Computer - tesina

IL COMPUTER

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Un computer è un apparecchio elettronico che, strutturalmente, non ha niente di diverso

da un televisore, uno stereo, un telefono cellulare o una calcolatrice, semplicemente è

progettato per svolgere altre funzioni.

Come tutte le macchine, non ha nessuna capacità decisionale o discrezionale, ma si limita

a compiere determinate azioni secondo procedure prestabilite (programmi).

Si può anzi affermare, paradossalmente, che il computer è in grado di compiere un'unica

azione: eseguire istruzioni; dal momento in cui viene avviato al momento in cui viene

spento, il computer esegue un'istruzione dietro l'altra senza mai nessuna interruzione

(molti milioni di volte per secondo).

Anche quando sembra che non stia facendo niente, sta in realtà eseguendo ciclicamente

un'istruzione di "attesa".

Parlando di computer si deve distinguere fra Hardware e Software:

- per Hardware si intendono tutti i componenti fisici del computer (circuiti elettrici ed

elettronici, cavi, supporti, e in generale tutto ciò che si può toccare materialmente);

- per Software si intendono tutti i programmi, i dati e i documenti che stabiliscono le

procedure di funzionamento della macchina e che si trovano registrati sui dischi o nella

memoria.

All’interno del computer si possono individuare quattro componenti principali:

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RAM

Memoria RAM (Random Access Memory): è la memoria dove vengono conservati i dati in

corso di elaborazione (i documenti aperti); si tratta di una memoria temporanea che si

cancella completamente quando si spegne il computer.

I documenti che si creano lavorando al computer (per esempio scrivendo un testo)

vengono posti all'interno della RAM e sono trasferiti sul disco (che, contrariamente alla

RAM, costituisce una memoria permanente) solo quando l'utente ne richiede

espressamente il salvataggio.

Per questo motivo, se salta la corrente mentre si sta ancora lavorando, tutto il lavoro fatto

dopo l'ultimo salvataggio viene irrimediabilmente perduto con lo svuotamento della RAM.

Ma allora perché non lavorare direttamente sul disco facendo a meno della RAM?

Dopotutto il disco è pur sempre una memoria.

Il fatto è che la lettura/scrittura da disco è enormemente più lenta rispetto alla

lettura/scrittura su RAM (sull'ordine delle centinaia di migliaia di volte), perciò se si usasse

solo l'hard disk non sarebbe possibile eseguire nessuna operazione in tempi ragionevoli.

La capacità della RAM si misura in Gigabyte , ovvero 1 miliardo di byte (essendo il byte lo

spazio richiesto per la memorizzazione di un carattere da tastiera).

I computer oggi in commercio partono tipicamente da 3 o 5 Giga di RAM. Se la RAM non è

sufficiente per contenere tutti i dati necessari, il computer esegue un'operazione detta

swap (baratto), per cui, per liberare spazio, una parte del contenuto della RAM viene

temporaneamente ricopiata sul disco e recuperata successivamente in caso di necessità.

È chiaro però che questo tende a rallentare tutte le operazioni. Per limitare lo swap è

sufficiente aggiungere più RAM.

La capacità della RAM e la velocità del microprocessore sono appunto i due parametri che

influiscono maggiormente sulle prestazioni della macchina.

CPU

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E' il nucleo del computer: si tratta del componente che esegue le istruzioni dei vari

programmi e sta a capo del funzionamento dell’intera macchina.

È il microprocessore che esegue tutti i calcoli, gestisce il trasferimento di dati attraverso la

memoria e i dischi e attiva/disattiva i componenti della macchina.

Il ritmo di lavoro del microprocessore (e di gran parte dei circuiti del computer) è

cadenzato da un segnale elettrico (detto clock) generato internamente al computer e

costituito da rapidissimi impulsi che si ripetono centinaia di milioni di volte per secondo: se

il microprocessore è il cuore del computer, il clock è il suo pacemaker.

La velocità del clock (e quindi del microprocessore) si misura in MegaHertz (ovvero milioni

di impulsi per secondo) o, recentemente, in GigaHertz (GHz, miliardi di impulsi per

secondo).

Oggi i processori più diffusi fra i PC sono quelli della famiglia Pentium Intel.

HARD DISK

Hard Disk o Disco Fisso è la memoria permanente del computer, in cui si conservano tutti i

documenti, i dati e i programmi.

Viene usato dunque come memoria di immagazzinamento.

L'hard disk raramente è visibile dall'esterno (esistono però modelli di hard disk estraibili

come le autoradio).

La sua capacità si misura in GigaByte, cioè miliardi di byte (alcuni raggiungono i terabyte

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ovvero 1 bilione di byte!).

Attualmente gli hard disk vengono prodotti secondo due diverse tecnologie: EIDE

(Enhanced Integrated Drive Electronics)e SCSI (Small Computer Systems

Interface); i primi sono più economici, i secondi sono più veloci.

La velocità del disco in genere non influisce molto sulle prestazioni della macchina, a

meno che questa non venga impiegata per funzioni che richiedono una frequente

lettura/scrittura di dati ; per un normale PC va benissimo un disco EIDE.

La capacità del disco invece ha pochissima influenza sulle prestazioni, a eccetto che il

disco non si riempia completamente (e a quel punto non ci si può scrivere più niente finché

non si libera spazio). SCHEDA MADRE

(Motherboard)

La scheda madre fa da supporto e connessione per tutti i componenti interni del computer

e contiene inoltre una serie di circuiti (chipset, cache, BIOS) adibiti al controllo delle varie

parti.

I modelli in commercio sono molte decine e ne escono sempre di nuovi.

Spesso nei computer di marca le schede madri svolgono anche le funzioni audio, video e

rete (che nei PC assemblati si trovano invece sempre su schede separate).

Sulla scheda madre si inseriscono come componenti separati il microprocessore, la RAM

e le varie schede di espansione; vi si trovano inoltre le prese per il collegamento dell'hard

disk e dei drive per i dischi mobili. BIOS

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È un componente che fa parte integrante della scheda madre. Il suo scopo è quello di

gestire la fase di accensione del computer.

Il BIOS conserva in una ROM la sequenza di istruzioni di avvio che viene eseguita

automaticamente ad ogni accensione del computer.

L'operazione di avvio è detta boot, cioè "allacciarsi le scarpe", ed è composta da 3 fasi:

- Test di funzionamento del sistema (verifica dell'hardware),

- Attivazione dell'hardware installato,

- Verifica della presenza del sistema operativo e suo caricamento.

In una piccola memoria RAM (alimentata da una batteria interna) sono conservate le

informazioni relative all'hardware installato ed alcuni parametri che possono essere

impostati dall'utente. ROM

ROM (Read Only Memory): contrariamente alla RAM, la memoria ROM non esiste in

forma di componente separato e individuale, esistono invece numerose piccole ROM

incorporate all'interno dei vari circuiti integrati (sulla scheda madre, sulle schede

d'espansione, ecc.) come nel BIOS.

I fondamentali tipi di rom sono 5:

ROM

PROM

EPROM

EEPROM

Flash memory

Tutti e 5 i tipi di ROM hanno caratteristiche differenti, ma tutte hanno in comune due cose

molto importanti:

- I dati memorizzati sono permanenti e non vengono persi anche a computer spento.

- I dati memorizzati non possono essere modificati (a differenza delle RAM).

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Il silicio

Storia e applicazioni

In questa tesi si parla di un protagonista a volte un po' dimenticato della rivoluzione

digitale.

Se oggi possiamo infilarci nel taschino una calcolatrice programmabile o mettere al polso

un orologio che misura anche i nostri battiti cardiaci e la temperatura dell'aria, se parliamo

di reti telematiche, di computer, lo dobbiamo in gran parte alle straordinarie capacità di

questo nostro protagonista: il silicio e, naturalmente ai lunghi anni di lavoro di tutti quegli

uomini, chimici, fisici, ingegneri, che hanno imparato a conoscere e sfruttare i suoi segreti.

Mentre il plutonio è un elemento talmente raro che in natura non si trova addirittura più e

bisogna fabbricarlo con procedimenti molto complessi, il silicio, invece, è un elemento

abbondantissimo: costituisce più di un quarto della crosta terrestre e solo l'ossigeno lo

supera in quantità.

E' un materiale per così dire “umile” che l'uomo conosce e sfrutta da millenni.

Per esempio il vetro è fatto soprattutto di ossido di silicio.

Insomma vi sareste aspettati che il processore ultrapotente del vostro Pc è fatto di

qualcosa che assomiglia molto a un coccio di bottiglia oppure alla sabbia?

La scoperta del silicio dovuta ad Antoine-Laurent Lavoisier, considerato l'iniziatore della

chimica moderna per aver intuito che tutte le sostanze sono combinazioni diverse di pochi

elementi. Egli suggerì nel 1789 che la sabbia era fondamentalmente un composto

dell'ossigeno con un importante elemento non ancora noto. L'uccisione mediante

ghigliottina da parte dei rivoluzionari giacobini non gli permise di isolarlo e toccò ai suoi

discepoli ottenere per primi tale elemento nel 1811, facendo reagire il fluoruro di silicio con

potassio riscaldato. 9

Il silicio fu isolato per la prima volta nel 1824 dal chimico svedese Berzelius.

Ma il silicio non ha trovato alcun utilizzo fino alla fine del secolo scorso quando si è

scoperto che, se unito al ferro, sviluppava proprietà magnetiche E così è stato impiegato

per gli elettromagneti e trasformatori. Da quel momento è stato prodotto chimicamente in

una forma ragionevolmente pura, pari forse al 98%".

Dopo i primi impieghi nell'industria metallurgica, il silicio lasciò presto le fonderie per scopi,

diciamo così, più raffinati. E fece la sua comparsa nel mondo della radiotelegrafia.

Fu con lo sviluppo del radar, negli anni della Seconda guerra mondiale, che il silicio iniziò

la sua vera carriera di imperatore dell'elettronica, ma il grande impatto si deve al suo

impiego nella costruzione della madre di tutte le invenzioni elettroniche: il transistor .

Caratteristiche

Elemento chimico del IV gruppo del sistema periodico, di simbolo SI, il silicio elementare si

presenta sotto forma di una polvere amorfa marrone o in cristalli grigi. Si ottiene per

riscaldamento del diossido di silicio con un agente riducente, come carbonio o magnesio.

Alle normali temperature il silicio non si altera per esposizione all'aria; alle alte

temperature invece reagisce con l'ossigeno, con l'azoto e con il cloro.

Il silicio è un elemento molto abbondante sulla crosta terrestre, (secondo solo

all'ossigeno), della quale costituisce circa il 28% in peso.

Si stima che nell'universo sia il quarto elemento in ordine di abbondanza, dopo idrogeno,

elio e ossigeno. Nella crosta terrestre il silicio si rinviene sotto forma di silice e di silicati

come ad esempio il quarzo e il calcedonio.

Entra nella composizione di un enorme numero di rocce eruttive, metamorfiche e

sedimentarie. Nelle acque superficiali, in piccole quantità (1-10 ppm), è contenuto silicio

(come silice o silicati disciolti o in sospensione colloidale) , e quantità analoghe sono

contenute negli organismi degli animali superiori.

Infatti il slicio (quello organico) è anche un costituente dei tessuti animali, inclusi quelli

umani.

È stato riscontrato in concentrazioni maggiori nei tessuti connettivi, e di sostegno (ossa,,

cartilagini) e nella regione extracellulare delle cellule cerebrali.

È stato riconosciuto come un fattore di sviluppo negli animali giovani e nei bambini

L'organismo umano ne contiene in totale una quantità stimata sui 250 milligrammi

A livello cutaneo è maggiormente presente negli strati connettivi profondi ed è dotato di

proprietà idratanti ed acceleranti della cicatrizzazione delle ferite.

A livello osseo, è provato che alimentarsi con silicio organico può accelerare la saldatura

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delle fratture e studi preliminari indicherebbero come i silicati abbiano una certa influenza

sul nostro sistema endocrino generale

I meccanismi di come ciò possa verificarsi sono però sconosciuti.

Per quanto riguarda l'elettronica, la caratteristica principale del silicio è di essere un

materiale semiconduttore.

In natura vi sono due grandi categorie di elementi: quelli che conducono la corrente