dei cavi. Esistono due standard:
AT: nella scheda madre è presente un connettore da
12 poli a cui verranno collegati due gruppi di 6 fili
ciascuno. I fili neri DEVONO essere in centro;
 ATX: nelle schede madri è presente un connettore a
20 poli e consente di accendere / spegnere da
software. Il connettore ATX non può essere inserito in
modo errato. L’alimentatore fornisce alla scheda
madre una tensione di base (5V). Per separarlo dalla
rete si deve pertanto usare l’interruttore posteriore.

Luigi Santangelo
L’alimentatore
Quando si preme il pulsante anteriore del PC, viene
chiuso un contatto di POWER_ON nella scheda
madre che provvede a commutare lo stato
dell’alimentatore: se era in posizione di riposo, viene
erogata la corrente e il PC si accende, altrimenti si
spegne (ma non viene isolato dalla corrente
elettrica).
 Non occorre spegnere l’interruttore posteriore se non
per motivi di sicurezza (inutilizzo prolungato);
 L’alimentatore ATX non utilizza una seconda presa
(ad esempio per il monitor), questo perché altrimenti
anche tale dispositivo verrebbe alimentato con una
Luigi Santangelo
tensione a 5V

L’alimentatore
 Nei
PC di tipo ATX, l’alimentatore eroga corrente
a 5 volt anche quando il PC è spento. Questo
consente di mantere accese alcune parti a basso
consumo (esempio scheda di rete, che consente di
accendere il computer da remoto, attraverso la rete
internet).
Luigi Santangelo
Capitolo 5
COMPONENTI DEL PC: LA SCHEDA MADRE
Luigi Santangelo
La scheda madre
 La
scheda madre è un pezzo fondamentale di ogni
PC, anche se la sua importanza è spesso
sottovalutata. In origine i componenti di una
scheda madre erano saldati e collegati a un unico
circuito stampato. Successivamente si pensò di
creare separatamente i componenti e di collegarli
al circuito stampato attraverso dei connettori
(schede figlie).
Luigi Santangelo
La scheda madre
È
un circuito stampato (PCB, Printed Circuit
Board) che funge da interfaccia fra le varie
componenti principali (scheda audio, scheda
video, memorie, dischi, ecc). È responsabile
della trasmissione di segnali soggetti a disturbi,
per cui la scheda madre rappresenta un fattore
chiave per l’affidabilità del computer. La
trasmissione dei segnali non è immediata ma
dipende dall’impedenza del rame e dalle
impedenze in ingresso/uscita dei componenti
connessi
Luigi Santangelo
La scheda madre
 Sono
molti i produttori di schede madri, per cui in
passato si è vista l’esigenza di standardizzare la
forma. I due principali formati standard sono ATX
e BTX:



PC/XT: creato da IBM e, non essendo coperto da
copyright divenne presto uno standard;
AT (Advanced Tecnology): molto popolare per
schede madri 386, oggi obsoleto;
ATX: evoluzione di AT, è il formato più diffuso in
commercio
Luigi Santangelo
La scheda madre





EXT: usato nei sistemi embedded;
LXP: progettato per usare case più sottili
spostando le schede di espansione in maniera
parallela alla scheda madre
BTX: Standard recente proposto da Intel quale
successore di ATX
WTX: formato molto più grande di ATX, ideato per
workstation di fascia alta
Altre varianti dei formati di sopra (es.MiniATX,
MicroATX, picoBTX, ecc)
Luigi Santangelo
La scheda madre - pratica
 Nella

scheda madre, vengono saldati:
CPU Socket: nelle schede embedded è assente
(il processore è integrato nella scheda). Lo
zoccolo può essere di due tipi:
PGA: Adatto per processori AMD e Intel. I pin di
interconnessione si trovano direttamente nella CPU.
Intel (Pentium IV e Core) usa 775 pin, AMD (Athlon)
1207.
 LGA: I pin si trovano sulla scheda madre ma in questo
caso c’è bisogno di una piastra di caricamento per
tenere in equilibrio la CPU (in quanto non è più
Luigi Santangelo
sostenuta dai pin)

 Nella
ROM: contiene il BIOS (firmware) della scheda
madre che si occupa di eseguire un controllo
sull’hardware e caricare il sistema operativo;
 Northbridge: circuito integrato che connette il
processore con la memoria RAM e con gli slot di
espansione (PCI, AGP, PCI Express). È
determinante per la velocità della macchina
 Southbridge: circuito integrato che gestisce le
interfacce a bassa velocità (porte seriali e
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parallele, tastiera, mouse, ethernet, USB)

 Nella



Vano alloggiamento batteria al litio: serve per
alimentare l’orologio di sistema e la piccola
memoria RAM del BIOS (CMOS) in cui vengono
memorizzati parametri dell’hardware.
Slot alloggiamento memoria RAM: possono
essere di diversi tipi (in base al tipo della memoria
RAM)
Slot di espansione: dipendono dal tipo di scheda
che può essere inserita (generalmente PCI)
Luigi Santangelo
 Nella


Interfacce standard: ad esempio interfacce seriali
RS232, interfacce parallele, PS/2, USB
Interfacce ATA, SATA, SCSI: per la gestione delle
unità disco.
Luigi Santangelo
Approfondimento
 Il
circuito stampato (PCB) assieme al northbridge
(NB) e al southbridge (SB) vengono spesso
identificati con il nome di chipset.
 La funzione principale del NB è quella di
collegare il processore al resto del sistema
attraverso tre linee: una verso la memoria, una
verso il sistema grafico (PCI Express o AGP) e
una verso i SB.
Luigi Santangelo
Approfondimento
 Il
SB gestisce le interfacce di IO, comunica con i
controller dei dischi, i controller PCI e USB,
comunica anche con il controller della scheda
audio e con quello di rete.
 Queste due componenti del chipset, durante il loro
funzionamento, possono dissipare un'elevata
quantità di calore e per questo motivo sono spesso
muniti da un sistema di raffreddamento.
Luigi Santangelo
Approfondimento
Processore
PCI
Express o
AGP
Porte USB
Network
PCI
NB
RAM
SB
Audio
HD
BIOS
Luigi Santangelo
 Il
formato standard attuale per le schede madri per
PC desktop è il formato ATX nato nel 2007 come
evoluzione del formato AT. Lo standard ATX
fornisce indicazioni specifiche riguardo la
dimensione, la posizione degli slot, I fori per le
viti, la posizione e il colore dei connettori. La
disposizione dei componenti è stata studiata per
consentire un miglior ricambio di aria fresca. A
questo scopo bisogna disporre I cavi in modo da
non interporsi al percorso dell’aria, magari
“legando” I cavi interni.
Luigi Santangelo
 Il
formato ATX specifica anche I colori per
identificare facilmente I connettori:





Viola = Tastiera
Verde = Mouse
Blu = Monitor
Rosa = Stampante
Arancio = Joystick
Luigi Santangelo
 Installare

una scheda madre
Dopo aver aperto il vano di sinistra del case, la
scheda madre viene montata sul pannello di
destra attraverso alcune viti. Poggiare la scheda
madre sul pannello, inserire gli appositi sostegni
bianchi di plastica, quindi quelli di rame, vengono
avvitati da una parte sul case e dall’altra sulla
scheda madre (si evita in questo modo il contatto
della scheda con il case)
Luigi Santangelo
 Installare


una scheda madre
È importante serrare bene la scheda madre,
facendo attenzione che qualche sostegno
metallico non tocchi il circuito della scheda madre
(per evitare corto-circuiti e quindi la mancata
accensione del PC)
Inserimento del connettore di alimentazione: se il
case è ATX tale connettore è di plastica bianca
con 20 fili
Luigi Santangelo
 Installare

una scheda madre
Inserimento del connettore di alimentazione: se il
case è ATX tale connettore è di plastica bianca
con due coppie di 10 fili sagomato in modo che vi
sia un modo solo per inserirlo. Se invece il case è
AT si hanno due coppie di 6 fili.
Attenzione i fili neri DEVONO
essere in centro, altrimenti si
causa un corto circuito
Luigi Santangelo
 Configurazione
dei jumper
Lo stesso tipo di scheda madre, può supportare
processori con velocità diverse, per rendere la
vostra scheda compatibile e funzionante con il
vostro processore può essere necessario
configurare nella giusta combinazione i Deep switch
della prima foto, o i banchi di Jumper della seconda
foto.
Luigi Santangelo
 Configurazione
dei jumper
Per trovare la giusta posizione, dovete consultare il
manuale della scheda madre che deve essere letto
in ogni caso per trovare eventuali configurazioni
particolari della scheda.Oltre alla velocità del
processore, con questi settaggi potreste modificare
anche il Bus Speed e il voltaggio CPU. Modificando
questi settaggi, oltre i limiti previsti per i vostri
componenti, si va a creare l'overclock del
componente, ma si va a rischiare anche un suo
danneggiamento
Luigi Santangelo
Capitolo 5
COMPONENTI DEL PC: ROM e BIOS
Luigi Santangelo
ROM




Memoria non volatile in cui i dati vengono definiti in
fase di costruzione e possono essere mantenuti
anche senza alimentazione. Questa memoria viene
utilizzata per i firmware.
Memoria di sola lettura.
Alcune ROM possono essere scrivibili una volta
sola;
Altre invece, pur essendo ROM, possono essere
modificate;
Luigi Santangelo
ROM

Tecnologie
ROM a maschera: i dati vengono scritti nella ROM quando
questa viene creata. Comporta notevoli costi di produzione in
quanto bisogna creare la maschera e se bisogna portare una
modifica, anche minima, nei contenuti della ROM, si deve
sostituire la maschera e quindi l’intera linea di produzione;
 PROM: evoluzione delle ROM a maschera, può essere scritta
successivamente alla sua costruzione, ma una volta scritta
non può più essere modificata
 EPROM: scritta e modificabile con raggi UV
 EEPROM: simile alla EPROM, può essere riscritta più volte
attraverso tensioni (30 volt) superiori a quelle di lettura
 Flash ROM: può essere utilizzata come memoria
di massa
Luigi Santangelo

Firmware




Firm = stabile, ware = componente
È una sequenza di istruzioni integrate direttamente
in un componente elettronico. Lo scopo è quello di
avviare il componente stesso e consentire di
interagire con le altre componenti.
Generalmente il firmware viene memorizzato nella
ROM
Il firmware più noto è il BIOS, ma generalmente
tutte le componenti (CD, DVD, Schede di rete,
Router) hanno un proprio firmware
Luigi Santangelo
Firmware


Tutte le componenti elettroniche hanno il proprio
firmware: Dischi fissi, masterizzatori, lettori, e
processore (in questo caso si parla di microcodice
).
Nell’ambito informatico, il firmware più noto è quello
che viene memorizzato nella ROM della scheda
madre e serve a fare avviare il PC. Questo viene
definito BIOS
Luigi Santangelo
BIOS
 Sistema
base per l’input e l’output. Insieme di
procedure usate dal SO per accedere all’hardware.
 Il chip del bios si trova sulla scheda madre ed è
riconoscibile dalla scritta. Il chip non si può
sostituire ma si può aggiornare il firmware in esso
contenuto.
 L’accesso al BIOS avviene digitando il tasto
CANC durante la fase di POSTdel PC
Luigi Santangelo
BIOS

Un danneggiamento al BIOS comporta l'impossibilità di
avviare il sistema in quanto non è possibile inizializzare il
modo corretto tutti i circuiti della scheda madre. Per
questo motivo ormai da danni viene implementato un
doppio chip BIOS sulla scheda madre. Quello primario
serve per avviare il sistema, mentre quello secondario
funge da backup e serve ad avviare il sistema nel caso in
cui il primo dovesse danneggiarsi.
Luigi Santangelo
BIOS
Sequenza di passi compiuti dal bios:
 All’accensione del computer (fase di POST = Power on
Self Test) vengono eseguiti una serie di controlli sull’hw
della scheda madre. Se tutti i dispositivi sono funzionanti
viene emesso un beep singolo, altrimenti una sequenza di
beep che indicano il possibile errore.
 Viene cercata una scheda video, quindi viene eseguito il
BIOS della scheda video (presente nella ROM video)
 Cerca eventuali ROM di altri dispositivi quindi li esegue
[...]
Luigi Santangelo
BIOS
Sequenza di passi compiuti dal bios:
 Mostra a video una schermata di presentazione con i dati
dell’hardware
 Verifica la quantità di memoria disponibile e lo stato della
tastiera
 Se il bios supporta il plug and play, configura I dispositivi
PnP e mostra un messaggio a video
 Infine cerca una unità disco da cui caricare il sistema
operativo. Se lo trova, carica il primo settore del disco che
corrisponde all’MBR

Luigi
Santangelo
Ha
inizio il processo di bootstrap
BIOS
 Le
impostazioni del bios possono essere
modificate per aumentare le performance del
sistema.
 Prima di modificare un parametro, scrivere il
precedente valore in modo da ripristinarlo in caso
di errore.
 Dopo aver modificato un parametro, verificare
(attraverso un riavvio) se la nuova impostazione
funziona correttamente
 Non tutti i bios sono gli stessi, le voci possono
cambiare
Luigi Santangelo
BIOS
 Fino
a qualche anno fa, il contenuto del BIOS era
interamente utilizzato dal sistema operativo per
accedere all’hardware (ad esempio il DOS).
Successivamente col passare del tempo, le
funzionalità dei sistemi operativi (Linux e
Windows) divennero sempre maggiori e il BIOS
divenne insufficiente. Per questo motivo oggi i
S.O. fanno accesso diretto all’hardware.
Luigi Santangelo
BIOS
 Il
bios è scritto in Assembly e viene di solito
memorizzato su memorie EEPROM di
conseguenza può essere modificato. Le aziende
produttrici di BIOS di solito mettono a
disposizione nuove versioni e aggiornamenti del
BIOS.
 Sono noti alcuni virus in grado di sovrascrivere il
bios (virus Cernobil). Tuttavia i bios attuali
possono essere disabilitati alla scrittura e/o
possiedono un ponticello che, se non
cortocircuitato, disabilita le possibilità di
aggiornamenti del bios.
Luigi Santangelo
BIOS

Sezioni del bios
Standard CMOS setup: si può modificare data e ora, e i
parametri dei dischi. Di solito non si modifica nulla;
 Halt on: se si verificano degli eventi (es. tastiera omessa)
viene il blocco dell’avvio.
 BIOS Features Setup: contiene diverse voci:
 Boot Virus Detection (detection virus nel boot),
 CPU Internal Cache (impostarla a enable)
 Quick Power on self test: non esegue tutti i controlli sulla
RAM per cui l’avvio è più veloce
 Boot Sequence
 HD Sequence SCSI (boot sequence per dischi scsi)
 Video ROM Bios shadow (Copia il firmware della video sulla
ram, impostarla su enable)
Luigi Santangelo
 [...]

BIOS
 Security Option: se abilitato richiede la password
prima di accedere al sistema operativo
 XXXX-YYYY Shadow: aree di memoria RAM che
vengono riservate per copiare il contenuto della ROM,
allo scopo di accedere più velocemente alle istruzioni
del BIOS. I moderni SO possiedono delle procedure
che accedono direttamente all’hw senza passare dal
BIOS per cui potrebbe essere uno spreco inutile di
spazio su RAM.

Chipset Features Setup: contiene informazioni
che indicano la velocità con cui il northbridge
acccede alla RAM
DRAM timing: indica la velocità con cui si accede alla
ram (es. 60ns, 70ns, ecc.)
 [...]
Luigi Santangelo

BIOS
RAS to CAS delay / DRAM RW LeadOff timing: indica
la latenza tra la selezione della riga e della colonna
nella memoria ram. Ovviamente più piccolo è migliori
sono le performance
 AGP Graphics Aperture Size: indicare la quantità di
RAM video
 Porte parallele: Si consiglia la modalità ECP+EPP in
modo da velocizzare i trasferimenti


Power Management Setup: impostazioni per il
risparmio energetico.

I dischi possono sospendere la loro rotazione, ma
richiede tempo all’accensione
Luigi Santangelo
BIOS
PWR button: indica il numero di secondi in cui può
essere premuto il pulsante di power on per mandare in
stand-by il PC
 AC PWR Loss Restart: Se il PC era acceso e viene a
mancare la corrente, si accenderà automaticamente;
 Wake on lan: permette di accendere il PC a distanza

Luigi Santangelo
BIOS

Bip del bios: prendiamo in considerazione solo il BIOS
AMI e AWARD, quelli più diffusi (si può vedere il nome
del bios durante la fase di boot)
AMI:
 1 beep: può essere un errore della ram o della madre;
 2 beep: errore nel circuito di parità della ram / madre;
 3 beep: errore nei primi 64 KB di RAM (il primo banco di
memoria è difettoso);
 4 beep: guasto al timer di sistema
 5 beep: errore legato al processore
 6 beep: errore nel chip di scheda madre che controlla la
tastiera oppure errore di quest’ultima
Luigi Santangelo
 [...]

BIOS
7 beep: problema del processore o della scheda
madre;
 8 beep: il bios non riesce ad accedere alla memoria
della scheda video;
 9 / 10 beep: problemi con la rom che contiene il bios


BIOS AWARD
1 singolo segnale breve: tutto ok
 1 singolo segnale lungo: errore della memoria
 1 lungo e 2 o 3 brevi: problema nella scheda video

Luigi Santangelo
BIOS
 Gli
errori vengono indicati (se ci sono) durante la
fase di POST. Se questa fase va a buon fine (non
ci sono errori) si procede al caricamento del
sistema operativo. Ha inizio la fase di bootstrap.
Viene quindi generato l’interrupt 19H, che
consiste nel leggere i primi 512 kbyte da una
periferica di memorizzazione (prima floppy poi
HD) e saranno copiati in RAM. Se non viene
trovato nessun disco verrà visualizzata la scritta:
No disk system; press enter to reboot
Luigi Santangelo
BIOS
 Aggiornamenti

del BIOS
Sono necessari due file:
Il programma di aggiornamento
 File contenente le informazioni aggiornate

Nel caso di BIOS Award, l’utility si chiama
awdflash.exe
 L’operazione di aggiornamento del BIOS deve
essere fatta con molta cautela. Anche un
semplice abbassamento di tensione durante
l’aggiornamento può rendere inutilizzabile la
scheda madre
Luigi Santangelo

Capitolo 6
COMPONENTI DEL PC: RAM
Luigi Santangelo
RAM





Memoria ad accesso diretto: impiega lo stesso tempo
per accedere a qualsiasi indirizzo di memoria
Memoria volatile, perde il suo contenuto nel momento
in cui viene eliminata l’alimentazione del computer.
Rappresenta la seconda componente principale di un
computer
Il processore carica dalla RAM le istruzioni e i dati da
elaborare, quando questi non si trovano in cache, per
poi riscriverli nuovamente in cache.
È più lenta di un processore per cui la sua velocità è
determinante.
Luigi Santangelo
RAM

Tipi di memorie RAM

SRAM: Sono le Static Random Access Memory, ovvero
memorie in cui l’informazione può essere mantenuta per un
tempo lungo (essendo statiche non hanno bisogno di
refresh). Proprio per questa caratteristica consumano poca
corrente, riscaldano poco, ma sono molto costose e di
conseguenza vengono utilizzate per costruire le memorie
cache.
Luigi Santangelo
RAM

Tipi di memorie RAM

DRAM: dinamic ram: è costituita da un condensatore per
ogni cella di memoria che mantiene l’informazione. A causa
del non perfetto isolamento del condensatore, questo tende
a perdere la carica e il suo contenuto diventa inaffidabile. È
necessario perciò rinfrescare continuamente il valore in
esso contenuto (refreshing). Durante il refresh la cella
rinfrescata è inutilizzabile (+ lenta) e maggiore consumo di
energia. Sono molto economiche e quindi vengono
utilizzate per le memorie di sistema. L’accesso è asincrono
cioè non regolato dal clock.
Luigi Santangelo
RAM

Tipi di memorie RAM
SSD SDRAM: sono memorie DRAM di tipo sincrono, cioè
l’accesso alla RAM è regolato dal clock di conseguenza
raggiunge una velocità tre volte superiore durante lo scambio di
dati con il processore. L’acronimo SSD sta per Single Data Rate,
ovvero per ogni ciclo di clock viene spedita una word (ad es. 64
bit).
 DDR SDRAM: sono SDRAM con data rate doppio in grado cioè
di raddoppiare la banda di trasmissione riuscendo in questo
modo a trasmettere due word per ogni ciclo di clock. In questo
modo viene raddoppiata (128 bit) la quantità di dati che vengono
trasferiti dalla RAM al nordbridge. Affinchè ciò avvenga è
necessario installare I moduli a coppie. È anche necessario che I
due moduli di memoria abbiano le stesse caratteristiche
fisiche
Luigi Santangelo
e, se possibile, anche il costruttore.

RAM

Tipi di memorie RAM
 DDR SDRAM (Approfondimento):La configurazione
dual channel permette di limitare il problema del “collo
di bottiglia della ram” duplicando la quantità di dati
trasferibile nello stesso intervallo di tempo. Al singolo
canale esistente ne viene affiancato un secondo.
Quando i due canali funzionano simultaneamente, il
collo di bottiglia è ridotto.
Considerando che il bus
trasferisce una word per ciascun ciclo di clock (8 byte
= 64 bit), supponendo la velocità del bus di 100Mhz, il
troughput della DDR è di: 2 * 8 * 100 = 1600MBps
Luigi Santangelo
RAM
DDR SDRAM, L’evoluzione:
Le Dimm di DDR SDRAM hanno 184 piedini (contro i 168
della SSD SDRAM). Le memorie DDR operano ad un
voltaggio di 2,5 volt, contro i 3,3 volt per le SDRAM. Questo
può ridurre notevolmente i consumi.
 I moduli di memoria DDR2 per personal computer desktop
(DIMM) hanno 240 Pin, e sono quindi incompatibili con
quelli DDR che hanno 184 pin.
 DDR3 è il nome del nuovo standard di memorie RAM
sviluppato come successore delle memorie DDR2. Hanno
una larghezza maggiore.

Luigi Santangelo
RAM

Tipi di memorie RAM
 Memorie a cambiamento di fase: utilizzano il
cambiamento di fase di un materiale per memorizzare
le informazioni che possono essere mantenute senza
corrente elettrica. Si prevede che entro il 2010 questa
tecnologia sostituirà quella attuale.
Luigi Santangelo
Capitolo 7
COMPONENTI DEL PC: Hard Disk
Luigi Santangelo
Hard Disk



Il disco fisso è un dispositivo magnetico che
conserva i dati. È composto da uno o più dischi
rotanti rivestiti da materiale ferromagnetico su cui
agiscono delle testine per le operazioni di lettura e
di scrittura.
Durante il funzionamento le testite “lievitano” sul
disco a pochi nanometri di distanza.
Generalmente le rotazioni vanno da 5400 a 15000
RPM
Luigi Santangelo
Hard Disk



Il primo HD è stato inventato da IBM nel 1956 ed
era composto da 50 dischi dal diametro di 60 cm e
poteva immagazzinare 5MB
Oggi invece si usano dischi molto più piccoli e molto
più capienti.
A differenza della memoria RAM, le performance
degli HD non ha avuto il medesimo incremento, al
punto che ancora oggi l'HD rappresenta il collo di
bottiglia del sistema.
Luigi Santangelo
Hard Disk
Caratteristiche dei dischi:
 Tipo di interfaccia con il sistema: IDE, EIDE, SCSI
 Capacità: misurata in GB
 Prestazioni:
 Tempo di accesso: è l'informazione più importante per
determinare la velocità di un HD. Si tratta del tempo medio
in cui un dato (che si trova in qualsiasi punto del disco)
viene reperito. Dipende dalla velocità di rotazione del disco
e dalla velocità di spostamento delle testine (intorno ai 10
millisec)
 Velocità di trasferimento: dopo che il dato è stato trovato
viene trasferito. Per aumentare tale velocità si usa un buffer
(di solito 32MB). Dipende anche dal bus (IDE; EIDE, SCSI,
Luigi Santangelo SATA)

Hard Disk

All’interno un HD è composto da:
 Dischi (possono essere più di 2)
 Motore di rotazione (porta i dischi in rotazione)
 Testine (collegate ad un braccio mobile)
 Motore di movimentazione (sposta le testine)
 Il connettore (IDE, EIDE e SCSI)
 Alimentazione
 Jumper
 Controller
Luigi Santangelo
Hard Disk


Il disco fisso viene assemblato in camere con
un’atmosferma controllata (dette camere bianche)
prive di polvere. Le testine non si appoggiano sulla
superficie del piatto ma grazie ad effetti
aerodinamici, lievitano sopra di essi per cui un
granello di polvere potrebbe essere dannoso. Per
cui è necessario non aprire mai il coperchio dell’HD.
Un HD contiene due motori: il primo serve a far
ruotare i piatti e richiedono 12V di corrente. Il
consumo maggiore si ha durante la fase di start-up
di rotazione del disco.
Luigi Santangelo
Hard Disk


Nei vecchi HD sussisteva il problema della
ricalibrazione del disco (a causa della deformazione
causata durante la rotazione). Per cui
periodicamente veniva sospesa la trasmissione dei
dati. Alcuni processi, ad esempio, la
masterizzazione di CD, sentivano il problema.
Oggi invece la ricalibrazione avviene al volo, per cui
non viene interrotto nessun processo di
trasferimento dati.
Luigi Santangelo
Hard Disk


La parte “intelligente” di un HD è data da un
controller che si occupa di interpretare i comandi
del sistema operativo in comandi elettrici
(movimento delle testine, dei dischi, risparmio
energetico, ecc).
Ogni controller è composto da un circuito stampato,
un processore dedicato, una rom, un firmware, una
cache (256kb)
Luigi Santangelo
Hard Disk

Geometria dei dischi:
Numero di piatti
 Cilindri
 Settori (512 byte) e Tracce
 Cluster (blocchi di 4 settori)


In passato le geometrie dei dischi erano fisse e non
potevano essere modificate, oggi invece è possibile
settare le geometrie dei dischi dal BIOS.
Generalmente le BIOS eseguono un controllo
automaticamente, in quanto vengono memorizzati
nella ROM del controller del disco.
Luigi Santangelo
Hard Disk

Formattazione: ne esistono due tipi:
A basso livello: definisce la struttura fisica del disco,
ovvero le tracce e i settori. Comporta la cancellazione di
tutti i dati. Questa formattazione è consentita solo al
costruttore attraverso appositi programmi. Una
formattazione a basso livello che non va a buon fine,
può compromettere il funzionamento del disco stesso.
 Ad alto livello (logica): è un comando del SO che scrive
la struttura del file system che è relativa al sistema
operativo. Questa operazione porta alla cancellazione e
alla riscrittura della tavola di allocazione dei file nella
MBR. Si basa sui parametri fisici che sono stati impostati
durante la formattazione a basso livellohttp://smashingcode.altervista.org
Luigi Santangelo

Hard Disk

Dopo la formattazione, la dimensione dell’HD diminuisce
leggermente, in quanto una parte più o meno significativa
viene utilizzata dal sistema operativo per memorizzare le
informazioni necessarie a recuperare i dati scritti nei settori
Luigi Santangelo
Hard Disk
MBR (Master Boot Record)
Boot Sector Part 1





Boot Sector Part 2
Boot Sector Part 3
Boot Sector Part 4
FAT1/FAT2
FAT1/FAT2
FAT1/FAT2
FAT1/FAT2
Root
Root
Root
Root
Dati
Dati
Dati
Dati
MBR: primo settore del disco, contiene il loader e la tabella delle
partizioni
Boot sector: contiene informazioni sulla partizione, quale sistema
operativo, # byte per settore, # settori per cluster, # settori per
cilindro, ecc.
FAT: tabella che indirizza i file (FAT32, NTFS, EXT2)
Root: settore che contiene la root del file system
Dati: contiene i file
Luigi Santangelo
Hard Disk



Tutti I sistemi operativi offrono strumenti in grado di
effettuare partizioni di dischi.
Ad esempio il dos utilizza (e ancora oggi viene utilizzata)
l’utility fdisk
Windows invece, attraverso il pannello di controllo, fornisce
un programma grafico.
Luigi Santangelo
Hard
Disk
–
pratica
–
IDE
/
EIDE

Gli HD sono collegati alla scheda madre attraverso
una interfaccia che può essere:

IDE, EIDE (detto anche ATA o PATA): il collegamento
avviene in parallelo con un cavo a 40 poli. Al più si
possono collegare 2 unità (master e slave). Velocità
comprese tra 16 e 133 MBps. Il problema principale nelle
prime architetture IDE/EIDE è che il trasferimento dei dati
da HD a RAM avveniva con la supervisione della CPU.
Cioè parte dei cicli di clock della CPU vengono
“inutilmente” spesi per trasferire dati dall’HD alla RAM.
Questa modalità viene definita PIO (Programmed Input
Output). Successivamente (utilizzando un cavo a 80 poli),
invece si è iniziato a parlare di DMA. Non vengono più
prodotti a partire dal 2008.
Luigi Santangelo
Hard Disk – pratica – IDE / EIDE
Prima di installare un HD IDE o EIDE (ma lo stesso
discorso vale per un lettore CD o DVD), è
necessario settare correttamente i jumper, in modo
da configurare l’unità come master o come slave
per ciascun canale. L’unità master viene elencata
prima rispetto alla slave.
 L’unità master gestisce l’accesso ai dispositivi su
quel canale. Per questo motivo è preferibile che I
masterizzatori vengano configurati come master.
 Attraverso I jamper è possibile indicare se un drive
è master o slave. La modalità “cable select”
permette la configurazione automatica.
Luigi Santangelo



Dopo aver alloggiato il drive nell’apposito bay
(alloggiamento), fissarlo con le viti al case;
Collegare i cavi della corrente uscenti
dall’alimentatore. Quello del floppy ha un connettore
più piccolo per cui non c’è rischio di sbagliare. Gli
altri possono essere inseriti indifferentemente
nell’HD o nei CD-ROM
Luigi Santangelo

Collegare all’HD i canali IDE/EIDE. A ciascuno è
possibile collegare al massimo due unità in modo
da avere:
Primary master
 Primary slave
 Secondary master
 Secondary slave


Il settaggio del master / slave avviene tramite i
jumper
Luigi Santangelo
Hard Disk - pratica


Il cavo EIDE è formato da 40 o 80 contatti, con ai
due estremi una terminazione di plastica e al centro
un terzo connettore. A un estremo viene collegato
al canale EIDE presente nella scheda madre, negli
altri due verranno collegati eventualmente due HD
Quando si collega il cavo IDE del floppy, si può
notare la presenza di una linea rossa. Questa è
necessario che combaci con la parte del connettore
segnalata con 1 sia nella scheda madre che nel
device. I cavi più recenti sono dotati di guide che
impediscono un inserimento errato
Luigi Santangelo
Hard Disk


SCSI: consente il collegamento fino a 7 o a 15 unità
(Wide scsi). Il cavo è a 50 poli o a 68 poli (wide). Se gli
HD sono SCSI, il collegamento è analogo ai dischi IDE o
EIDE, con la sola differenza che il cavo deve essere
collegato al controller SCSI che si trova sulla scheda
madre oppure su una scheda PCI collegata alla scheda
madre. Si ricorda che lo SCSI deve essere terminato.
Luigi Santangelo
Hard Disk


SATA: trasmette I dati in formato seriale e utilizza 7
contatti per la connessione. Questo standard permette la
connessione e la disconessione “a caldo”
Luigi Santangelo
Hard Disk - pratica
Gli HD SATA trasmettono i dati in seriale, per cui anzicchè
avere 40 fili, se ne hanno solo due: uno per trasmettere, uno
per ricevere oltre a due fili per la massa. In realtà il cavo ha
7 fili perchè gli altri 3 servono per trasmettere segnali di
controllo.
 Generalmente una scheda madre offre 4 o 6 connessioni
SATA che potrebbero non essere sufficienti. In questi casi,
le schede madri di fascia alta offrono porte aggiuntive
attivabili direttamente dal bios. Oppure si può ricorrere alle
eSATA (external SATA) le cui prestazioni però sono
analoghe a una connessione USB

Luigi Santangelo
Hard Disk - pratica

Può capitare che un disco SATA non venga
riconosciuto dal sistema. Quando accade questo,
verificare per prima cosa che la velocità con cui può
operare l'HD sia compatibile con la velocità
supportata dalla scheda madre. Ad esempio
potrebbe essere che la scheda madre (il
southbridge) supporta dischi SATA 1 (1,5 Gbps)
mentre il disco è stato realizzato secondo le
specifiche SATA 2 (3 Gbps). In questo caso,
collegarsi al sito dell'azienda del HD e scaricare il
tool con il quale è possibile modificare i parametri
operativi del disco.
Luigi Santangelo
Hard Disk - pratica

Altro motivo per cui potrebbe non essere
riconosciuto (a livello del SO) è che winXP può
gestire fino a 4 periferche (sia IDE che SATA). Se
nel sistema sono presenti 4 perifiche, sarà
necessario eliminarne una per far funzionare il
disco SATA
Luigi Santangelo
Hard Disk - pratica

Errori:
Disk no system: nel disco non viene rilevato il sistema
operativo, è sufficiente copiarlo di sopra;
 Error reading OS – Disk boot failure: Si è danneggiato il
settore di avvio o la tavola delle partizioni. In questi casi
si può utilizzare il programma ptedit di Partition Magic

Luigi Santangelo
Hard Disk - pratica
http://www.youtube.com/watch?v=t6wTZhsffEE&NR=1&feature=fvw
Funzionamento hard disk
Luigi Santangelo
Dischi allo stato solido
I
dischi allo stato solido (SSD) si differiscono dai
dischi meccanici in quanto gli SSD utilizzano
l'elettronica (e non la meccanica) per
leggere/scrivere dati a velocità vicine a quelle della
luce. Il punto debole dei dischi meccanici è che
quando i dati si trovano in punti diversi del disco,
la testina deve spostarsi fisicamente di qualche
centrimetro impiegando diversi millisecondi.
Luigi Santangelo
 Questa
lentezza si percepisce maggiormente
quando vengono richiesti flussi di dati continui (ad
esempio durante una elaborazione video). In questo
caso, l'utente percepisce uno scatto del sistema e
una mancanza di reattività.
Luigi Santangelo
 Gli
SSD non hanno alcuna parte in movimento e
sono in grado di offrire tempi di accesso ai dati
estremamente ridotti, quasi sempre inferiori a 0,1
ms, oltre 100 volte in meno rispetto a un disco
rigido tradizionale. Essendo però la tecnologia
degli SSD relativamente giovane, non è automatico
il fatto che un SSD sia più veloce di un HD
tradizionale
Luigi Santangelo
 Molti
SSD sono indubbiamente più veloci degli
HD tradizionali, ma non tutti i modelli offrono le
stesse caratteristiche;
 Di seguito indichiamo un esempio relativo ai tempi
di accesso di un HD tradizionale confrontato con i
tempi di accesso di un disco SSD:
Luigi Santangelo
 Supponiamo
di dover leggere 10 file da 4Kb
ciascuno, posti in differenti posizioni sul disco:
Disco Rigido
Lettura
Lettura
dato (di 4 kb
)
ccesso al dato
Tempo totale
Luigi Santangelo
SSD
100 Mbyte/s
40 Mbyte/s
0
,04 ms
A
,01
10 ms
0,01 ms
umero_files x
(accesso + lettura)
N
Numero_files x (accesso
+ lettura)
10 x (10 + 0,04) =
100,4 ms
10 x (0,1 + 0,1) = 2 ms
0
 Supponiamo
di dover leggere 6 file da 8Mb
ciascuno, posti in differenti posizioni sul disco:
Disco Rigido
SSD
Lettura
100 Mbyte/s
40 Mbyte/s
Lettura dato (di 8 Mb)
0,08 s = 80 ms
A
ccesso al dato
10 ms
0,1 ms
Tempo totale
Numero_files x (accesso +
lettura)
Numero_files x (accesso + lettura
)
6 x (10 + 80) = 540 ms
Luigi Santangelo
,2 s = 200 ms
6 x (0,1 + 200) = 1200,6 ms
Boot Loader
Talvolta, nel primo settore del disco non è presente
il SO ma un programma chiamato boot Loader che
consente il caricamento del kernel del sistema
operativo e ne permette l’avvio.
 Il boot loader contiene l’indirizzo dei blocchi del
disco in cui sono memorizzati i file da caricare.
 Alcuni boot loader sono in grado di utilizzare la rete
per scaricare il kernel del sistema operativo da
avviare
 Il boot loader mostra all’utente un menu di possibili
kernel da caricare e può eventualmente chiedere
Luigi Santangelo
una password per caricare il sistemahttp://smashingcode.altervista.org
operativo.

Boot Loader

Elenco dei boot loader
LILO
 GRUB
 sysLinux (utilizzato per l’avvio dei CD)
 PXELinux (usata per l’avvio da rete)
 BootX (usato da MAC)
 NTLDR (usato da NT e successivi)

Luigi Santangelo
Capitolo 8
COMPONENTI DEL PC: CD e DVD
Luigi Santangelo
CD-ROM
È
un dispositivo di memorizzazione in sola lettura
 È in grado di memozzare 650/900 MB di dati e viene
principalmente utilizzato per scopi multimediali
(musica)
 Un CD-ROM consentono di memorizzare dati per 100
anni
 A differenza dell'HD, la velocità lineare è costante
(quindi è più veloce quanto più si va in centro al CD)
Luigi Santangelo
CD-ROM / CD-RW
È
composto da un unica traccia sinusoidale composta
da pit e land. Questi riflettono la luce proveniente da un
raggio laser e catturate da uno schermo che converte
l'impulso luminoso in bit.
 I CD-RW sono riscrivibili fino a 1000 volte. Sono
molto simili ai CD-R. Per poter essere letti dai comuni
lettori CD-R, una sessione di masterizzazione deve
essere chiusa. È possibile anche lasciarla aperta
(utilizzandolo di fatto come un HD) ma la sua
dimensione è ridotta a 530MB
Luigi Santangelo
CD-RW
È
possibile cancellare un CD-RW in due modalità:
veloce e completa. La veloce cancella solo i
metadati (per cui i dati possono essere recuperati).
Luigi Santangelo
DVD
È
l'acronimo di Digital Versatile Disk, è un
supporto di memorizzazione di tipo ottico
 È nato principalmente per la memorizzazione di
audio e video ad alta qualità. In entrambi i casi sono
previsti sistemi di protezione impedire la
duplicazione dei contenuti.
Luigi Santangelo
DVD
Le dimensioni dei DVD di produzione industriale sono di
quattro tipi:
 4,7 GB Lato unico e singolo strato
 8,5 GB Lato unico e doppio strato
 9,4 GB Due lati e singolo strato
 17 GB Due lati e doppio strato
 I DVD "strato doppio" permettono una doppia incisione
nello stesso lato. La capacità del supporto non raddoppia
esattamente, perché una parte di memoria è dedicata alla
creazione di un indice e al controllo della distribuzione dei
dati.

Luigi Santangelo
DVD
Il double side o "doppio lato" è un supporto che può essere
inciso o riscritto da tutti e due i lati
 Per il double layer occorre un particolare masterizzatore con
tale funzionalità. Per il double side è sufficiente avere un
supporto a doppio strato, che viene inciso con i comuni
masterizzatori, semplicemente girando il disco.
 Fisicamente il DVD è formato da tracce circolari e
concentriche e vengono lette da un raggio laser.
 La velocità di un DVD è 9 volte superiore a quella di un CD
(9x150KBps)

Luigi Santangelo
DVD-Video
 Sono
in grado di memorizzare fino a 240 minuti di
materiale video in mpeg2.
 I DVD video possiedono un codice detto codice
regionale, per cui un lettore DVD può riprodurre solo
con un determinato codice
 Le zone sono: 0 = Tutto il mondo; 1 = Europa,
Giappone, Sud Africa, Medio Oriente; 2 = Asia; 3 =
Australia, Nuova Zelanda, America Centrale e
Meridionale; 5 = Russia, India, Africa del Nord; 6 =
Cina; 7 = Riservato; 8 = Speciale (aerei, navi, hotel,
ecc)
Luigi Santangelo
DVD-Video
 Un
altro sistema di protezione impedisce la copia
digitale dei file contenenti i video. Questo sistema di
protezione viene definito Content Scrambling System
(CSS).
 Il CSS era ritenuto un sistema di protezione sicuro fino
a quando uno studente di 15 anni creò e distribuì un
programma in grado di effettuare il “ripping”. Nel 2000
fu arrestato e nel 2003 assolto in quanto la copia che lo
studente aveva rippato era stata legalmente acquistata.
Luigi Santangelo
DVD-Video
All'interno di un DVD-Video ci sono due directory principali:
AUDIO_TS e VIDEO_TS. L'AUDIO_TS è sempre vuota
perchè audio e video sono miscelati (multipex) in uno stream
unico.
 All'interno della VIDEO_TS invece si trovano tre differenti
files:
 .IFO: contiene i sottotitoli, la suddivisione dei capitoli
e la struttura del DVD
 .VOB: Video Object è il contenuto multimediale vero
e proprio (dim. Max 1GB)
 .BUP è un backup di .IFO

Luigi Santangelo
DVD-Audio
 Rappresentano
l'evoluzione dei CD Audio
finalizzata alla riproduzione di contenuti audio ad
alta fedeltà
 A differenza dei DVD Video, i DVD audio non
hanno avuto il successo sperato, perchè i produttori
si sono concentrati sul garantire l'impossibilità di
riprodurre DVD audio. Hanno creato pertanto dei
DVD talmente complessi da risultare “peggiori” dei
CD audio
Luigi Santangelo
DVD-R/+R
 DVD
scrivibile una sola volta.
 Un DVD+R può essere scritto solo da un
masterizzatore compatibile.
 I DVD+R possiedono un controllo sulla velocità e
risultano pertanto meno suscettibili di errori rispetto
ai DVD-R
Luigi Santangelo
DVD-RW/+RW
 DVD
scrivibile parecchie volte in quanto è
composto da una lega formata da argento,
antimonio e tellurio.
 La registrazione viene effettuata ad una temperatura
inferiore rispetto a quella di cancellazione.
 Può essere riscritto fino a 1000 volte e viene
principalmente utilizzato per uso domestico
 Nel DVD+RW i dati possono essere aggiunti e
rimossi senza cancellare il disco
Luigi Santangelo
DVD-RAM
È
un DVD riscrivibile che risulta essere
tecnologicamente più vicino a un HD. È composto
da tracce concentriche anzicchè da un unica traccia
a spirale
 A differenza dei DVD-RW e DVD+RW, non si
richiede un particolare programma di
masterizzazione
 Può essere riscritto fino a 100.000 volte
 Accesso ai dati di piccole dimensioni più veloce
rispetto a DVD-RW (ma più lento per quelli di
grandi dimensioni)
Luigi Santangelo
DVD-D
 Sono
particolari DVD usa e getta che durano dalle 8
alle 48 ore dall'apertura della confezione
 Utile per memorizzare film che devono essere
visualizzati una sola volta.
 Se si congelano si arresta il tempo di cancellazione.
Luigi Santangelo
Blu-Ray e HD DVD
 Supporto
ottico che rappresenta l'evoluzione dei
DVD. Grazie alla luce laser blu riesce a contenere
fino a 54 GB
 Il Blu-ray rappresenta l'antagonista dell'HD DVD.
 Sono differenti nella dimensione: l'HD DVD infatti
memorizza al più 45 GB di dati
 Il 19 febbraio 2008 il Blu-Ray ha vinto la sua
competizione contro HD DVD in quanto Toshiba
(titolare dei diritti su HD DVD) ha dichiarato di
aver abbandonato il progetto
Luigi Santangelo
Lettori CD
 Il
lettore CD è un dispositivo elettro-meccanico
utilizzato per la riproduzione di contenuti
multimediali memorizzati in un CD. Esistono due
lettori CD: lettore CD musicale e lettore CD per PC.
I primi vengono collegati a sistemi di aplificazione
del suono. I secondi invece si collegano al PC
attraverso interfaccia (IDE, EIDE, SATA, SCSI,
USB, Firewire)
Luigi Santangelo
Lettori CD
 Sono
in grado di leggere dati ad una velocita
specifica: 1X = 150 KBPS; 12X = 1800KBPS
 All'inzio si pensava che il 20X fosse il limite in
quanto a questa velocità il disco ha problemi di
vibrazione. Samsung ideò un meccanismo di
bilanciamento che ha consentito di raggiungere la
velocità di 52X
Luigi Santangelo
Lettori CD
 Il
lettore CD è dotato di un diodo laser attraverso
il quale vengono lette le microscopiche incisioni
(pit e land).
 La superficie del disco è composta in alluminio e
riflette la luce. La luce riflessa viene quindi
codificata in dati binari
 Per i PC sono disponibili anche i lettori DVD
software in grado di leggere un DVD in un PC
dotato di un lettore DVD.
Luigi Santangelo
Lettori DVD
 Un






lettore DVD deve essere in grado di:
Leggere il contenuto di un DVD
Decifrare i dati protetti con sistemi CSS
Decodificare il flusso MPEG
Inviare il video in uscita in forma analogica
Decodificare il suono
Inviare l'audio in uscita in forma analogica
Luigi Santangelo
Lettori DVD
http://www.youtube.com/watch?v=vGXFfFNQqNk&NR=1&fe
Funzionamento DVD e CD
Luigi Santangelo
Capitolo 9
COMPONENTI DEL PC:
Interfacce di Interconnessione interne
Luigi Santangelo
Interfacce
 Fino
ad ora abbiamo parlato di componenti interne al
case. Ma come si collegano le componenti esterne?
Interconnessione avviene attraverso le interfacce. Per
interfaccia si intende quella parte di ciascun dispositivo
che consente a quest’ultimo di poter collegarsi alla
scheda madre e comunicare con essa. Fisicamente una
interfaccia si collega a un bus (omonimo) che
trasferisce I dati dalla e alla periferica a una specifica
velocità (misurata in hertz). Ciascuna interfaccia
possiede anche uno specifico colore.
Luigi Santangelo
ISA
 L’interfaccia
ISA (industry standard architetture) è
composta da un bus parallelo da 8 o 16 bit destinato al
collegamento, attraverso appositi slot, di generiche
schede di espansione (video, audio, rete, ecc).
 Il bus ISA oggi è superato e sostituiti dai bus PCI e PCI
Express. Le prime versioni avevano un bus di 8 bit con
frequenze di 4,77Mhz. Successivamente fu portato a 16
bit con frequenze di 6 o 8 Mhz. Queste due versioni di
bus ISA vengono distinte con il nome di but XT e bus
AT.
Luigi Santangelo
ISA / EISA
 Le
interfacce ISA si collegano alla scheda madre con
apposito slot di solito di colore nero.
 ISA XT e AT furono sostituiti dall’EISA (Extended
Industry Standard Architetture), anch’esso un bus
parallelo ma in grado di trasferire fino a 32 bit.
 Anch’esso viene identificato da uno slot di colore nero.
Luigi Santangelo
PCI
 Il
bus PCI (Peripheral Component Interconnect) è stato
sviluppato da Intel agli inizi degli anni 90 ed è in grado di
trasmettere 32 bit con una frequenza di 33Mhz (e quindi
132MBps). Dall’evoluzione del PCI nacque il PCI-X,
simile al PCI ma con frequenza a 66Mhz e a 64 bit in
modo da raggiungere 528MBps
Luigi Santangelo
PCI (Varianti)










PCI 2.2 permette di trasmettere a 66 MHz (richiede di avere segnali a 3.3 volt e ha un transfer
rate con picco di 266 MB/s)
PCI 2.3 permette il solo uso di schede con segnali di 3.3 volt e non più schede con segnali a 5
volt
PCI 3.0 è lo standard definitivo
PCI-X raddoppia l'ampiezza a 64 bit, si è revisionato il protocollo e si è aumentato il data rate
a 133 MHz (transfer rate di picco a 1014 MB/s)
PCI-X 2.0 permette un rate a 266 MHz (transfer rate di picco a 2035 MB/s) e anche a 533
MHz, espande il configuration space a 4096 bytes, aggiunge una variante a 16 bit del bus e
permette segnali a 1.5 volt
Mini PCI è un PCI 2.2 in nuovo formato da usare nei portatili (laptop)
Cardbus è un PCMCIA a 32 bit e 33 MHz PCI
Compact PCI usa schede di dimensioni secondo le specifiche Eurocard (per portatili)
PC/104-Plus è un bus industriale che usa le specifiche del PCI ma con connettori differenti
PCI Express (PCIe) è una nuova interfaccia che sfrutta l'esperienza acquisita con PCI con un
protocollo seriale a livello fisico e connettori differenti. PCI Express rimpiazzerà i bus PCI e
AGP. Gli slot PCIe non sono compatibili con i precedenti slot che sfruttano gli standard PCI e
PCI-X.
Luigi Santangelo
AGP
Il bus AGP (accelerated graphics port), identificato sulla scheda
madre dal colore marrone è stato sviluppato da Intel nel 1996
come soluzione per aumentare le prestazioni e le velocità delle
schede video. Rappresenta l’evoluzione della scheda PCI.
 La prima versione dello standard AGP raddoppiava la banda
passante rispetto a un normale slot PCI perché ne raddoppiava la
frequenza, raggiungendo quindi i 266 MB/s, ma era capace di
funzionare anche in modalità 2x e raggiungere i 532 MB/s
effettuando ben due trasferimenti per ciclo di clock.
Successivamente, le versioni 2.0 e 3.0 hanno introdotto la
possibilità di 4 e 8 trasferimenti per ciclo di clock, giungendo
alla odierna frequenza equivalente di 533 MHz.

Luigi Santangelo
AGP

Le interfacce AGP si basano sull’idea di consentire un accesso
diretto alla memoria fisica del computer, moltoutile per le
schede grafiche, in quanto in tal modo potevano gestire texture e
oggetti 3D molto voluminosi.
Luigi Santangelo
AGP

AGP 1.0



AGP 2.0


AGP 1x: 266 x 1 = 266 MB/s
AGP 2x: 266 x 2 = 533 MB/s
AGP 4x: 266 x 4 = 1066 MB/s
AGP 3.0

AGP 8x: 266 x 8 = 2133 MB/s .
Luigi Santangelo
AGP
La versione 3.0 è stata rimpiazzata dal più veloce bus PCI
Express che ha definitavamente rimpiazzato anche l’interfaccia
PCI.
 Inoltre per ciascuna versione delle schede AGP esistono 3 tipi di
alimentazione (che genera altrettanti formati differenti):




AGP 1,5 V
AGP 3,3 V
AGP Universal (compatibile con entrambi i precedenti)
Luigi Santangelo
AGP

Gli ultimi modelli di schede grafiche richiedono troppa potenza
(oltre I 100 Watt) che non può essere erogata dall’interfaccia
AGP (che può erogare al massimo 50 Watt). Per questo motivo
sono state create schede grafiche dotate di alimentazione
esterna.
Luigi Santangelo
PCI Express
Il bus PCI Express sta prendendo il posto delle interfacce AGP.
Si basa su un trasferimento seriale (mentre PCI e AGP erano di
tipo parallelo).
 Il PCI-Express riesce a erogare una potenza di 75 Watt,
permettendo di eliminare l’alimentazione esterna per le schede
video di fascia medio-bassa. Per le altre, resta il connettore con
l’alimentazione esterna (fino a 225/300Watt).
 Si divide in diversi tipi:




PCI 1X: in grado di trasferire 266MBps
PCI 2X, 4X, 8X
PCI 16X: in grado di trasferire fino a 2,5Gbps
Luigi Santangelo
PCI Express 2.0 e futuro
Nato nel gennaio del 2007, PCI-Express 2 raggiunge 5 Gbps per
la 1x e addirittura 20Gb per la 16x.
 A metà del 2007 è stato inoltre annunciato lo standard che
dovrebbe sostituire la versione 2 del PCI-Express a partire dal
2010. Il nuovo bus sarà PCI-Express 3.0 e raddoppierà la
larghezza di banda (circa 40Gbps per la 16x)

Luigi Santangelo
Capitolo 10
COMPONENTI DEL PC: Scheda audio
Luigi Santangelo
Scheda Audio
È
una scheda di espansione in grado di trasformare
un flusso audio digitale in un segnale analogico
riprodotto dagli altoparlanti;
 Sono principalmente composte da un convertitore
analogico-digitale che serve per convertire il
segnale
 Le schede audio più avanzate possiedono una
propria CPU dedicata
Luigi Santangelo
Scheda Audio

Generalmente il sistema audio viene integrato in tutte le schede
madri che forniscono una buona qualità del suono, ma mancano
gli effetti avanzati che vengono utilizzati in molti ambiti ludici
(giochi).

Queste schede audio, pur non avendo funzionalità di
elaborazione avanzate, sono in grado di riprodurre suoni ad
alta qualità e dispongono di uscite per sistemi di altoparlanti
surround fino a 9.1.

Le schede madri integrano sul PCB (circuito stampato) un chip
audio. Attraverso il bios è possibile disattivare la scheda audio di
sistema allo scopo di inserire una nuova scheda audio.
Luigi Santangelo
Scheda Audio
A
partire dal 1999, per le uscite si segue il seguente
standard
Luigi Santangelo
Scheda Audio
Caratteristiche importanti di una scheda audio:
 Polifonia: numero di suoni distinti che possono
essere riprodotti simultaneamente
 Canali: numero di segnali elettrici distinti,
corrispondenti alla configurazione degli altoparlanti:
1 (mono), 2.0 (stereo), 2.1 (stereo + subwoofer),
5.1, ecc.
 Per diversi anni le schede audio avevano da 9 a 18 voci
(usate principalmente per i MIDI) ma solo una (mono) o
due (stereo) canali. Quando venivano riprodotti, le voci
venivano miscelate in un unico canale

Luigi Santangelo
Capitolo 11
COMPONENTI DEL PC: Scheda video
Luigi Santangelo
Scheda Video
 Affinché
si possa rappresentare una immagine sullo
schermo, è necessario trasformare i segnali del
computer in segnali video. Tutto ciò che appare sul
monitor viene inviato dal computer a una scheda di
interfaccia connessa alla scheda madre.
 La scheda video possiede una memoria RAM che
memorizza le informazioni per “accendere” un
singolo punto (pixel) sullo schermo.
 Le schede video contengono una ROM in cui viene
memorizzato il firmware usato dal BIOS durante il
bootstrap.
Luigi Santangelo
Scheda Video
 Interfacce






di connessione con la scheda Madre
ISA: rilasciata nel 1981
EISA: rilasciata nel 1988
PCI: rilasciata nel 1993, non richiede l’utilizzo di jumper
per la configurazione;
AGP: prima interfaccia dedicata esclusivamente alle
schede video. Nacque nel 1995 con le schede video con
accelerazione 3D
PCI Express: rilasciata nel 2004, offre una larghezza di
banda maggiore e maggiore potenza
PCI Express 2: usata dal 2007
Luigi Santangelo
Scheda Video

Il funzionamento della scheda video è molto semplice ogni
locazione di RAM grafica contiene il colore di un pixel
dello schermo: il processore della scheda grafica (o in caso
di assenza il processore del sistema) si limita a leggere in
sequenza le locazioni necessarie e a pilotare un
convertitore digitale-analogico (RAMDAC), che genera il
segnale video che sarà visualizzato dal monitor. RAMDAC
e monitor devono pertanto “parlare” tra loro. La “lingua”
utilizzata tra i due è detta “standard grafico”.
Luigi Santangelo
Scheda Video
 Lo
standard grafico è pertanto il linguaggio di
comunicazione tra adattatore e monitor. Esistono
diversi standard grafici:
MDA, il primo standard di scheda grafica che
lavorava solo a due colori: Bianco e Nero;
 Hercules: primo standard monocromato con
risoluzione di 784x350;
 CGA: usa 16 colori con risoluzione massima di
640x200;
 EGA: migliora la risoluzione dei caratteri e delle
immagini. Utilizza ancora 16 colori con risoluzione
640x350
Luigi Santangelo

Scheda Video


MCGA: utilizza 3 modalità differenti: uno ha le
caratteristiche del CGA, il secondo usa una
risoluzione di 640x480 ma usa solo due colori, il
terzo usa 256 colori con una risoluzione di
320x200;
VGA: Utilizza 65536 colori e una risoluzione di
740x480. Richiede una memoria RAM video di
almeno 512KB
Luigi Santangelo
Scheda Video


SVGA: Aumenta la risoluzione arrivando fino a
1024x768
UVGA: Raggiungono (e superano) risoluzioni a
2048x2048 a oltre 16 milioni di colori
Luigi Santangelo
Scheda Video
 Dalla
quantità di RAM grafica equipaggiata nella
scheda e dalla velocità (frequenza) massima del suo
RAMDAC dipendono la risoluzione massima
raggiungibile e il numero di colori
contemporaneamente visibili.
 Caratteristiche della scheda video



Risoluzione;
Numero di colori;
Refresh
Luigi Santangelo
Scheda Video

Già da un po' di tempo il chip grafico è in grado di eseguire
alcune funzioni grafiche in modo autonomo, senza che il
processore principale debba intervenire: le schede grafiche
con questi chip sono dette 2D accelerate, perché possono
svolgere da sole una parte del lavoro di disegno che
altrimenti spetterebbe al processore. Le schede video con
capacità grafiche tridimensionali (o 3D accelerate) hanno le
stesse capacità bidimensionali delle precedenti, e in più ne
hanno una completamente nuova, la modalità 3D appunto,
in cui i pixel dell'immagine da visualizzare vengono
calcolati dalla GPU (Graphics Processing Unit),
fotogramma per fotogramma, partendo da una serie di dati
geometrici forniti dalla CPU.
Luigi Santangelo
Scheda Video
 Produttori





di schede video professionali
Matrox
3D Labs
Elsa
nVidia
ATi
Luigi Santangelo
Schede Video parallele

NVidia è stata la prima delle aziende a produrre schede video
parallele. A queste diede il nome di SLI (Scalable Link
Interface). L’idea di base consiste nell'aumento della potenza
elaborativa della parte grafica tramite l'accoppiamento di due,
tre o quattro schede video identiche. Oltre alle schede video
bisogna possedere una scheda madre che supporti due o più
socket PCI-Express, mediamente più costosa delle controparti
con un solo socket; per collegare le due schede, NVidia offre
in dotazione un "ponte elettrico" (un piccolo cavo rigido) che
collega le due schede sulla loro parte superiore tramite due
appositi connettori.
Luigi Santangelo
Schede Video parallele

La risposta di ATI allo SLI si chiama Crossfire. Per funzionare un
sistema Crossfire necessita di una scheda madre con un chipset
compatibile e due slot PCI-Express per inserire fisicamente le due
schede. Diversamente però dal sistema SLI non esiste la limitazione
di possedere due schede video identiche ma basta che una delle due
in possesso sia una scheda certificata Crossfire di tipo Master che, a
seconda della potenza dell'altra scheda collegata al sistema e
denominata Slave, distribuisca la mole dei calcoli in maniera
equilibrata rendendo così tutte le schede compatibili. Per collegare
le due schede, ATI utilizza un cavo esterno (nVidia, al contrario,
usa un ponte interno tra le schede) che collega due uscite delle due
schede e presenta un terzo connettore che va collegato al monitor.
Luigi Santangelo
Scheda Video - pratica
La maggior parte delle schede video diffuse oggi, hanno una
interfaccia AGP. Lo slot della scheda madre nella quale la
scheda video AGP deve essere inserita, si riconosce dal
colore marrone, generalmente posto a metà della scheda
madre
 Per inserire la scheda nello slot, allineare i connettori
presenti sulla scheda con le fessure dello slot. Premere con
decisione. Chiudere con una vite le alette di fissaggio sul
case.
 Le schede PCI andranno inserire nei rispettivi slot (di colore
bianco)
Santangelo
Luigi
Le
schede ISA andranno inserite negli slot neri

Capitolo 12
COMPONENTI DEL PC: Interfacce esterne
Luigi Santangelo
USB
USB (Universal Serial Bus) rappresenta una interfaccia per
il trasferimento seriale di dati
 Le USB sono state progettate per consentire inserimento e
rimozione dei dispostivi a caldo
 I dispositivi collegati in USB possono funzionare anche
senza corrente in quanto attraverso il cavo il dispositivo
viene alimentato con una corrente di 5V
 Sono progettati per collegare dispositivi lenti. Un controller
può collegare fino a 127 dispositivi. Esistono diverse
versioni: 1.0 (1,5 Mbps) 1.1 (12Mbps), 2.0 (480 Mbps); 3.0
(4,8Gbps, rilascio previsto per l’inizio del 2010).

Luigi Santangelo
USB
 Le
interfacce USB sono state selezionate
dall’Unione Europea come standard unico per la
ricarica dei dispositivi portatili. A partire dal 2010 I
maggiori produttori di dispositivi mobili
implementeranno nei loro prodotti le micro-USB.
Luigi Santangelo
USB wireless
 Una
evoluzione dell’USB wired consiste
nell’abbandono del cavo per la comunicazione
tramite onde radio. Dal 2009 sono già in commercio
ma non sono molto diffusi. Nel 2010 è previsto
l’arrivo della versione 2.0
 La comunicazione WUSB opera a velocità teorica
di 480Mbps (per distanze fino a 3 metri) e 110
Mbps (per distanze fino a 10 metri).
Luigi Santangelo
Interfacce (USB)
Luigi Santangelo
Fireware
 Noto
anche con il nome di IEEE 1394, è una
interfaccia seriale.
 Il fireware è stato sviluppato principalmente per
collegare I PC ai dispositivi multimediali
 Il fireware, a differenza dell’USB, può funzionare
in modalità peer-to-peer tra dispositivi,ovvero è
possibile trasferire dati da una videocamera ad un
hd esterno senza l’intervento del PC
 Supporta la connessione a caldo.
Luigi Santangelo
Fireware

Esistono due standard: Fireware 400 (IEEE 1394) e
Fireware 800 (IEEE 1394b). Il numero indica il numero
massimo di Mbps trasferiti
Luigi Santangelo
Uscite video
VGA: standard analogico progettato nel 1987 per
collegare i monitor CRT, oggi utilizzato anche dai LCD.
Ha diversi problemi, quale il rumore elettrico, la
distorsione dell’immagine e alcuni errori di valutazione
dei pixel;
 DVI: Introdotto per i monitor LCD e per le televisioni al
plasma e videoproiettori, risolve il problema della VGA in
quanto il segnale viene inviato in digitale; In realtà
esistono tre tipologie di DVI differente: DVI-A, totalmente
in analogico, DVI-D totalmente in digitale, DVI-I,
tasmette sia in analogico che in digitale (a seconda del
monitor). È possibile collegare (tramite un riduttore) un
DVI-A e DVI.I a una VGA. Non si può fare con il DVI-D.
Luigi Santangelo
In questi casi occorre un convertitore Digitale-Analogico.

VGA e DVI
Luigi Santangelo
Uscite video

S-Video: è un segnale analogico che che trasporta
su due canali i segnali di luminosità e colore.
utilizzato per la connessione a TV, lettori DVD e
videoregistratori. Il cavo è composto da 4 pin che
possono piegarsi facilmente portando a una perdita
di colore o comunque un deterioramento della
qualità dell’immagine.
Luigi Santangelo
S-Video
Luigi Santangelo
Uscite video
HDMI: rilasciato nel 2003, trasferisce
contemporaneamente segnali audio e video in
digitale. Oggi siamo alla versione 1.3 in grado di
trasmettere informazioni a 10Gbps. Supporta le
risoluzioni ad alta definizione (2560x1440). La
connessione con il monitor avviene attraverso un
connettore Tipo A con 19 pin (evoluzione delle
prese scart). È attesa (inizio 2010) l’uscita della
versione 1.4.
 Display Port: alternativa all’HDMI, rilasciato nel
2006 è usato per connessioni con monitor e con
sistemi home theatre
Luigi Santangelo

HDMI
Luigi Santangelo
Interfacce
(RJ11 [telefono] RJ45 [Rete])
Luigi Santangelo
PS2

Collega tastiere e mouse. Esistono anche delle versioni non
colorate
Luigi Santangelo
Altre interfacce


Parallela: Interfaccia parallela (trasmette 8 bit per
volta) utilizzata per collegare il PC alla stampante o
a un plotter. Oggi sostituita dalla USB
RS-232: interfaccia seriale utilizzata in passato per
collegare il mouse o il modem. Oggi è stata sostiuta
dall’USB. L’unità di misura della velocità di
trasmissione sono due: baud e bps (talvolta
utilizzate erroneamente come sinonimi). Il baud
indica il numero di transizioni che vengono fatte
ogni secondo, il bps indica il numero di bit trasferiti
ogni secondo
Luigi Santangelo
Capitolo 13
PERIFERICHE DEL PC: Monitor
Luigi Santangelo
Monitor (CRT)
 Utilizzano
una tecnologia molto utilizzata nelle
televisioni (il tubo catodico). Un raggio catodico
viene “sparato” da un tubo su una superficie
sensibile che riproduce l'immagine;
 Oggi quasi del tutto sostituito dagli schermi a
cristalli liquidi (LCD) o al Plasma. Rispetto a
questi, però il CRT ha una migliore capacità di
reazione, colori più luminosi e consumi ridotti
Luigi Santangelo
Monitor (CRT)
 L'elemento
di base nei monitor CRT è il catodo, un
piccolo elemento metallico che, se riscaldato,
emette un fascio di elettroni. Attraverso dei campi
magnetici il flusso di elettroni viene deviato in
modo da colpire l'intera superficie interna del
monitor, rivestita da materiale fluorescente (detti
fosfori) che, eccitato dagli elettroni, emette luce.
Luigi Santangelo
Monitor (CRT)
I monitor CRT a colori utilizzano 3 differenti tipi di fosfori
(RGB) che se sollecitate dagli elettroni, sparati da 3 cannoni,
emettono i 3 colori. Tra i cannoni e gli strati di fosfori, si
trova una maschera che serve, ad esempio, per impedire agli
elettroni R di colpire i fosfori G o B.
 Durante il funzionamento del tubo, la superficie del monitor
si carica elettrostaticamente, e ciò non è pericoloso per
l'uomo ma attira la polvere. Pulire la superficie del monitor
con prodotti specifici, altrimenti si rischia di danneggiare il
rivestimento antiriflesso (se presente)

Luigi Santangelo
Monitor (CRT)
 Poichè
gli elettroni vengono deviati da un campo
magnetico, è opportuno non avvicinare alcun campo
magnetico al monitor in quanto provocherebbero
deformazione del flusso di elettroni e quindi una
deformazione dell'immagine.
 Se il campo magnetico è troppo intenso si rischia anche
la deformazione della maschera. Questo problema non
esiste invece nei monitor in B/N che invece possono
essere usati per studi sul moto degli elettroni in un
campo magnetico.
Luigi Santangelo
Monitor (CRT)
 Il
monitor CRT emette radiazioni pericolose per l'uomo.
L'intensità delle radizioni decade a distanze superiori a
un metro ed è più intensa sui lati dello schermo
piuttosto che di fronte.
 All'interno del tubo è praticato un vuoto, per cui su tutta
la superficie del monitor viene esercitata dall'atmosfera
una pressione che può generare una “implosione” nel
caso di rottura del vetro. La parte anteriore del tubo è
sufficientemente rinforzata ma bisogna prestare
attenzione quando si solleva il tubo per il collo, in
quanto molto delicato
Luigi Santangelo
Monitor (CRT)
 All'interno
del monitor sono presenti diversi
condensatori. Evitare pertanto di toccare le parti interne
al monitor ANCHE a corrente elettrica disconnessa, ma
solo dopo aver provveduto allo scaricamento del tubo e
dei condensatori
Luigi Santangelo
Monitor (CRT)
I
fosfori, sollecitati, emettono luce. Questa luce dura
qualche istante, dopodicchè è necessario risollecitare il
fosforo (Refresh). Le frequenze vanno da 75 a 100
Mhz. Se la frequenza è bassa sullo schermo appare il
flickering (sfarfallio)
 Ogni gruppo di tre fosfori (RGB) è un pixel, il numero
dei pixel definisce la risoluzione
Luigi Santangelo
Monitor (CRT)
I
monitor CRT si dividono in due categorie:
 Interlacciati: l'immagine viene visualizzata in
due tempi. Questo tipo di monitor risultano
essere ottimi per visualzzare immagini in rapido
movimento;
 Non interlacciato: le immagini vengono
visualizzate in un unico passo.
Luigi Santangelo
Monitor (LCD)
I
monitor LCD sono formati da una coppia di vetri
dentro ai quali si trova una particolare sostanza
chiamata cristalli liquidi in grado di cambiare la
propria forma se viene applicato un campo elettrico.
 Sui vetri sono posti dei filtri polarizzatori che,
attraverso la corrente, modificano la forma del
cristallo liquido.
Luigi Santangelo
Monitor (LCD)
 In
questo modo il fascio di luce, proveniente
dall'interno dello schermo, viene riflesso dal
cristallo liquido (se perpendicolare al fascio di luce,
la luce non passa) rappresentando l'immagine.
 In questo caso però un pixel non è separato da un
altro
 Il monitor LCD usato nei PC è retroilluminato
Luigi Santangelo
Monitor (LCD)
 Un


monitor LCD può essere
Trasmissivo: se dotati di una sorgente luminosa
posta dietro il monitor che viene filtrata dal cristallo
liquido. Molto spesso questa retroilluminazione
consuma molto di più di quanto si consuma per la
rappresentazione dell'immagine.
Riflettivo: Utilizzano la luce dell'ambiente
(attraverso una cella fotovoltaica) per visualizzare
l'immagine. La visibilità dell'immagine peggiora se
l'ambiente è poco illuminato).
Luigi Santangelo
Monitor (LCD)
 Caratteristiche




di un monitor LCD
Contrasto e Luminosità
Gamma di colori e Resa Cromatica
Angolo di visuale
Tempo di risposta
Luigi Santangelo
Monitor (LCD)
 Contrasto:
È il rapporto tra la luminosità del bianco e la
luminosità del nero. Dipende dalla capacità dei cristalli
di bloccare la luce e di lasciarla passare. Per monitor
che devono essere visti in un ambiente scuro (es. il
soggiorno di sera) costrasti elevati sono fastidiosi in
quanto le immagini luminose hanno un effetto
abbagliante, riducendo la percezione dei dettagli nelle
parti più scure.
Luigi Santangelo
Monitor (LCD)
Resa cromatica: Indica il numero di colori che sono
rappresentabili attraverso un monitor. Qualasiasi tonalità di
colore viene generata attraverso solo 3 colori: RGB
 Tuttavia non tutte le tonalità di colori sono percepite dal
nostro occhio

Luigi Santangelo
Monitor (LCD)

Angolo di visuale: indica l'angolo sotto cui si può guardare
lo schermo ottenendo una luminosità e un contrasto
accettabili
Luigi Santangelo
Capitolo 14
PERIFERICHE DEL PC: Modem
Luigi Santangelo
Modem
 Il
modem è un dispositivo che rende possibile la
comunicazione tra più sistemi informatici
utilizzando tipicamente i cavi telefonici
 MODEM = MOdulatore / DEModulatore
 Converte una sequenza di bit in inpulsi elettrici e
viceversa
Luigi Santangelo
Modem - classificazioni
I
modem si dividono in due categorie:


Modem fonici: modem analogici collegati alla PSTN
Modem vocali: Modem ISDN, ADSL,
GPRS/EDGE/UMTS/HSDPA
Luigi Santangelo
Modem fonici
 Sono
i “vecchi” modem collegati alla rete
telefonica. I primi modem trasmettevano fino a
1200 bps. Lo standard V.90 invece è in grado di
trasmettere fino a 56kbps
 Supponiamo di avere due computer che siano
collegati tramite cavi telefonici. Quelli che seguono
sono i passi che i due modem seguiranno per
stabilire la connessione
Luigi Santangelo
Modem fonici
 Il
primo computer invierà al proprio modem
(tramite porta seriale) il comando di effettuare la
chiamata a un numero ben preciso (provider)
 Il modem effettua la chiamata e attende la risposta
dal modem remoto
 Se modem ricevente, se configurato per rispondere
alla chiamata, risponderà aprendo la linea e
immettendo in questa un tono di risposta.
Luigi Santangelo
Modem fonici
 Il
primo modem, quindi, inizia a spedire dati di
controllo alla sua massima velocità. Se non ottiene
risposta, diminuisce progressivamente la velocità
fin quando non ottiene risposta (sincronizzazione
sulla velocità)
 I dati del primo PC vengono inviati al secondo
tramite la porta seriale
 Il modem riceve dalla porta questi segnali digitali
(bit) e li converte (modulazione) in segnali
analogici (impulsi acustici)
Luigi Santangelo
Modem fonici
 Il
modem quindi invia sulla linea i segnali analogici
 La linea trasmette i segnali a destinazione che
verranno ricevuti dall'interfaccia (porta seriale) del
PC ricevente
 La porta seriale trasmette i dati al modem
 Il modem esegue la demodulazione e quindi
converte i dati in bit
 I dati sono passati al PC
Luigi Santangelo
Modem vocali
 Vengono
chiamati così perchè utilizzano due canali:
uno per i dati, uno per la voce
 ISDN: sono particolari modem utilizzabili solo in
possesso di una linea telefonica specifica per questo
tipo di connessione. È di tipo digitale e velocità
superiori a quella analogica (fino a 128Kbps)
 ADSL: sono modem digitali solitamente esterni e
consentono di trasmettere dati da 640Kpbs a 2030Mbps
Luigi Santangelo
Modem vocali
 GPRS/EDGE/UMTS/HSDPA:
Sono presenti nei
telefonini di terza generazione che consentono di
accedere dal telefonino a internet. Le velocità sono:




GPRS: 50 kbps
EDGE: 200 kbps
UMTS: 384 kbps
HSDPA: 7,2Mb (teorici in quanto necessitano di una
ottima copertura)
Luigi Santangelo
Capitolo 15
PERIFERICHE DEL PC: Stampanti
Luigi Santangelo
Stampante
Dispositivo periferico di output
 I parametri che caratterizzano una stampante:
 Interfaccia: seriale, parallela, USB, infrarossi,
bluetooth;
 Formato carta: dimensione (es A4), spessore, tipo
di carta (lucido, cartoncino, ecc.)
 Numero di colori primari: monocromo (K) tricomia
(YMC), quadricromia (YMCK), esacromia
(YMMCCB) [hanno in più due tinte più chiare di
ciano e di magenta]

Luigi Santangelo
Stampante





Risoluzione massima: numero di punti per pollice
Velocità: numero di pagine per minuto oppure da
caratteri per secondo (dipende dalla qualità di
stampa)
Tempo per la prima pagina
Costo per una copia stampata: costo del toner,
corrente, testite, tamburi ecc)
Durata delle testine: indicata dal numero di pagine
stampabili prima di sostituire le testine. Nel caso di
stampanti laser non esiste la testina, ma il tamburo.
Il più delle volte il tamburo è integrato nel toner
Luigi Santangelo
Stampante



Alimentazione della carta: a foglio singolo o a
modulo continuo. Tipiche stampanti a modulo
continuo sono per lo più stampanti ad aghi in grado
di stampare contemporaneamente su più fogli;
Durata della cartuccia
Memoria RAM: a volte è espandibile, indica la
quantità di dati che possono essere memorizzate
nell'aria di buffer. NON influenza la velocità di
stampa
Luigi Santangelo
Stampante
Le stampanti risalgono a prima della nascita dei PC. Infatti
nell'800 venivano utilizzati per imprimere su carta i segnali
in codice Morse.
 La prima tipologia di stampante per PC venne costruita nel
1980. Aveva una tecnologia ad aghi (a 24 aghi).
 Nel 1982 nacque invece la prima stampante laser
 Nel 1984 venne costruita la terza generazione di stampanti:
stampante a getto

Luigi Santangelo
Stampante ad aghi

Sono formate da testine di aghi (di solito 9, 18, 24, 36 aghi)
che battono sulla carta dopo aver attraversato un nastro
colorato. Ogni colpo di ago è un pixel. La stampa può
avvenire in entrambi i versi. Questa tecnologia è ancora
utilizzata perchè permette di imprimere più copie
contemporaneamente. Le stampanti ad aghi sono molto
rumorose ma molto economiche. Possono lavorare sia a
modulo continuo (il modulo viene fatto scorrere tramite il
“trattore”) che a foglio singolo (attraverso il metodo a
“frizione” in cui il foglio viene tirato da due rulli.
Luigi Santangelo
Stampante a getto

È la tecnologia che ha avuto il maggiore successo presso
l'utenza privata ed i piccoli uffici, principalmente a causa
del basso costo di produzione, della silenziosità e buona
resa dei colori. Una schiera di centinaia di microscopici
ugelli spruzzano minuscole gocce di inchiostro a base di
acqua sulla carta durante lo spostamento del carrello.
Generalmente si usa una resistenza elettrica che scalda il
liquido all'interno di una camera di compressione
aumentandone il volume e facendolo schizzare dall'ugello.
Luigi Santangelo
Stampante a getto
 Attualmente
le stampanti a getto hanno una
risoluzione da 360 dpi a 1440 dpi.
 Sono molto economiche, ma non molto veloci. La
velocità diminuisce all'aumentare della qualità di
stampa (e anche se B/N o Colore)
 Non può essere usata con carta fotocopiante
 Il colore può non asciugarsi immediatamente.
Evitare di passare le mani
Luigi Santangelo
Stampante a inchisto solido
Tecnologia simile alla precedente, ma che offre anche su
carta comune immagini dall'aspetto fotografico, grazie alla
lucidità della cera.
 La tecnologia solid ink utilizza degli stick di inchiostro
solido al posto dell'inchiostro fluido.

Luigi Santangelo
Stampante laser

un raggio laser infrarosso viene modulato secondo la
sequenza di pixel che deve essere impressa sul foglio. Viene
poi deflesso da uno specchio rotante su un tamburo
fotosensibile elettrizzato che si scarica dove colpito dalla
luce. L'elettricità statica attira una fine polvere di materiali
sintetici e pigmenti, il toner, che viene trasferito sulla carta
(sviluppo). Il foglio passa poi sotto un rullo riscaldato ad
elevata temperatura, che fonde il toner facendolo aderire
alla carta (fissaggio). Ottima la qualità, alto anche il costo di
acquisto della stampante e dei materiali di consumo.
Luigi Santangelo
Stampante laser
Le stampanti laser generalmente possono essere collegate,
oltre che al PC, anche alla rete, in modo da poter essere
raggiungibili tramite IP.
 Hanno velocità di stampa molto elevate

Luigi Santangelo
Stampanti – Postscript

Il postscript è un linguaggio adottato da molte stampanti (a
getto e laser). Se una stampa viene lanciata da un
programma che utilizza lo stesso linguaggio, migliora
notevolmente la qualità di stampa
Luigi Santangelo
Plotter

Il plotter può essere visto come una stampante utilizzata
principalmente nel disegno tecnico. Ogni programma (ad
esempio Autocad) utilizza dei driver con i quali avviene la
comunicazione con il plotter. Un plotter è composto da una
serie di pennini colorati mossi orizzontalmente da alcuni
bracci. Nel frattempo il foglio si sposta avanti e indietro.
Luigi Santangelo
Capitolo 16
PERIFERICHE DEL PC: Mouse, Tastiera, Scanner
Luigi Santangelo
Periferiche di puntamento

Mouse: nati recentemente, a seguito dell'avvento dei sistemi
operativi grafici. Consentono di raggiugere qualsiasi punto
dello schermo attraverso il puntatore. Le operazioni svolte
dal mouse sono:
 Spostamento: spostando il mouse sul pad si sposta
il puntatore;
 Trascinamento
 Click sx e dx
 Coppio click
Luigi Santangelo
Periferiche di puntamento
Mouse: i mouse possono essere
 Wired / wireless
 Meccanico / ottici
 Altre periferiche di puntamento:
 Trackball
 Touch pad
 Joystick
 Tavoletta grafica

Luigi Santangelo
Tastiera
Ha un duplice scopo: inserire dati nel computer e impartire
comandi:
 Tasti:
 Alfanumerici [a-z,0-9,....], Tab, Backspace
 Modificatori: Alt, Ctrl, Shift (maiuscolo)
 Tasti funzione
 Altre caratteristiche:
 Nazionalità

Luigi Santangelo
Scanner
È una periferica esterna in grado di acquisire in modalità
ottica una superficie piana e di interpretarla come un
insieme di pixel e quindi restituirne una copia digitale.
Successivamente tale immagine potrà essere modificata dai
programmi di elaborazione di immagini.
 Se l'immagine è un testo, lo scanner potrà considerarlo
come tale e convertirlo in testo mediante un programma di
riconoscimento ottico dei caratteri (OCR)

Luigi Santangelo
Scanner
Gli scanner utilizzano i dei sensori ottici sensibili alla luce. I
sensori possono essere di due tipi:
 CCD: costituito da una matrice quadrata di sensori;
 PMT: costituta da tra fotomoltiplicatori sensibili ai
colori RGB
 I sensori sono sempre accompagnati da un convertitore
analogico-digitale per convertire l'immagine in digitale.

Luigi Santangelo
Scanner

Negli scanner CCD, un fascio di luce colpise l'immagine. I
sensori rilevano la variazione di luce riflessa (che dipende
dal colore dell'immagine). I convertitori A/D convertono il
segnale analogico in digitale. Questo processo richiede
qualche frazione di secondo e viene eseguito per tutta la
lunghezza del documento da scansionare. La qualità
dipende da tre fattori fondamentali
 Qualità dei sensori CCD
 Gamma e profondità dei colori riconosciuti
 Numero dei sensori (risoluzione)
Luigi Santangelo
Scanner

Gli scanner PMT sono più datati degli scanner CCD ma
offrono qualità di scansione superiori ai CCD. Gli
scansionatori PMT sono dotati di tre fotomoltiplicatori (uno
per ogni colore RGB). Per acquisire l'immagine, un fascio
di luce illumina una piccolissima porzione dell'immagine.
La luce riflessa viene raccolta dai tre fotomoltiplicatori
(ognuno con il suo colore). Rispetto ai CCD, i PMT sono in
grado di catturare tonalità di colori più fedeli
Luigi Santangelo

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