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Corso di informatica - Componenti di un computer

Page history last edited by Trapani Marco 12 years, 12 months ago

Il computer si presenta oggi in una notevole varietà di forme. Riprendendo alcuni elementi visti nella sezione "introduzione e storia" si possono oggi riconoscere le seguenti categorie:

 

  • Il personal computer (PC) è quello che oggi troviamo in molte case ed in ogni ufficio. È ormai diventato lo strumento fondamentale per la ricerca di informazioni, per la gestione e l'elaborazione di dati. La grande maggioranza (non meno del 90%) dei personal computer sono gli IBM-compatibili ed il rimanente Macintosh. Più curati, di qualità superiore e più facili da utilizzare i secondi ma un po' più costosi.

     

  • Persistono ancora le workstation. Sono macchine particolarmente potenti per quanto riguarda la capacità di calcolo e di gestione della grafica e sono utilizzate in studi tecnici e laboratori di ricerca. Negli ultimi anni tuttavia la potenza dei personal computer è cresciuta al punto tale da sfumare molto la distinzione fra PC e workstation.

 

  • i midframe detti anche "minicomputer" in realtà sistemi gestionali per applicazioni prevalentemente commerciali; negli anni '80 esistevano una nutrita serie di competitor su questo mercato, oggi rimasto praticamente appannaggio del solo sistema IBM iSeries, già AS/400. il sistema iSeries è una macchina "data base oriented" con incorporato, oltre al sistema operativo, tutto il software di base necessario per applicazioni gestionali e commerciali; è molto diffuso.

 

  • I mainframe sono sopravissuti dall'epoca dei grandi computer degli anni 60. Servono nell'ambito di grandi organizzazioni soprattutto per la gestione di grandi quantità di dati o per reti che richiedono l'accesso concorrente di migliaia di postazioni di lavoro agli stessi dati. 

     

  • Nella ricerca scientifica si utilizzano invece spesso i supercomputer, macchine costosissime caratterizzate da potenze di calcolo elevatissime. Anche questa è una categoria che ha subito e sta ancora subendo notevoli trasformazioni e variazioni. Per molto tempo la potenza di calcolo è cresciuta sostanzialmente grazie al processo di miniaturizzazione dei componenti (vedi legge di Moore nell'introduzione) ma da un certo punto in poi, l'incremento delle prestazioni è stato perseguito introducendo il concetto di parallelizzazione, anche a livelli molto diversi. Nel campo dei supercomputer sono nati così i computer massicciamente paralleli che in sostanza non sono altro che insiemi di computer collegati fra di loro in modo efficiente. Il trucco consiste semplicemente nel suddividere un problema da risolvere in tanti sottoproblemi e di somministrare ciascuno di essi ad ogni singolo computer. In realtà oggi a questo modello fa concorrenza un altro che utilizza una miriade di computer normali (soprattutto PC) che sono disponibili in Internet. Potete trovate qualche commento in più in proposito nella sezione "Il futuro di Internet".

     

  • Anche se non corrisponde ad una tipologia hardware precisa inseriamo in questo elenco anche i server. Questa è in realtà una categoria trasversale rispetto alle precedenti nel senso che quasi tutte le tipologie viste possono fungere da "server" se opportunamente attrezzate e configurate. In sostanza un server è una macchina collegata ad una rete in modo persistente (24 ore su 24) che è in grado di fornire un particolare tipo di servizi. Per esempio pagine web, basi di dati, servizio email, servizio ftp. Usualmente sono macchine assemblate con hardware di buona qualità e con meccanismi di ridondanza per cui nel caso di guasti a componenti cruciali (dischi rigidi per esempio) si rendono disponibili componenti di riserva in modo che il server non cessi la sua attività. Tuttavia vi è una grande variabilità per quanto riguarda il tipo di computer che può fungere da server. Si può organizzare un server mediante un semplice PC sino ad utilizzare un potente mainframe che può compendiare le funzioni di più server.

Anche se molti dei componenti che formano un computer sono comuni alla maggior parte delle tipologie viste noi qui ci riferiamo principalmente al personal computer. Anche il personal computer si presenta oggi in una varietà di sapori anche piuttosto diversi:

 

  • Il desktop è il computer fisso che abbiamo in casa od in ufficio. Per essere più precisi il desktop è il computer contenuto in un case orizzontale che poggia sul tavolo. Oggi è sempre più utilizzato il tower con il case verticale che può essere alloggiato sotto il tavolo su cui si lavora. In dipendenza delle sue dimensioni ed in particolare della sua altezza si parla di minitower, di midtower o di fulltower.

     

  • Il laptop è invece il computer portatile che viene anche chiamato notebook quando ha dimensioni particolarmente contenute. Oggi i laptop possono avere prestazioni del tutto analoghe a quelle dei desktop: basta pagare! Possono infatti costare anche il doppio rispetto ad un desktop a parità di prestazioni. È vero che possono essere estremamente utili ma sono tendenzialmente anche più delicati e presentano maggiori problemi di manutenzione. Se non altro perché, a causa dell'elevatissimo grado di integrazione dei componenti interni, quando si rompe qualcosa è abbastanza probabile che si debba cambiare praticamente tutto :( .

     

  • Anche i palmtop hanno dignità di computer pur essendo macchinette tascabili. Essi consentono infatti di svolgere numerose funzioni proprie di un computer vero e proprio quali elaborazine di testi, di fogli di lavoro, gestione di email, navigazione web e via dicendo.

     

  • Non possiamo ormai tralasciare nemmeno i cellulari in questo elenco. I cellulari più sofisticati sono infatti veri e propri computer dotati di un sistema operativo del tutto simile a quello che equipaggia i computer "normali" (se c'è qualcosa di normale in questo mondo ...). In particolare si stanno rivelando molto comodi per la gestione della posta elettronica. Anche qui accade che le categorie di prodotti sfumino una nell'altra. Nel tentativo di accaparrarsi il mercato i palmtop tendono svolgere funzionalità di telefonia ed i cellulari funzioni di palmtop.

 

Nel seguito faremo tuttavia riferimento principalmente al tipo di computer più diffuso che è il "tower" e laddove opportuno al "laptop". Premesso che vi può essere una certa variablità, tipicamente nella parte frontale del case troviamo

 

  • l'alloggiamento per i floppy disk (che comunque stanno scomparendo), per i CD-ROM oppure DVD

     

  • un tasto per l'accensione (Power on)

     

  • un tasto per il reset del computer (da utilizzare in casi "estremi" di blocco del computer)

     

  • delle prese d'aria dalle quali viene aspirata l'aria che una ventola interna convoglia sulle parti del computer che necessitano di essere raffreddate.

    Importante: Coprire con oggetti le prese d'aria o consentire l'accumulo di polvere in prossimità di esse può essere dannoso per un insufficiente raffreddamento delle parti interne soggette a surriscaldamento (soprattutto la CPU) con conseguente riduzione della loro vita. Talvolta anche se raramente queste prese d'aria sono localizzate sui lati del case anziché sulla sua parte anteriore.

     

  • un paio di spie: una che rivela lo stato di accensione del computer (trovare lo schermo nero non significa che il computer sia spento, potrebbe essere nero perché si è attivato uno screensaver ... nero) e l'altra che si accende quando il computer accede al disco rigido. Quest'ultima è utile perché rivela uno stato di attività in situazioni nelle quali il computer sembra inattivo o bloccato: quando il computer ha bisogno di accedere al disco i tempi di elaborazione si dilatano.

    Importante: Quindi, prima di decidere che il computer si è bloccato date un'occhiata a questa spia, la sua attività potrebbe indurvi ad avere un po' di pazienza prima di fare un reset o addirittura di riaccendere il computer.

Vediamo ora per sommi capi cosa troviamo all'interno del computer in prossimità della parte posteriore ci sono le schede periferiche che, su di un lato sono connesse alla scheda madre (motherboard) che ospita tutti i componenti fondamentali (CPU e BIOS per esempio), e su un altro presentano i connettori che sono quelli che emergono dalla parte posteriore del case. In corrispondenza della presa esterna di alimentazione c'è l'alimentatore (spengere il computer se si deve aprire: questa è la parte pericolosa!) che trasforma la corrente alternata a 220 Volts in corrente continua a 24 Volts. Dall'alimentatore partono i cavi che vanno ad alimentare tutti i congegni disposti nel computer. In corrispondenza degli alloggiamenti esterni per floppy e CD-ROM vi sono i corrispondenti drives. Vicino a questi (usualmente subito sotto o sopra) c'è il drive del disco rigido (ve ne possono essere anche più di uno).

In questa figura trovate uno schema della scheda madre.

 

Le parti definite ISA e PCI slot sono i connettori destinati ad accogliere le schede periferiche che possono essere schede grafiche, di rete, modem, audio, radio e via dicendo. Questi connettori collegano le schede periferiche a quella specie di autostrada che collega tutti i componenti del computer che si chiama bus. Il bus ISA è più datato e viene ancora incluso in molte schede madri per mantenere la compatibilità con schede periferiche più vecchie mentre il bus PCI è più veloce e rappresenta lo standard odierno nei PC IBM compatibili. L'AGP è un connettore (non sempre presente) dedicato a particolari schede grafiche che presentano capacità grafiche avanzate. Troviamo poi lo slot per inserire la CPU (Pentium II, Pentium III e via dicendo). I connettori per le porte seriali, parallele, USB e PS2. I componenti gialli, PCIset e AGPset, sono chip che svolgono funzioni analoghe a quelle della CPU ma destinate a particolari attività come gestione del bus PCI o del bus AGP. I DIMM socket sono invece gli alloggiamenti per la memoria RAM. Sulla destra abbiamo inoltre il connettore per l'alimentazione che proviene dalla scatola di alimentazione posta di solito in alto sulla parte posteriore del case. Infine, in grigio sono rappresentati il BIOS e la batteria. Il BIOS è responsabile del controllo di tutte le periferiche e la batteria serve ad alimentare la memoria CMOS che viene utilizzata per memorizzare l'ora, la data ed alcuni parametri necessari per far partire il computer.

Questo è solo un elenco minimale dei componenti più importanti che alloggiano sulla scheda madre. In particolare nel caso dei laptop, per evidenti motivi di spazio, la scheda madre ospita praticamente tutti i componenti del computer.

In questa figura sono evidenziati gli elementi usuali che si trovano nella parte posteriore del case. Non è affatto detto che sul vostro computer questi elementi si presentino nello stesso modo ma guardando la figura con un minimo di attenzione dovreste essere in grado di identificarli. Dall'alto al basso sono evidenziati:

  • La griglia che consente la fuoriuscita del flusso d'aria causato dalla ventola di raffreddamento. Da qui esce l'aria che viene aspirata dalle prese anteriori che abbiamo visto prima.
  • Connettore del mouse. Questo è un connettore PS/2. Fino a qualche anno fa il mouse era collegato al connettore seriale mentre oggi può essere collegato anche ad un connettore USB, in particolare sui laptop.
  • Connettore per la tastiera.
  • Connettori USB per eventuali mouse, stampante, telecamere, apparecchi fotografici digitali, scanner, hard disk esterni, memoria di massa flash e via dicendo. Esiste in due standard che si sono susseguiti rapidamente. La versione USB 1.1 con velocità di trasmissione massima di 12 Mb/s (Megabit al secondo) e la versione USB 2.0 che arriva invece a 480 Mb/s. Naturalmente la velocità massima ottenibile con ciascun apparecchio dipende dalle sue specifiche caratteristiche. Le connessioni USB hanno la caratteristica di consentire il collegamento degli apparecchi a caldo, cioè con il computer acceso ed il sistema operativo regolarmente funzionante. Un'altra caratteristica rilevante è che molti dispositivi previsti per la connessione USB possono ricevere non solo i dati ma anche l'alimentazione elettrica attraverso la connessione.
  • Connettore seriale a 9 pin (talvolta anche a 25 pin). È stato per molti anni il sistema di collegamento principale per moltissimi congegni quali il mouse, il modem e tanti altri. Si può ancora trovare su numerosi computer che sono ancora operativi ma è stato decisamente soppiantato dal sistema USB.
  • Connettore parallelo. Usato in passato per collegare la stampante. Come al solito, ci sono ancora un certo numero di computer funzionanti che presentano questo tipo di connessione. Oggi le stampanti si collegano di norma mediante la connessione USB.
  • Connettori scheda audio. Abbastanza tipicamente vi trovate una presa per un joystick e delle prese tipo jack per l'uscita audio verso casse, cuffia e microfono.

I connettori appena commentati sono collegati internamente a componenti integrati nella scheda madre. I prossimi sono invece raggruppati orizzontalmente, ogni gruppo riferito ad una singola scheda periferica. Vi è variabilità i queste disposizioni da un computer all'altro. Per esempio nell'esempio della nostra figura i componenti audio sono alloggiati sulla scheda madre mentre è abbastanza usuale trovarli su di un'apposita scheda audio. In tal caso li avremmo trovati disposti orizzontalmente nella parte più bassa come i prossimi che stiamo per commentare. Inoltre, l'ordine con cui si presentano le schede periferiche è del tutto indifferente e quindi sul vostro computer può essere completamente diverso. Nella parte più bassa della figura troviamo quindi

 

  • La presa per il monitor. Insieme a questa presa in realtà vedete degli altri connettori, allineati orizzontalmente. Questo sono tutti connettori della scheda grafica la quale controlla ed elabora le informzioni grafiche da inviare al monitor. Vi è variabilità nel numero e nel tipo di questi connettori aggiuntivi. La cosa importante da riconoscere è il connettore del monitor. Per gli altri ci limitiamo quindi a dire che possiamo trovare per esempio una presa per il segnale video composito (come quello che dall'antenna porta i segnali al televisore) oppure una presa tipo S-Video. Se siete interessati a connettere il computer con un televisore in questo link trovate una buona descrizione.
  • Connettori FireWire. È un tipo di connessione simile allo USB ma con prestazioni superiori. Anche questa è presente con due successive versioni: FireWire 400 con velocità massima di 400 Mb/s e FireWire 800 con velocità di 800 Mb/s. La connessione FireWire 800 è superiore anche per la capacità di utilizzare cavi molto lunghi (100 metri contro i 5 metri dello USB 2.0) e potere alimentare apparecchi che necessitano di maggior potenza. Queste differenze tuttavia non significano che, almeno in tempi brevi, lo standard FireWire soppianterà lo USB poiché per la maggioranza delle applicazioni le caratteristiche dello USB sono più che sufficienti se non ridondanti. Il sistema FireWire trova invece applicazioni ideali nella connessione di apparecchi che comportano il trasferimento di grandi quantità di dati a grande velocità, come nel caso di sistemi video digitali, audio professionali, dischi rigidi esterni, camere digitali professionali e congegni di ''home entertainment''.
  • La connessione per una rete locale. Il connettore che vedete si chiama RJ-45 e serve a connettere il computer ad una rete locale. È molto simile ai connettori RJ-11 che sono utilizzati per collegare gli apparecchi telefonici ed i modem i quali sono però più piccoli.

  • In questa figura vedete i due tipi di connettori affiancati sul retro di un laptop. Quello a sinistra è per il modem e quello a destra per la rete locale. I connettori di rete sono collegati mediante cavi di tipo UTP. Questi sono i cavi con cui sono realizzate le reti locali. In qualche cablaggio più vecchio si possono ancora trovare collegamenti fatti con cavi "coassiali". I cavi coassiali sono simili a quelli utilizzati per trasmettere i segnali video: il segnale viaggia su di un filo di materiale conduttore rivestito da uno spesso strato di isolante; quest'ultimo è a sua volta rivestito da una calza metallica che ha la funzione di schermare il segnale da disturbi esterni. Nei cavi UTP il necessario effetto di schermatura viene ottenuto mediante un'appropriata tecnica di avvolgimento di coppie di fili. Anche i cavi telefoni sono realizzati in modo simile.
  • Infine trovate altri due connettori USB. Quindi su questo computer ci sono in totale 4 connettori USB, due in alto e due in basso. Questa è una sistemazione abbastanza tipica ma non è assolutamente una regola.

 

Abbiamo menzionato due tipi di collegamento ormai obsoleti: la connessione seriale e quella parallela. Questi due tipi di collegamento per molti anni sono stati sempre ambedue presenti su tutti i computer. Il nome deriva dal modo diverso con cui i dati vengono trasportati nei due casi. Con il collegamento parallelo i bit viaggiano in gruppi (per esempio di uno o più byte) parallelamente su più fili conduttori. Nei collegamenti di tipo seriale invece i bit viaggiano sempre uno dietro all'altro. Anche se queste tecnologie sono obsolete i concetti di seriale e parallelo non lo sono. Per esempio le connessioni di rete che si trovano nelle reti locali sono seriali poiché l'informazione è convogliata su di un unico cavo; le connessioni realizzate dal bus all'interno del computer sono invece parallele perché il bus è realizzato con un insieme di percorsi paralleli un po' come le corsie di un'autostrada.

Oggi i componenti e gli accessori di cui un computer può essere dotato sono innumerevoli ed in continua evoluzione. Una discussione estesa esula dagli obiettivi di qeusto corso. Vale tuttavia la pena discutere con qualche dettaglio due componenti: il disco rigido ed il modem.

  • Il disco rigido Il disco rigido (Hard Disk, viene indicato con la sigla HD usualmente) fa parte dei cosiddetti supporti di memoria di massa. La memoria di un computer si può distinguere in memoria centrale e memoria di massa. La memoria centrale è quella che viene usualmente chiamata RAM . Contrariamente a questa la memoria di massa è realizzata con hardware più economico (questo significa che il costo per bit memorizzato è inferiore) e che consente il mantenimento dell'informazione memorizzata anche in assenza di alimentazione elettrica. L'accesso a queste memorie è molto più lento (per esempio 1000 volte più lento) di quello che caratterizza la memoria centrale. In genere tale lentezza è dovuta alla natura meccanica di questi dispositivi. Fra i dispositivi di memoria di massa si annoverano i dischi magnetici (cosiddetti dischi rigidi appunto), i dischi ottici (CD-ROM e DVD), nastri magnetici, cartucce magnetiche, memory cards. Le memory cards fanno eccezione fra i dispositivi di memoria di massa in quanto sono basate su tecnologie allo stato solido; il loro impiego non si è diffuso molto nel mondo dei computers a causa degli enormi progressi che hanno caratterizzato la tecnologia dei dischi rigidi. Le memory cards sono destinate ad avere probabilmente maggiore successo in altri apparecchi di consumo quali per esempio apparecchi fotografici digitali, telecamere, segreterie telefoniche.

    L'importanza del disco rigido è dovuta al fatto che tutti i dati che vi aspettate di ritrovare quando riaccendete il vostro computer sono memorizzati sul disco rigido. Tutto viene mantenuto sul disco rigido: il sistema operativo, la sua impostazione (come si presenta il desktop, cioè l'insieme delle icone e dei menu), tutti i programmi (talvolta chiamati applicativi) installati, lo stato dei programmi (i bookmarks memorizzati nel browser Netscape per esempio), tutti i documenti e dati da voi prodotti.

    Si può ragionevolmente affermare che se proprio si deve rompere qualcosa (tutto si rompe prima o poi ed è professionalmente corretto organizzare il proprio lavoro in previsione di questo, laddove possibile) è preferibile che sia tutto (parlando del computer ovviamente) eccetto il disco rigido. Se si deteriora la CPU o si rompe il monitor si tratta di sostituire il pezzo appropriato e si riparte immediatamente. Se si rompe il disco rigido in modo irreparabile tutto il vostro lavoro, le installazioni fatte, le impostazioni dei programmi vengono irrimediabilmente perse.

    Importante: Queste considerazioni suggeriscono una norma fondamentale nell'uso di un computer: salvare regolarmente tutti i propri dati rilevanti su dispositivi aggiuntivi: floppy disk, dischi rimovibili, CD-ROM masterizzabili (sui quali è possibile scrivere cioè ). È ancora meglio salvare in doppia copia se i dati sono importanti, per esempio lo stesso file su due floppy disk. La procedura di salvare i prori dati su di un altro supporto di memoria di massa si chiama backup. È importante stabilire una regolare strategia di backup. Un buon procedimento può essere salvare tutti i file nuovi o comunque modificati alla fine di ogni giornata e fare un salvataggio generale di tutti i file alla fine di ogni settimana.

    Le seguenti regole possono ridurre la probabilità di andare incontro ad incidenti che possono rappresentare un incubo in molte situazioni.

    Per avere un'idea dell'incredibile livello raggiunto dalla tecnologia nella realizzazione dei dischi rigidi in questa figura potete vedere l'interno di un disco rigido che 36 Gbytes di capacità, è costituito da 10 dischi impilati uno su l'altro e che gira alla velocità di 10000 giri al minuto (167 giri al secondo!).

    • Non economizzare sul disco rigido: a parità di dimensioni e prestazioni meglio spendere di più. Forse è anche meglio, a parità di budget, privilegiare la qualità rispetto alle prestazioni.
    • Fare regolari e completi backups di tutti i dati importanti.
    • Avere rispetto della macchina: i dischi rigidi sono oggetti meccanici ed urti di qualsiasi tipo possono essere dannosi. Questo è evidentemente particolarmente importante per i computer portatili (notebook o laptop). Appoggiare 100 volte dolcemente o bruscamente sulla scrivania il portatile può fare una differenza.

  • In quest'altra figura é stato schematizzato il confronto fra la distanza alla quale la testina di lettura-scrittura galleggia su di un cuscino di aria compressa al di sopra della superficie del disco, circa 1 o 2 micrometri, e le dimensioni di un capello, di una particella di polvere di una traccia di una ditata.

  • Il modem Il modem è particolarmente importante per il fatto che molto spesso rappresenta il mezzo attraverso il quale il vostro computer comunica con il mondo esterno. Più precisamente il modem consente di collegarsi ad un nodo della rete Internet attraverso la normale linea telefonica. Non è l'unico modo oggi disponibile ma è il più economico e quindi almeno per ora il più rilevante. Ne parliamo più diffusamente nella sezione dedicata ad Internet.

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