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10/05/2010

Informatica di base Parte 1 - Il personal computer e le periferiche Appunti per il corso di informatica tratti da “Talent School” di Talent group e liberamente aggiornati e personalizzati per il supporto all’insegnamento

Giancarlo Errichelli – www.errichelli.it

Dispensa di informatica – Personal computer e periferiche Pagina 1

Informatica di base

Parte 1 - Il personal computer e le periferiche Lo scopo di questa breve dispensa è quello di fornire una semplice ma esaustiva illustrazione del

computer personale, dei suoi componenti e degli accessori ad esso connesso, le periferiche. I dati sono

stati aggiornati rispetto alla dispensa originaria.

Consiglio la consultazione della dispensa associata alla frequenza alle lezioni.

Lezione 1

Il personal computer

Possiamo definire il personal computer come una macchina programmabile, per definizione monoutente, che esplica le sue funzioni mediante l’archiviazione dei dati, la loro elaborazione e successiva trasmissione.

Gli elementi costitutivi fondamentali del personal computer sono l’hardware ed il software: il primo costituisce i componenti fisici, utilizzabili ma generalmente non modificabili dall’utente; il secondo costituisce i componenti logici, formati principalmente dal sistema operativo e dai programmi applicativi. Il software può essere creato, modificato, trasferito, utilizzato ed anche cancellato.

Nella figura si vede, a sinistra, l’unità centrale in veste di “minitower” e, a destra, monitor e tastiera.


Unità di informazione e di misura: bit e byte

Un bit è l’unità minima di informazione, e può assumere soltanto uno fra due valori, che sono 0 e 1 (il termine bit deriva infatti da Binary digit, che vuol dire cifra binaria). Questi due valori si riferiscono, per convenzione, ai due stati elettrici fondamentali, che sono l’assenza di corrente (0) e la presenza di corrente (1).

L’hardware di un computer codifica e tratta le informazioni in gruppi di bit, i byte. Ciascun byte è costituito da 8 bit; facendo tutte le possibili combinazioni dei valori 0 e 1 con il numero di bit presenti nel byte, ossia 8, si ottengono 256 (2^8) possibili combinazioni; in altre parole un byte può assumere 256 valori diversi. A tale valore corrispondono altrettanti caratteri: i numeri, le lettere dell’alfabeto, vari simboli e segni di interpunzione. La capacità di trattamento delle informazioni viene normalmente misurata in termini di migliaia o milioni di caratteri, per cui sono utilizzati, come unità di misura, il byte ed i suoi multipli:

• Kilobyte (Kb) equivalente a 1024 byte • Megabyte (Mb) equivalente a 1024 Kb (circa un milione di byte) • Gigabyte (Gb) equivalente a 1024 Mb (circa un miliardo di byte) • Terabyte (Tb) equivalente a 1024 Gb (mille miliardi di byte)


La memoria di sistema: RAM e ROM

La memoria centrale è un insieme finito, ordinato e numerato di celle elementari di memoria, organizzate in circuiti integrati di varia capacità. Il numero di celle elementari contenute nella memoria centrale del computer determina la quantità di informazioni che il sistema può elaborare simultaneamente. In altri termini, un importante indicatore delle prestazioni di un personal computer è dato dalla quantità di memoria centrale in esso installata.

Il modo di acquisire, trattenere e rilasciare le informazioni opera una distinzione tra le unità di memoria. Ci sono tipi di memoria nei quali è possibile scrivere e leggere informazioni senza determinare alcuna limitazione nel modo e nella frequenza d’uso, altri tipi di memoria permettono invece di effettuare soltanto la lettura delle informazioni in esse contenute. Si distinguono, quindi, due diversi tipi principali di memoria, denominati rispettivamente RAM (acronimo di Random Access Memory, ossia memoria ad accesso casuale) e ROM (Read-Only Memory). I moduli della memoria centrale sono di tipo RAM.

Questo principalmente perché nella memoria centrale di un computer le informazioni devono essere sia lette che scritte. Inoltre le operazioni di lettura e scrittura devono succedersi con grande velocità e sicurezza, altrimenti si incorre nel degrado delle informazioni in essa contenute o in transito e nello scadimento delle prestazioni. Il principale svantaggio di una memoria RAM è quello di essere "volatile", che vuol dire che quando viene interrotta l’alimentazione elettrica del computer, l’intero contenuto della memoria centrale viene irrimediabilmente perso.

Le memorie di tipo RAM non sono tutte uguali; possiamo distinguere le RAM cosiddette "statiche" da quelle "dinamiche". In una memoria RAM statica (SRAM, acronimo di Static RAM) ogni bit viene immagazzinato in un flip-flop, che è un semplice circuito elettronico capace di assumere uno fra due stati stabili (corrispondenti alle cifre binarie 0 e 1) e mantenerlo finché l’energia elettrica è in funzione, trattenendo così l’informazione unitaria in esso contenuta. La RAM dinamica (DRAM, acronimo di Dynamic RAM) usa invece, come cella elementare di memoria, un transistor MOS. Il maggior vantaggio della memoria RAM dinamica deriva dal suo ingombro: una cella elementare di questo tipo è, infatti, molto più piccola del flip-flop delle RAM statiche. Il risultato è una maggiore densità di memoria. Lo svantaggio di una memoria RAM dinamica è legato ad una caratteristica fisica del componente elettronico utilizzato: l’informazione immagazzinata è instabile e si perde dopo pochi millisecondi. Per preservare l’informazione fin quando l’energia elettrica è disponibile, è necessario aggiornare tutte le celle di RAM dinamica ogni 1 o 2 millisecondi. Il processo di aggiornamento, chiamato anche refresh process, consiste nella lettura dello stato di ogni singola cella di memoria dinamica e nella sua rapida riscrittura con il valore corrispondente allo stato stesso. Il tempo necessario per effettuare il refresh process condiziona, di conseguenza, la velocità della RAM dinamica.

Oggi esistono in commercio memorie RAM di diversa tipologia:

SDRAM: Synchronous Dynamic Random Access Memory, è utilizzata in moduli DIMM (Dual Inline Memory Module)

DDR: Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory (in italiano "memoria dinamica ad accesso casuale sincrona a doppia velocità")

DDR2: come per le DDR ma con velocità di trasferimento dati superiore.

DDR3: memoria DDR a frequenza superiore o uguale a 1333 Mhz

SO-DIMM e SO-DDR: moduli specifici per laptop o notebook di dimensioni ridotte


Esempio di memoria DIMM SDRAM

Esempio di memoria DIMM DDR

Esempio di memoria DIMM DDR2 (maggior numero di piedini e dislocati diversamente rispetto alla DDR)

Un banco di memoria DDR3 1600 da 2GB con dissipatore integrato

Esempio di memoria SO-DDR per notebook

Esempio di memoria SO-DDR 2 per notebook

La cache memory o cache RAM viene generalmente realizzata con la RAM statica. Questo tipo di RAM velocizza tutto il sistema poiché si occupa di operazioni uguali che vengono ripetute frequentemente. La cache memory è strutturata secondo due livelli. La cache di primo livello è interna allo stesso chip in cui si trova il microprocessore; per questo motivo opera con la sua stessa frequenza, e quindi è la più veloce. È generalmente assai costosa ma di piccola capacità (32 o 64 KB). La cache di secondo livello si trova in genere sulla scheda madre. È meno veloce della cache di primo livello ed ha una capacità maggiore (256 o 512 KB).

Periferiche o porte di I/O (Input/Output)

Per porta si intende ciascun ingresso, situato generalmente nella parte posteriore del computer, dove inserire i connettori dei cavi che collegano le unità periferiche all’unità centrale.

Le porte per i cavi che collegano le unità periferiche all’unità centrale sono:

• porta per la tastiera • porta parallela • porte seriali • connettore per il mouse • porta video • ingressi e uscite audio


• connettore di rete • porta MIDI • porte USB

Nella porta per la tastiera va inserito il connettore del cavo della tastiera, mentre nella porta parallela va inserito il connettore del cavo della stampante.

Alle porte seriali vanno collegati i connettori dei cavi del mouse e del modem; tuttavia, tutti i nuovi computer sono dotati di uno specifico connettore per il mouse, per il collegamento del mouse con l’unità centrale.

Nella porta video va inserito il cavo proveniente dal monitor, mentre gli ingressi e uscite audio (solo se il computer è fornito di una scheda audio) si collegano a cuffie, amplificatori, microfoni o altro.

Il connettore di rete serve per collegare in rete più computer tra loro.

Nella porta MIDI (acronimo di Musical Instrument Digital Interface) si possono inserire cavi che permettono il collegamento di periferiche musicali (quale può essere una tastiera per suonare o un sintetizzatore) all’unità centrale, ma si può inserire anche il connettore di un joystick per i video giochi.

Nei nuovi computer è presente la presa USB (acronimo di Universal Serial Bus). Essa serve per collegare stampanti, tastiere, mouse, scanner ed altre periferiche, permettendo una veloce trasmissione dei dati (fino a 12 Mb al secondo per le USB 1.1 e 480 Mb al secondo per le USB 2.0).

Le unità periferiche sono dispositivi utilizzati per una serie di operazioni quali la raccolta, la memorizzazione permanente e vari tipi di destinazione e di uso delle informazioni. Essi operano intorno alla memoria centrale, sotto il costante controllo della CPU, di solito tramite appositi dispositivi denominati controllers.

Secondo la funzione svolta, le unità periferiche possono essere classificate in:

• dispositivi di input • dispositivi di output • dispositivi di comunicazione • dispositivi di memorizzazione esterni

I dispositivi di Input

La loro funzione è quella di immettere i dati verso la memoria centrale. Questa operazione li rende accessibili alla CPU per tutte le successive elaborazioni. Tali dispositivi si distinguono in:

• dispositivi di tipo manuale, dei quali i più importanti: a. tastiera b. mouse c. trackball d. touchpad e. tavolette grafiche

• dispositivi di tipo automatico, tra cui lo scanner.

I dispositivi di Output

La loro funzione è quella di riprodurre le informazioni immesse nella memoria centrale e le elaborazioni operate dalla CPU sul contenuto della memoria stessa. Tipici dispositivi di questo tipo sono:

• il monitor • la stampante • il plotter


Il processore o CPU

Il processore o microprocessore è l’unità centrale di calcolo ad alta miniaturizzazione. E’ detto anche

CPU ovvero Central Processing Unit (Unità centrale di calcolo)

La CPU, in genere, è montata in un apposito alloggiamento posto sulla scheda madre. Tale "alloggiamento" può essere di due tipi: socket o slot, questi ultimi sono stati abbandonati negli anni scorsi.

CPU Pentium III degli anni 90

Moderna CPU Intel Pentium IV Core duo

CPU AMD K6 di fine anni 90

Moderne CPU AMD a multiplo core

Sopra un esempio di processori (a socket) attuali prodotti da Intel e AMD

Nella CPU sono fisicamente associate due unità, l’unità di controllo e l’unità logica e aritmetica. L’unità logica e aritmetica, in breve ALU (acronimo di Arithmetical and Logic Unit), ha la funzione di eseguire operazioni aritmetiche e logiche sui dati immessi in memoria centrale tramite le unità di input. L’unità di controllo, in breve CU (acronimo di Control Unit), ha il compito di seguire il corretto funzionamento della sequenza delle operazioni nell’intero sistema di elaborazione. Essa, infatti, genera e gestisce tutti i segnali di controllo necessari a sincronizzare il flusso delle informazioni dai dispositivi di input (tastiera, mouse, scanner, ecc.) verso la memoria centrale, da questa verso i dispositivi di output (monitor, stampanti, ecc.) ed infine lo scambio di informazioni nei due sensi tra la CPU e la memoria stessa tramite i dispositivi di comunicazione (modem, schede di rete, ecc.). Uno dei ruoli essenziali dell’unità di controllo è quello di prelevare, decodificare ed eseguire le istruzioni archiviate nella memoria centrale. Tali sequenze di istruzioni definiscono un programma.

Col passare del tempo si è assistiti ad una sempre maggiore integrazione degli elementi costituenti la CPU, grazie alle accresciute capacità di miniaturizzazione e ad una sempre maggiore velocità di funzionamento.

La velocità massima con cui il microprocessore compie il lavoro di elaborazione viene definita clock, ed è misurata in MHz (megahertz) o GHz (gigahertz).

Oltre alla velocità in GHz, la capacità di elaborazione dei microprocessori viene incrementata aggiungendo più “core” o unità di calcolo, all’interno della stessa struttura, detta anche “die”, così abbiamo i processori “Dual core”, “Triple core”, “Quad core” a seconda se ci sono 2,3 o 4 unità di calcolo insieme.


Schede video e audio

La scheda video è il dispositivo grazie al quale il monitor visualizza le immagini. I suoi componenti fondamentali sono:

• il video chip, un microprocessore che elabora i dati relativi alla grafica; • la video RAM, che è la memoria di lavoro della scheda grafica; • la RAMDAC (acronimo di Random Access Memory Digital to Analog Converter).

È un processore costituito da una data quantità di memoria RAM statica, contenente una tabella di colori, e da tre convertitori (DAC), uno per ciascuno dei tre colori primari (rosso, verde e blu). La funzione della RAMDAC è quella di convertire, tramite tali convertitori, i segnali digitali provenienti dalla video RAM in segnali analogici diretti al monitor.

Scheda video AGP anni 90

Moderna scheda video PCI express (dual head o doppia uscita – analogica e digitale)

Il procedimento è il seguente: la CPU invia i dati da visualizzare alla scheda grafica, a cui è collegata tramite un bus molto veloce. Questa elabora i dati per mezzo del video chip e della video RAM, li converte da segnali digitali in segnali analogici per mezzo del RAMDAC, ed infine li invia al monitor.

La risoluzione e i colori

La scheda video produce le immagini a partire da una serie di piccoli punti colorati, denominati pixel, ordinati per righe e colonne.

La quantità di pixel di cui le immagini si compongono prende il nome di risoluzione, secondo una distribuzione degli stessi sull’asse orizzontale e su quello verticale. Essa determina la qualità dell’immagine: più è alta, meglio l’immagine è definita. Le risoluzioni più comunemente utilizzate sono:

• 640 colonne x 480 righe • 1024 colonne x 600 righe • 800 colonne x 600 righe • 1280 colonne x 800 righe • 1024 colonne x 768 righe • 1440 colonne x 900 righe • 1280 colonne x 1024 righe • 1980 colonne x 1080 righe

Il numero di colori diversi presenti in una immagine dipende dal numero di bit associato ad ogni pixel dell'immagine stessa. Se, ad esempio, associamo 8 bit (un byte) per ogni singolo pixel, potremo visualizzare 256 colori distinti. Passando a 16 bit i colori diventano 65.536 e con tre bytes (24 bit) si possono visualizzare oltre 16.700.000 colori diversi.


Poiché l'immagine prodotta dal video chip deve essere memorizzata nella video RAM, esiste una stretta correlazione fra la quantità di video RAM, la risoluzione ed il numero massimo di colori visualizzabili. Ad esempio, disponendo di 2 Mbytes di video RAM alcune delle risoluzioni possibili sono:

• 800 x 600 x 24 bit (3 bytes) • 1024 x 768 x 16 bit (2 bytes) • 1280 x 1024 x 8 bit (1 byte)

In tutti e tre i casi, il prodotto: numero di colonne X numero di righe X numero di bytes per pixel restituisce un valore inferiore a 2 Mbytes.

La scheda audio riproduce i suoni convertendoli in file numerici per mezzo del campionamento, che consiste nel dividere l’onda sonora in parti uguali per un determinato numero di volte al secondo.

Vediamo in che modo vengono riprodotti i suoni. Dentro la scheda audio è posto un convertitore analogico-digitale, la cui funzione è quella di digitalizzare i suoni in entrata. Esso invia i segnali digitali ad un chip chiamato DSP (acronimo di Digital Signal Processor, che vuol dire elaboratore di segnali digitali) il quale elabora e comprime i suoni senza ricorrere all’unità centrale di elaborazione. Quindi, i dati passano dalla DSP alla CPU ed infine al disco fisso, dove verranno registrati. Nel momento in cui viene richiesta l’esecuzione di un suono, si riproduce esattamente lo stesso meccanismo ma al contrario: la CPU invia il file al DSP, il quale lo decomprime, dopo di che passa da questi ad un convertitore digitale-analogico, che lo trasforma in corrente elettrica; questa, dopo essere stata amplificata, passerà per l’altoparlante, producendo in questo modo il suono.


La scheda madre e le memorie di massa (FD, HDD, CDROM,

DVD, BD)

La scheda madre o motherboard è una piastra di materiale plastico percorsa da una complessa rete di tracciati circuitali di rame (circuito stampato), sulla quale sono montati in modo ordinato molti dispositivi importanti per l’esecuzione ed il controllo delle principali funzioni della macchina. Fra tali dispositivi i più importanti sono: l’unità centrale di elaborazione o CPU, la memoria RAM e la memoria ROM.

Piastra madre degli anni 90 con bus ISA, AGP e PCI

Moderna Mainboard con bus PCI e PCI express

Normalmente, ciascuno di questi elementi è organizzato in un distinto circuito integrato che prende il nome di chip. I tracciati circuitali, considerati nel loro insieme, costituiscono i bus. Essi collegano in modo ordinato l’unità centrale di elaborazione (CPU) con la memoria RAM e con gli altri componenti, consentendo in tal modo lo scambio di informazioni tra i diversi elementi che compongono il computer. Il numero di informazioni in termini di bit, che può essere trasmesso tra le varie componenti del computer costituisce l’unità di misura che definisce l’ampiezza del bus. Il bus centrale, definito bus di sistema (system bus) è quello che collega la CPU con la RAM. Gli altri bus collegano la CPU con gli altri dispositivi (tastiera, disco fisso, lettore CD, ecc.), permettendo in tal modo il passaggio veloce di una gran quantità di dati e di segnali di controllo. Tra questi, i più importanti sono:

• PCI (Peripheral Component Interconnect): opera il trasferimento di dati tra la CPU e i dispositivi periferici e le schede, quali il modem, la scheda video e la scheda audio. Si tratta di una struttura recente che ha sostituito ISA, EISA ed MCA, rispetto alle quali consente una maggiore velocità.

• PCI express Il PCI Express è l'evoluzione del bus di espansione PCI, introdotto con i primi Pentium che ha preso il posto della vecchia interfaccia per schede grafiche, l'AGP (Accelerated Graphic port).

È basato su un trasferimento dei dati seriale, a differenza di quello parallelo del PCI, che semplifica la struttura delle schede madri ed è costituito da una serie di canali. Ciò consente una notevole modularità. Sono disponibili due modalità PCI x 1 (a 1 canale) e PCI x 16 (a 16 canali)

Altri tipi di bus ormai obsoleti:

• ISA (Industry Standard Architecture): veniva utilizzato nei computer di tipo PC, XT ed AT per il trasferimento dei dati tra la scheda madre e le schede che servono alla connessione di dispositivi periferici come modem e schede audio. La sua capacità è di 16 bit. L’impiego di questa tecnologia va ormai scemando, sostituita dal più veloce PCI.

• EISA (Enhanced ISA): opera il trasferimento dei dati, in entrata e in uscita, per le schede in generale. La sua capacità è di 32 bit. Tra i motivi per cui nel 1988 esso venne progettato da un gruppo di costruttori di computer vi


era l’esigenza di mantenere la compatibilità con il precedente bus ISA e quindi la possibilità di poter utilizzare ancora le vecchie schede, cosa che non sarebbe stata possibile con il bus MCA progettato da IBM. Oggi questa struttura non è più in uso, sostituita dal bus PCI.

• MCA (Micro Channel Architecture): questo bus, la cui capacità è di 32 bit, venne progettato da IBM con lo scopo di sostituire il bus ISA, la cui capacità era di 16 bit. Tuttavia il mercato non lo assorbì in quanto incompatibile con le precedenti schede ISA, il che avrebbe comportato un dispendioso ricambio, mentre accettò il bus EISA, la cui capacità era pure di 32 bit, ma non implicava un ricambio di schede.

Memorie di Massa

Le unità di memoria di massa sono dispositivi di vario tipo che permettono la conservazione permanente di grandi quantità di informazioni e, all’occorrenza, l’immediato trasferimento di parti selezionate di esse verso la memoria centrale. Esistono unità interne ed esterne, queste ultime connesse al computer attraverso porte SCSI, USB, IEE1394 (Firewire).

Le più importanti sono:

• il disco rigido (Hard disk o HDD) • i dischetti (Floppy disk o FD) • i CD-ROM, masterizzatori, CD-R, CD-RW e DVD, Blu-Ray disk • i nastri

Il disco rigido (dall’inglese hard disk) è costituito da una pila di dischi che ruotano con grande velocità. Esso è posto in un lettore all’interno del computer. Su ogni lato di ciascun disco c’è una testina magnetica che legge e scrive i dati. È presente inoltre un dispositivo di controllo, denominato controller, che posiziona la testina dei dischi in modo da farle ritrovare i dati voluti. La superficie dei dischi è costituita da materiale magnetico, su cui vi sono tracce concentriche suddivise in settori chiamati cluster. In ciascun disco è presente lo stesso numero di tracce. Una pila di tracce che corrispondono tra loro prende il nome di cilindro. Per recuperare i dati il controller deve sapere il numero di traccia, il settore d’inizio e la serie degli altri settori che contengono i dati voluti. Affinché sia possibile per la CPU leggere una data traccia in un dato settore, il controller deve posizionare la testina ed operare un recupero dei dati fino a quando la memoria cache non sia piena, quindi deve passarli alla CPU ed infine alla RAM.

Hard disk IDE

Hard disk SATA


Hard disk aperto

Particolare della testina

Vi sono alcuni fattori che influiscono sulla resa del disco rigido. Tra questi i più importanti sono:

• la velocità di rotazione: indica quante volte in un minuto un dato viene letto dalla testina. Più la velocità di rotazione è elevata, meno tempo ci vuole per leggere i dati sul disco rigido;

• il tipo di controller: attualmente in commercio ci sono tre tipi di controller: IDE (Integrated Drive Electronics), SCSI (Small Computer System Interface) e SATA (Serial Advanced Technology Attachment). Il primo fu progettato per il collegamento di determinati dispositivi, tra cui il disco rigido, ai computer di tipo AT. Più veloce è il tipo SATA, progettato per la connessione di alcuni dispositivi, tra cui il disco rigido, al computer, per operare uno scambio di dati molto veloce.

• Il tempo medio di accesso: è il tempo che impiega il disco rigido per leggere un dato. Mentre il tempo di accesso dei dischi IDE è compreso tra 8 e 9,5 millisecondi, quello dei dischi SCSI e SATA non supera i 5 millisecondi.

I Floppy disk

I dischetti sono costituiti da un sottile disco di plastica, molto leggero e flessibile (da cui il nome floppy disk) ricoperto, da uno o entrambi i lati, di materiale magnetico, su cui è possibile sia leggere che scrivere informazioni tramite un’apparecchiatura chiamata disk drive, di cui sono dotati quasi tutti i computer. I dischi sono rimovibili, il che vuol dire che sono separati dalla unità di lettura e registrazione. La loro funzione consiste nel registrare dati su un supporto esterno al computer, in modo tale da rendere possibile il trasferimento di dati tra computer che non siano collegati in rete.

Floppy disk driver da 5,25”

Floppy disk driver da 3,5”


A sinistra:

Floppy disk driver da

8” degli anni 80, da

5,25” degli anni 90 e

da 3,5” dei giorni

nostri.

I fattori che caratterizzano i dischetti sono:

• il formato: rappresenta il diametro del disco di plastica. I formati utilizzati dai personal computer

sono da 5,25 pollici e da 3,5 pollici; il primo rappresenta il vecchio formato; il secondo rappresenta il formato standard.

• il lato magnetizzabile: mentre i primi dischi erano magnetizzabili da un solo lato, attualmente sono ricoperti di materiale magnetico da entrambi i lati. I dischi con un solo lato magnetizzabile vengono siglati Single Sided o SS, mentre quelli magnetizzabili su entrambi i lati Double Sided o DD.

• la capacità: è la quantità di dati che un dischetto può contenere. I floppy da 3,5, benché di dimensioni inferiori, hanno una capacità maggiore rispetto ai floppy da 5,25; oggi infatti è possibile memorizzare una quantità di dati venti volte maggiore su quasi la metà della superficie. I dischetti più comuni hanno capacità pari a 720Kb e 1440Kb, mentre più di rado si usano dischetti con capacità pari a 2880Kb.

• la densità: è la quantità di dati che un dischetto può contenere per unità di superficie. A parità di capacità, un dischetto può contenere maggiori informazioni di un altro se possiede una densità maggiore. La densità più bassa viene definita Single Density o SD, quella doppia Double Density o DD, quella alta High Density o HD.

Per evitare cancellazioni accidentali, i dischetti possiedono un sistema di protezione dalla scrittura. Per proteggere i dischi da 3,5 pollici è sufficiente aprire la finestrella che si trova nel lato inferiore. Una volta attivata la protezione del disco si possono leggere i dati in esso contenuti, ma non si possono né modificare, né memorizzarne di nuovi, a meno che non si rimuova la protezione dal disco. Prima dell’uso, i dischetti devono essere sottoposti a formattazione, che è il procedimento attraverso cui il computer li predispone alla lettura e scrittura dei dati.

I dischi da 5,25” non sono più utilizzati dalla fine degli anni 90, i floppy da 3,5” saranno fuori produzione dal 1 Gennaio 2011.


CDROM, DVD e Blu-Ray disk

I CD-ROM (acronimo di Compact Disc - Read Only Memory) sono supporti ottici (a differenza del disco rigido, dei dischetti e dei nastri che invece sono supporti magnetici) capaci di contenere enormi quantità di informazioni (come intere enciclopedie, corsi di lingue, archivi multimediali, ecc.) con un ingombro minimo.

CDROM drive

Masterizzatore CD-R CD-RW

Oltre che per la diffusione di grandi quantità di dati, i CD-ROM vengono utilizzati anche per l’installazione di software, ossia sistemi operativi e programmi. La loro capacità normale è di 650 Mb ma possono arrivare a 800 Mb, ed hanno una velocità di accesso inferiore al disco rigido. Per definizione, i CD-ROM sono a sola lettura, il che vuol dire che non si possono registrare altri dati, né cancellare quelli presenti. I CD-ROM possono anche essere masterizzati come CD-R o come CD-RW.

Un masterizzatore è un dispositivo periferico che permette sia la lettura che la scrittura di dati su CD-R, CD-RW e DVD/RAM.

Il CD-R (CD-Recordable) è un CD-ROM su cui si possono registrare dati con un apposito masterizzatore. La registrazione può avvenire in una sola sessione o a più riprese (multisessione). I dati, una volta registrati, non sono più modificabili, per cui è possibile registrarne altri oltre a quelli già presenti, ma non è possibile modificare quelli esistenti, come invece avviene per i CD-RW.

Il CD-RW (CD-ReWritable) è un CD-ROM su cui è possibile registrare dati con un apposito masterizzatore. La registrazione può essere eseguita in più riprese (multisessione), e i dati registrati possono anche essere modificati e/o cancellati.

Il DVD (una volta Digital Video Disk, ora Digital Versatile Disc) è un supporto identico ai CD per dimensioni, ma con una capacità nettamente superiore, in quanto può registrare dati su due livelli su entrambe le facce.

DVD ROM – lettore DVD

Masterizzatore DVD-RW/+RW e lettore Blu-ray


Vi sono diversi tipi di DVD:

• non scrivibili: si tratta di DVD-ROM con una capacità di 3,9 Gb per faccia; • scrivibili: si tratta di DVD-RAM con una capacità di 2,5 Gb per faccia; • preregistrati: ve ne sono diversi tipi a seconda della capacità:

a. DVD-5, con capacità di 4,7 Gb, una singola faccia ed un singolo livello; b. DVD-9, con capacità di 8,5 Gb, una singola faccia ed doppio livello; c. DVD-10, con capacità di 9,7 Gb, doppia faccia ed un singolo livello; d. DVD-18, con capacità di 17 Gb, doppia faccia e doppio livello;

Mentre un DVD-5 può contenere fino a 120 minuti di registrazione, un DVD-18 può contenere 8 ore. I DVD preregistrati con film si possono vedere anche con lettori DVD-ROM e DVD-RAM, e possiedono un tipo di codifica che identifica la zona geografica in cui si ha il diritto di utilizzarli. I DVD-R (DVD-Recordable) sono quelli registrabili in casa, e hanno sostituito i videoregistratori.

Il Blu-ray Disc è il supporto ottico proposto dalla Sony agli inizi del 2002 come evoluzione del DVD per la televisione ad alta definizione.

Grazie all'utilizzo di un laser a luce blu, riesce a contenere fino a 54 GB di dati, quasi 12 volte di più rispetto a un DVD Single Layer - Single Side (4,7 GB). Anche se questa capacità sembra enorme, un disco da 25 GB può contenere a malapena 2 ore di filmato ad alta definizione utilizzando il tradizionale codec MPEG-2. Per questo motivo, oltre all'utilizzo dei dischi a doppio strato (oltre 50 GB), è stato previsto l'impiego di codec più sofisticati come l'MPEG-4 AVC o il Windows Media Video 9 (standardizzato come VC-1) che permettono in teoria di raddoppiare il fattore di compressione rispetto all'MPEG-2 (quindi dimezzando la richiesta di spazio) senza incidere significativamente sulla qualità video.

Una curiosità: È stato utilizzato il termine Blu (usato in italiano) al posto del corretto Blue, poiché quest'ultimo è di uso comune nella lingua inglese (e quindi non registrabile come marchio)

Blu-ray attualmente offre tre differenti capacità di archiviazione (23.3, 25 e 27 GB), solo leggermente differenti in quanto utilizzano i medesimi supporti ma variano la quantità di dati immagazzinati grazie all'utilizzo di tre differenti lunghezze dei pit. È anche possibile diminuire ancora di più la lunghezza dei pit, e incrementare la capacità di archiviazione per strato, in inglese chiamato layer. In contrasto, HD DVD utilizza una lunghezza del pit fissa, quindi la capacità per layer è fissa a 15 GB.

Con i dischi Blu-ray da 25 GB già sul mercato, e con quelli da 50 GB sulla linea di partenza, Sony era già al lavoro sui supporti da

200 GB: una capacità che sarebbe stata raggiunta con l'adozione di otto strati. Tale capacità è stata poi raggiunta e presentata il 26 maggio 2005.

Gli odierni televisori ad alta definizione possono essere sfruttati al meglio solo visualizzando filmati registrati su Blu-ray disc a 1080p ovvero a risoluzione 1920x1080


La tastiera

È il principale dispositivo di input. È simile alla tastiera di una macchina per scrivere, con in più i tasti con particolari funzioni, ed, in genere, un tastierino numerico nella parte destra della tastiera, per facilitare la battitura dei numeri.

I tasti sono classificati in:

• tasti alfanumerici (lettere e numeri) • tasti di punteggiatura • tasti speciali

a. tasti funzione b. tasti controllo c. tasti freccia

I tasti speciali sono:

• ALT: è l’abbreviazione di Alternate, e si usa in combinazione con altri tasti per trasmettere all’unità centrale i vari comandi.

• BACKSPACE: permette al cursore di tornare indietro di una posizione, eliminando il carattere che si trova a sinistra.

• BARRA INVERSA o BACK SLASH: si usa per specificare la posizione di un file. • BLOC NUM o NUM LOCK: viene utilizzato per attivare o disattivare il tastierino numerico. Se il

tastierino è disattivato, i tasti corrispondono ai tasti freccia. • BLOC SCORR: funziona solo nel sistema operativo MS-DOS, e permette di interrompere

temporaneamente lo scorrimento veloce di un testo. • CANC: si utilizza per cancellare il carattere che si trova alla destra del cursore, oppure un oggetto

selezionato. • CTRL (abbr. di Control): i tasti CTRL sono due, e sono collocati nella parte inferiore della tastiera.

Questo tasto viene utilizzato in combinazione con alcuni altri per eseguire dei comandi più velocemente, in sostituzione al mouse.

• ESC (abbr. di Escape): normalmente serve per annullare un comando, o per uscire da alcune schermate o da situazioni complicate.

• FINE: serve per portarsi alla fine di una riga, o per portarsi in fondo alla finestra se usato insieme al tasto CTRL.

• TASTI FRECCIA: permettono al cursore di muoversi a sinistra, a destra, in alto o in basso; inoltre, se utilizzati insieme ai tasti ALT, CTRL o SHIFT possono eseguire determinate operazioni, secondo il programma utilizzato.

• TASTI FUNZIONE: sulle tastiere per PC sono in numero di 12, e si trovano sulla parte superiore della tastiera. Svolgono funzioni diverse a seconda del programma utilizzato.

• HOME: serve per portarsi all’inizio della riga, o per portarsi all’inizio della finestra se usato insieme al tasto CTRL.

• INS: permette di inserire i caratteri in mezzo alle lettere tra cui si trova il cursore, o di sovrascriverli sopra le lettere già scritte, cancellandole.

• INVIO: serve per confermare un comando, o per andare a capo quando si sta scrivendo un testo. • MAIUSCOLE o CAPS LOCK: se attivato, consente di digitare solo lettere maiuscole.


• SHIFT: serve in tre casi: per scrivere maiuscolo; per digitare i caratteri che si trovano nella parte superiore dei tasti doppi; può essere usato contemporaneamente ad un altro tasto, cambiando la funzione di quest’ultimo.

• Tasti Pag. precedente e Pag. successiva: consentono di scorrere rapidamente i dati sul video. • STAMP o PRINT: permette di registrare ciò che si sta visualizzando negli Appunti del computer, per

essere eventualmente copiato in un altro programma. In MS-DOS consente la stampa dei dati che appaiono sullo schermo.

• Tasto TAB: serve per creare spazi di tabulazione predefiniti uguali tra loro. • Tasti Windows: sono tre: due uguali, con raffigurato il logo di Windows, che consentono di aprire il

menu Start o Avvio; l’altro, con raffigurato l’icona di un menu, permette di attivare un menu di scelta rapida, che varia a seconda di dove si trova il puntatore.

Il mouse

Il mouse (così chiamato perché la sua forma ricorda vagamente quella di un topo), è un dispositivo di puntamento che consente, mediante lo spostamento su una superficie piana di una piccola sfera tracciante, di muovere il puntatore verso la posizione desiderata sul video.

Il mouse può essere dotato di uno, due o tre tasti; tuttavia, il modello più comune ne presenta due: il tasto sinistro permette di selezionare e trascinare oggetti, nonché di eseguire comandi; il tasto destro consente di attivare un menù di scelta rapida.

I modelli con rotellina superiore (quasi tutti quelli in commercio attualmente) consentono la navigazione all’interno di un documento o pagina web scorrendo più facilmente le pagine.

Mouse con cavo Mouse wireless (senza fili)

Esistono mouse con filo e connettore ps2 o USB (il connettore seriale a 9 o 25 pin non è più usato) ma anche mouse senza fili che utilizzano la tecnologia bluetooth o radio (rari e non più usati i mouse a infrarossi).

Trackball

La trackball è un dispositivo di puntamento che permette di spostare il cursore sullo schermo facendo ruotare manualmente una sfera incorporata nel dispositivo.

Esso funziona in pratica come un mouse capovolto, rispetto al quale presenta però alcuni vantaggi: innanzi tutto consente una notevole riduzione di spazio, in quanto non ha bisogno di essere spostato, come invece avviene per


il mouse; inoltre permette un più preciso puntamento. Queste caratteristiche rendono la trackball particolarmente adatta ai portatili.

Touchpad

Il touchpad (chiamato anche trackpad) è anch’esso un dispositivo di puntamento, utilizzato soprattutto per i portatili.

Laptop (Notebook) con dispositivo touchpad Particolare del touchpad

È costituito da una superficie rettangolare sensibile al tatto, grazie ad un circuito integrato che si trova al suo interno. Il movimento del dito su tale superficie determina il movimento stesso del puntatore; inoltre sono presenti due tasti che hanno le stesse funzioni dei tasti del mouse.

Altri dispositivi di puntamento

La tavoletta grafica è un dispositivo di puntamento che viene utilizzato soprattutto per applicazioni di progettazione. È costituito da un’ampia area di puntamento che viene fatta corrispondere allo schermo del PC e da una speciale penna che viene fatta scorrere sulla sua superficie.

Oltre alla penna sono anche disponibili puntatori di precisione che permettono di ritracciare un disegno esistente semplicemente sovrapponendolo alla tavoletta grafica e cliccando sui vari punti. Le dimensioni delle tavolette grafiche vanno da circa una decina di centimetri di lato fino a 1 metro di lato ed oltre (in quest’ultimo caso vengono chiamati anche digitizers).


Lo scanner

Lo scanner è un dispositivo molto simile ad una fotocopiatrice, in grado di leggere immagini e testi da supporti cartacei per riprodurli nel PC e quindi sul monitor. Gli scanner più avanzati si collegano tramite la porta USB, permettono risoluzioni ottiche molto elevate e consentono la visualizzazione contemporanea dell’immagine originale e di quella che si sta formando.

La lettura delle informazioni dal documento originale avviene per mezzo di un sensore CCD (Charge Coupled Device) che converte la luce proveniente dal documento in segnali elettrici; tali segnali, opportunamente filtrati e convertiti, vengono inviati all’unità centrale in modo da ricostruire l’immagine originaria.


Il monitor

Il monitor (o video) è il dispositivo di output più importante; esso consente di visualizzare sia le informazioni grafiche (le immagini) che quelle alfanumeriche (lettere e numeri) provenienti dall’unità centrale.

Ci sono diversi tipi di monitor:

• a tubo catodico, denominati video CRT (Cathode Ray Tube). Essi sono composti da tre cannoni elettronici, ciascuno dei quali emette un fascio di elettroni che, passando attraverso una griglia metallica, vanno ad eccitare i fosfori, che ricoprono lo schermo; questi diventano fosforescenti ed emettono luce. Ciascuno dei tre cannoni colpisce rispettivamente i fosfori blu, rossi e verdi;in tal modo si producono pixel di colore corrispondente, e la loro sovrapposizione può generare una vasta gamma di colori. Il monitor CRT è in grado di rinnovare costantemente l’immagine sul video, ridisegnandola continuamente dall’alto verso il basso e da destra verso sinistra; più frequentemente ciò avviene, più l’immagine è stabile, più è possibile lavorare senza stancare la vista. La frequenza di rinnovo dell’immagine ogni secondo si chiama refresh, e viene misurata in Hz.

Sono stati prodotti tre tipi di monitor a tubo catodico:

a. shadow mask: la griglia metallica che si trova tra i cannoni elettronici e lo strato di fosfori è composta da fori rotondi, per cui le immagini sono composte da piccoli punti formati dai raggi che passano nei fori della griglia. Tuttavia, alle estremità dello schermo, i punti prendono una forma ellittica, per cui le immagini appaiono deformate. Questo tipo di monitor, quindi, è più adatto per i testi che per le immagini;

b. slot mask: la griglia metallica interposta tra i cannoni elettronici e lo strato di fosfori è composta da fori ellittici, per cui le immagini sono composte da barrette ellittiche, determinate dal passaggio dei raggi attraverso la griglia. Questa tecnologia fa si che le immagini non appaiano deformate alle estremità del monitor;

c. aperture grille: la griglia interposta tra i cannoni elettronici e lo strato di fosfori è composta da sottili fili di metallo, per cui le immagini sono composte da rettangoli colorati molto vicini tra loro, determinati dal passaggio dei raggi attraverso la griglia. Questo monitor produce immagini di qualità superiore rispetto ai monitor shadow mask e slot mask.

• a cristalli liquidi, denominati video LCD (Liquid Cristal Display). Il monitor LCD presenta molti vantaggi: ha uno schermo piatto ed uno spessore ridotto (caratteristiche che lo rendono particolarmente adatto ai portatili), non emette campi elettromagnetici, non produce calore, ecc.


L’uso dei monitor LCD ad oggi ha quasi completamente soppiantato l’uso di quelli a CRT avendo ormai raggiunto una qualità di immagine ed un refresh rate superiori a quelli tradizionali a tubo catodico

Lo schermo dei monitor può essere di diversa grandezza, e si misura in base alla lunghezza in pollici della diagonale. Il monitor dei PC più comunemente utilizzati ha le dimensioni di 15 pollici, ma può arrivare fino a 21 o 24 pollici.

I più diffusi LCD ad oggi hanno dimensioni che vanno da 19 a 22 pollici (misurati in diagonale)


La stampante

La stampante è un dispositivo periferico di output che permette di riprodurre su carta testi e immagini in modo permanente.

Vi sono diversi tipi di stampanti: a colori o in bianco e nero (a seconda che sia in grado o meno di stampare documenti di testo o immagini a colori), ad impatto o non ad impatto (nella prima testi ed immagini si producono tramite la pressione di una testina di stampa su di un nastro inchiostrato, nella seconda la stampa avviene diversamente).

Le stampanti più comuni sono:

• stampante a getto d'inchiostro (Ink jet printer): è di tipo non ad impatto, disponibile a colori e in bianco e nero. È costituita da una testina di stampa su cui si trovano cartucce di inchiostro. Mentre la testina si muove orizzontalmente, gli iniettori che si trovano dentro di essa spruzzano sul foglio gocce di inchiostro ad alta pressione.

Stampante InkJet fotografica della Epson Moderna stampante multifunzione InkJet Epson

È la più diffusa in quanto, anche se non molto veloce, è silenziosa e soprattutto offre una buona qualità di stampa a costi contenuti.

• stampante laser (Laser printer): è di tipo non ad impatto, disponibile a colori e in bianco e nero, molto veloce ed in grado di fornire una elevatissima qualità di stampa grazie alla tecnologia laser.

Stampante laser bianco e nero Stampante laser a colori


Tuttavia è meno diffusa della stampante a getto d’inchiostro in quanto più costosa.

• stampante a matrice di punti o ad aghi (Dot matrix printer): è di tipo ad impatto, disponibile soprattutto in bianco e nero; i caratteri e le immagini ottenute sono costituite da un insieme di punti ravvicinati prodotti dalla pressione su di un nastro inchiostrato di una testina di stampa costituita da molti aghi.

Viene principalmente usata nella produzione di documenti multicopia (fatture, documentazione fiscale, ecc.)

• stampante termica (Thermal printer): di tipo non ad impatto, disponibile solamente in bianco e nero, produce testi ed immagini su una speciale carta termica, che si annerisce per mezzo del calore prodotto dalla testina di stampa.

Il plotter

Il plotter è un dispositivo di output, simile per funzione alla stampante, usato per produrre stampe di grande formato di disegni tecnici (es. progetti meccanici, schemi elettrici, ecc.).

Tra i plotter distinguiamo:

• i modelli a foglio fisso: mentre il foglio viene bloccato da un sistema di ritenzione, uno speciale braccio muove una penna (o anche una matita) sul foglio per tracciare il disegno. Il grande vantaggio è dato dalla precisione nella stampa mentre la principale limitazione è data dal sistema di bloccaggio che non permette di usare fogli di grande formato;

• i modelli a rullo: la carta viene utilizzata a rotoli e quindi la dimensione della stampa è limitata solo orizzontalmente. I plotter a rullo si dividono in due categorie: a penna e a getto d’inchiostro.


Nel primo tipo, una penna (o matita) si muove orizzontalmente sul foglio; le linee verticali vengono realizzate tenendo ferma la penna e facendo muovere il foglio.

Questo tipo di dispositivo, pur offrendo un’area di stampa molto ampia, soffre di problemi di precisione, causati dal fatto che il foglio viene spostato molte volte avanti e indietro. Nei plotter a getto d’inchiostro, una testina di stampa del tutto simile a quella delle stampanti ink-jet si muove orizzontalmente sul foglio, componendo la stampa finale.

Il grande vantaggio di questo tipo di plotter è dato dalla possibilità di riprodurre facilmente colori, sfumature e aree piene, mentre i plotter a penna hanno un numero fisso e limitato di colori (di solito 8). Inoltre, il foglio viaggia in una sola direzione e quindi non si verificano problemi di disallineamento della carta. Lo svantaggio è dato dalla minore precisione del tratto rispetto ai plotter a penna.


Il modem

I dispositivi di comunicazione servono per lo scambio delle informazioni in entrambi i sensi, ossia da e verso la memoria centrale. Il più comune di tali dispositivi è il modem.

Questo dispositivo consente il collegamento tra computer che non si trovano nello stesso posto o ad Internet per mezzo di linee telefoniche o via radio. Tale procedimento avviene attraverso due fasi: processo di MOdulazione e processo di DEModulazione (da cui il termine modem). Nella prima fase, i dati digitali sono convertiti in segnali elettrici per poter essere immessi nella rete telefonica; nella seconda fase i segnali vengono riconvertiti in dati digitali per poter essere immessi nel computer. Il modem può essere costituito da una scheda che si trova all’interno dell’unità centrale, oppure da una unità esterna. Il numero di bit di dati trasmesso in un secondo determina la velocità di un modem.

Esistono due tipi fondamentali di modem: analogico e digitale. Il primo viene comunemente utilizzato per la connessione ad un computer remoto o nei fax che trasmettono i dati in modalità PSTN ovvero attraverso la Rete telefonica analogica, la normale rete telefonica per le trasmissioni vocali. Il secondo viene utilizzato per trasmettere dati attraverso la rete ISDN digitale a più alta velocità.

L’accesso ad internet oggi è effettuato per la stragrande maggioranza dei casi attraverso una linea ADSL ed un modem ADSL (ADSL = Asymetric Digital Subscriber Line).

Per consentire a più computer di una rete di connettersi ad internet attraverso la medesima connessione viene utilizzato un Router che, affiancato ad un modem, condivide con la rete di computer un unico punto di uscita (Gateway) comune.

Il router può connettere i computer via cavo attraverso uno switch oppure senza fili (WiFi) via radio.

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