Informatica - struttura degli elaboratori - Appunti

Appunti di informatica

Struttura degli elaboratori

Cosa si impara in questa lezione

• Cosa studia l'informatica
• Cosa è un algoritmo
• Come si può rappresentare qualunque informazione
• Quali sono i modi per memorizzare informazioni elementari
• Quali sono i modi per memorizzare informazioni multimediali

La struttura fisica dell'elaboratore

Il termine elaboratore o calcolatore elettronico indica una vasta gamma di macchine, dai supercalcolatori per le analisi del Progetto Genoma o per le simulazioni meteorologiche, fino ai microprocessori incorporati negli apparecchi domestici (telefoni cellulari, televisori, lavatrici e frigoriferi). Ma noi ci riferiremo in particolare al calcolatore destinato all'uso generale, per applicazioni "da ufficio" o "da scrivania", il personal computer o PC.

Un elaboratore (anche il PC più economico) è un apparato complesso, quindi è costituito da più parti o componenti. Alcuni componenti formano il nucleo centrale del calcolatore (il "cuore"). Essi sono detti componenti centrali. Nei calcolatori moderni, essi sono tutti ospitati su un'unica scheda di circuito stampato, detta la scheda madre (motherboard). La maggior parte di essi trova addirittura spazio all'interno di un unico circuito integrato, il microprocessore. Questi componenti sono imprescindibili per il funzionamento del calcolatore.

Altri componenti sono concettualmente esterni al nucleo centrale del calcolatore, e sono pertanto detti componenti periferici o le periferiche. Ovviamente, specie nel caso dei portatili, spesso una periferica è in realtà fisicamente incorporata in un unico blocco nel calcolatore.

I componenti periferici non sono in linea di principio indispensabili per il funzionamento dell'apparato. In realtà, molti di essi sono necessari per poter utilizzare il calcolatore (p.es. tastiera e schermo).

Componenti centrali principali

• Unità centrale di elaborazione/Central Processing Unit/CPU: esegue i programmi. È temporizzata da un segnale, detto clock, che imposta il ritmo di esecuzione delle operazioni ed è generato da un apposito circuito presente sulla scheda madre. (Quindi la scheda madre impone la frequenza di clock.) La CPU è il componente principale del microprocessore, che può contenere però anche parti ausiliarie: memorie temporanee, elaboratori di istruzioni matematiche o di elaborazione segnali, circuiti di controllo e accesso alla memoria RAM, ecc.
• Memoria primaria: detta RAM (random access memory, memoria ad accesso casuale) perché ha la caratteristica che, richiedendo ad essa un dato scelto a caso, essa è in grado di fornirlo in un tempo costante. Questa proprietà non l'hanno, per esempio, i nastri magnetici, che vanno prima avvolti fino a raggiungere il punto desiderato. Quindi i nastri possono servire come memorie ad accesso sequenziale. La memoria primaria contiene i programmi in esecuzione e anche i dati su cui i programmi stanno lavorando.

Periferiche principali

• Tastiera: dispositivo di ingresso (input) di caratteri alfanumerici e simboli.
• Schermo/monitor: dispositivo di uscita (output) grafico.
• Mouse: dispositivo di ingresso, usato per il puntamento.
• Scheda video: dispositivo di conversione, codifica l'uscita grafica destinata al monitor per renderla visualizzabile.
• Disco rigido/Disco fisso/Hard disk: dispositivo di ingresso/uscita, per memorizzare le informazioni in modo stabile ma reversibile (si possono cancellare e modificare). È inamovibile (il disco è fisicamente sigillato all'interno del lettore, il drive, e nemmeno l'aria può raggiungerlo). Data la sua velocità, è usato anche come estensione della memoria di lavoro.
• Dischetto/Floppy disk: dispositivo di ingresso/uscita, per memorizzare le informazioni in modo stabile ma reversibile. È amovibile (posso sostituire un disco con un altro, semplicemente togliendolo dal drive). È notevolmente più lento di un hard disk.

Altre periferiche

• Stampante: dispositivo di uscita su carta.
• Lettore dischi ottici (CD-ROM, DVD-ROM): dispositivo di ingresso, analogo a floppy disk perché amovibile, ma più capace e non scrivibile.
• Masterizzatore dischi ottici: scrive (tipicamente in modo irreversibile) i dischi ottici. I dischi usati sono di un tipo apposito.