2) Architettura del computer

  L'architettura del personal computer 


Case  : il casse è costituito  da un telaio, realizato in acciaio e alluminio , strutturato in modo da poter contenere la scheda madre , l'alimentatore e un numero variabile di periferiche ; a sua volta il telaio è coperto da panelli in metallo o plastica , con funzioni estetiche oltre che di copertura.
Possiamo dinstinguere tre tipi fondamentali di case: quello standart , il cui monitor e esterno , quello integrato che comprende anche il monitor e quello portatile.

Alimentatore: un alimentatore è un convertitore ac-dc, ovvero un apparato elettrico, semplice o composto, che serve a raddrizzare in uscita la tensione elettrica in ingresso in modo da fornire energia elettrica adattandola all'uso di altre apparecchiature elettriche , modificando eventualmente anche i livelli di tensione e corrente, e dunque potenza, in uscita.
Gli alimentatori differiscono ampiamente in funzione della potenza gestita, così
Anche per le caratteristiche di qualità della corrente elettrica fornita all'uscita. Un alimentatore con pari valori di tensione e potenza è più complesso e costoso quanto più la tensione fornita è precisa e stabile, e quanto maggiore è la sua affidabilità. Esistono anche alimentatori da laboratorio, in cui la tensione di uscita è regolabile a piacere dall'utilizzatore in base alla necessità. Questi alimentatori hanno anche una limitazione della corrente massima fornita, in alcuni casi regolabile, utile per evitare problemi in caso di cortocircuito e per speciali circuiti con alimentazione in corrente costante.
La funzione dell' alimentatore è quella di prelevare l' energia elettrica dalla rete di distribuzione in corrente alternata ( o da un' altra fonte, ad esempio accumulatori) e convertirla nelle tensioni necessarie al funzionamento dei circuiti elettronici contenuti nel pc. Si tratta di basse tensioni, con forti correnti, che devono essere molto precise.

                               

La scheda madre: la scheda madre o scheda di sistemi anche conosciuta come matherboard o mainboard è una parte fondamentale di un moderno personal computer: sotto forma di scheda eletronica principale raccoglie in sé tutta la circuiteria elettronica e i collegamenti di interfaccia tra i vari componenti interni principali del pc (cpu,memoria e le altre schede elettroniche montate o alloggiate sopra) comprendendo quindi anche i bus di espansione e le interfacce verso leperiferiche esterne. È responsabile dunque della trasmissione e temporizzazione corretta di molte centinaia di segnali diversi, tutti ad alta frequenza e sensibili ai disturbi, tra processore e periferiche interne e viceversa. La sua buona realizzazione è quindi un fattore chiave per le prestazioni e l'affidabilità dell'intero computer.
È composta da un circuito stampato estremamente complesso, ricavato da un sandwich di strati di vetronite e rame: generalmente una scheda madre può avere da quattro a sei strati di rame. In questi sono ricavate le piste che collegano i componenti, che devono essere calcolate con molta cura: alle frequenze normalmente adoperate dalle cpu e dalle memorie ram in uso oggi, infatti, la trasmissione dei segnali elettrici non si può più considerare istantanea ma deve tenere conto dell'impedenza propria della pista di rame e delle impedenze di ingresso e di uscita dei componenti connessi, che influenzano il tempo di volo dei segnali da un punto all'altro del circuito.

Su questo circuito stampato vengono saldati una serie di circuiti integrati, di zoccoli e di connettori; gli integrati più importanti sono il chipset che svolge la gran parte del lavoro di interfaccia fra i componenti principali e i bus di espansione, la rom (o prom, eeprom o simile), il socket per il processore e i connettori necessari per il montaggio degli altri componenti del pc e delle schede di espansione. La struttura attuale delle schede di sistema dei computer è il frutto di un'evoluzione tecnologica che ha portato a definire una architettura di sistema valida, in linea di massima, per tutti i sistemi di classe personal computer o di potenza paragonabile.

CPU : L'unità di elaborazione centrale (abbreviazione comunemente utilizzata: "CPU")o processore centrale è una tipologia di processore digitale general purpose la quale si contraddistingue per sovrintendere tutte le funzionalità del computer digitale basato sull'architettura di Von Neumann o sull'architettura Harvard.
È detta unità centrale di elaborazione perché coordina in maniera centralizzata tutte le altre unità di elaborazione presenti sulle moderne architetture hardware dei computer ovvero i chip di elaborazione delle varie periferiche interne o schede elettroniche(scheda audio, scheda video, scheda di rete) (es. coprocessore e processore di segnale digitale).
Il compito della CPU è quello di eseguire le istruzioni di un programma presente in memoria centrale o primaria (RAM) dopo averlo prelevato dalla memoria secondaria o di massa. Durante l'esecuzione del programma la CPU legge o scrive dati in memoria centrale. Il risultato dell'esecuzione dipende dal dato su cui si opera e dallo stato interno in cui la CPU stessa si trova, e può mantenere la traccia delle operazioni passate.
Attualmente la CPU è tipicamente implementata come microprocessore monolitico, montata sulla scheda madre e collegata alle altre periferiche interne (schede elettroniche) attraverso il chipset, presente anch'esso sulla scheda madre, e relative interfacce di collegamento.

CPU (central processing unit)

"Dissipatore + ventola"
servono per distribuire il calore
del processore è raffreddarlo.

 GPU (grafic processing unit) : in informatica ed elettronica una scheda video è un componente hardware del computer, sotto forma di scheda elettronica, che ha lo scopo di elaborazione del segnale video ovvero generare, a partire da un segnale elettrico in input dal processore, un determinato segnale elettrico in output che possa essere poi inviato in input a video (display o monitor) per essere trasdotto da quest'ultimo in segnale ottico visivo e mostrato all'utente. A seconda del tipo di computer questo dispositivo può essere più o meno potente: i primi modelli di scheda video potevano visualizzare solo testo; successivamente si sono diffuse anche schede video in grado di mostrare output grafici (immagini non testuali) e, recentemente, anche modelli tridimensionali texturizzati in movimento e in tempo reale. Questi ultimi tipi di scheda provvedono anche ad elaborare e modificare l'immagine nella propria memoria interna, mentre le schede 2D possono mostrare immagini 3D solo con l'aiuto della CPU che deve eseguire da sola tutti i calcoli necessari.
Una tipica scheda video contiene un integrato grafico (o più di uno) che gestisce una certa quantità di RAM dedicata a memorizzare i dati grafici da visualizzare e che risiede fisicamente sulla scheda stessa. Le schede video costruite per i PC IBM e compatibili contengono anche una ROM con un driver molto semplice (chiamato firmware che è aggiornabile nelle moderne schede video), usato dal BIOS per il bootstrap.
Il funzionamento di una scheda video è, in linea di massima, molto semplice: ogni locazione di RAM grafica contiene il colore di un pixel dello schermo, o di un carattere se la scheda sta visualizzando solo testo; il chip grafico si limita a leggere in sequenza le locazioni necessarie (se sta lavorando in modo testo, ogni locazione viene elaborata da un generatore di caratteri) e a pilotare un convertitore digitale-analogico, detto RAMDAC, che genera il segnale video che sarà visualizzato dal monitor. 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.

 RAM : e la memoria ad accesso casuale (abbreviazione diffusa nel linguaggio comune: "RAM")è una tipologia di memoria informatica caratterizzata dal permettere l'accesso diretto a qualunque indirizzo di memoria con lo stesso tempo di accesso.
La memoria ad accesso casuale si contrappone alla memoria ad accesso sequenziale e alla memoria ad accesso diretto rispetto alle quali presenta tempi di accesso sensibilmente inferiori motivo per cui è utilizzata come memoria primaria.
La tipologia di memoria ad accesso casuale più comune attualmente è a stato solido, a lettura-scrittura e volatile, ma rientrano nella tipologia di memoria ad accesso casuale la maggior parte delle tipologie di ROM (inteso nell'accezione più comune e non come memoria a sola lettura), la NOR Flash (una tipologia di memoria flash), oltre a varie tipologie di memorie informatiche utilizzate ai primordi dell'informatica e oggi non più utilizzate come ad esempio la memoria a nucleo magnetico.
Esclusivamente l'acronimo RAM (non il termine "memoria ad accesso casuale") ha anche una seconda accezione più ristretta ma attualmente più diffusa secondo cui la RAM è una memoria ad accesso casuale della tipologia più comune cioè a stato solido, a lettura-scrittura e volatile.

Scheda audio : in elettronica una scheda audio è una scheda di espansione di un computer che si occupa di elaborare un flusso audio digitale ininput (da una memoria o trasferito attraverso una rete) in un segnale analogico o digitale da inviare in output ad una periferica audio (ad es. un set di altoparlanti o cuffie audio) per essere riprodotto/trasdotto in un segnale sonoro a favore dell'utente. La maggior parte delle schede audio attuali è anche in grado di operare in maniera inversa ovvero ricevere segnali in input (da microfoni o strumenti musicali) e inviarli all'unità di elaborazione della scheda per l'elaborazione e successiva memorizzazione in output su vari possibili supporti. Una scheda audio tipica include un chip sonoro solitamente equipaggiato con un convertitore digitale-analogico che converte onde sonore registrate o generate in digitale in un segnale analogico. Questo segnale è indirizzato a un connettore al quale può essere connesso un amplificatore o un'apparecchiatura simile.Le architetture più avanzate solitamente includono più di un chip sonoro, e dividono fra sintetizzatore di suoni (solitamente usato per generare suoni in tempo reale con poco uso della CPU) e riproduzione digitale di suoni.Le schede audio più avanzate (come ad esempio le X-Fi di Creative Labs) possiedono anche un processore (CPU) proprio per migliorare l'elaborazione del suono.Nei PC di fascia medio-bassa la scheda audio è di solito integrata in un chip della scheda madre, per contenere i costi e i consumi. 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.

Il disco rigido : il disco rigido o disco fisso, anche chiamato hard disk drive (abbreviazioni comuni: "hard disk", "HDD") o fixed disk drive (abbreviazioni comuni: "fixed disk", "FDD"), è un dispositivo di memoria di massa di tipo magnetico che utilizza uno o più dischi magnetizzati per l'archiviazione dei dati (file, programmi e sistemi operativi).Il disco rigido è una periferica di input-output del computer ed è uno dei tipi di dispositivi di memoria di massa attualmente più utilizzati essendo presente nella maggior parte dei computer ed anche in altri dispositivi elettronici, come ad esempio ilPVR.Il disco rigido ha da poco tempo un serio concorrente, l'unità a stato solido, destinata probabilmente in futuro a soppiantarlo.Il disco rigido è costituito fondamentalmente da uno o più piatti in rapida rotazione, realizzati in alluminio o vetro, rivestiti di materiale ferromagnetico e da due testine per ogni disco (una per lato), le quali, durante il funzionamento "volano" alla distanza di poche decine di nanometri dalla superficie del disco leggendo o scrivendo i dati. La testina è tenuta sollevata dall'aria mossa dalla rotazione stessa dei dischi la cui frequenza o velocità di rotazione può superare i 15.000 giri al minuto.Tipicamente per la memorizzazione di dati digitali il disco rigido necessita dell'operazione preliminare di formattazione logica con scelta del particolare sistema logico di archiviazione dei dati da utilizzare noto come file system, tramite il quale il sistema operativo è in grado di scrivere e recuperare i dati.

Lettore CD-DVD: (lettore di compact disc,)è una tipologia di drive la quale si contraddistingue per essere destinata alla lettura dei dati memorizzati su compact disc. Il lettore CD legge i dischi tramite un diodo laser. I dati sono scritti sul disco come una serie di microscopiche incisioni (pits), separate da spazi (lands). La superficie riflettente del disco, composta di alluminio, viene illuminata dal raggio laser per leggerne i dati. A causa della profondità dei pit, approssimativamente tra un quarto ed un sesto della lunghezza d'onda del laser utilizzato, la fase del raggio riflesso è traslata rispetto a quella del raggio emesso inizialmente. La loro sovrapposizione causa un'interferenza distruttiva che diminuisce l'intensità del raggio riflesso. Il cambiamento di intensità di quest'ultimo è misurato e trasformato in dati binari che, opportunamente decodificati, permettono la lettura dei dati immagazzinati sul supporto.

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