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Modulo II – Architettura dei calcolatori elettronici
Prof. Fabrizio Corona Il modulo approfondisce la struttura interna dei calcolatori elettronici, analizzando le componenti fondamentali dell’hardware e del software, le periferiche di input/output, le memorie, i dispositivi di visualizzazione e stampa, fino ai tipi di computer e dispositivi mobili attuali.
1. Hardware e Software
Contenuto: Il computer Hardware e software L’unità centrale Il Core della CPU Obiettivi: fornire allo studente un quadro iniziale della struttura di un elaboratore e delle sue componenti principali. Un computer , o calcolatore elettronico , è un dispositivo in grado di eseguire automaticamente sequenze di operazioni aritmetiche o logiche. La sua capacità di eseguire programmi generalizzati gli consente di svolgere un’ampia gamma di attività. La maggior parte dei computer moderni è basata sull’ architettura di von Neumann , cioè un modello a programma memorizzato. I computer si distinguono in hardware e software : L’ hardware rappresenta la parte fisica , cioè i componenti materiali che possiamo toccare; Il software è la parte immateriale , composta da programmi e istruzioni che consentono all’hardware di funzionare. Un modo semplice per distinguerli è ricordare che tutto ciò che si vede a computer spento è hardware, mentre ciò che appare sullo schermo acceso è generato dal software. Tipi di hardware: Dispositivi di input (tastiera, mouse, scanner, ecc.); Dispositivi di output (monitor, stampante, altoparlanti); Dispositivi di archiviazione; Case del computer e porte dati. Tipi di software:
- Software di sistema (sistemi operativi come Windows, Linux);
- Software di programmazione (linguaggi e ambienti di sviluppo);
- Software applicativi (programmi per scrivere, calcolare, comunicare).
La scheda madre (motherboard) è la base del computer: collega e alimenta tutti i componenti principali, come la CPU , la memoria e le periferiche. Il core è il nucleo elaborativo del microprocessore , cioè la parte che riceve le istruzioni ed esegue i calcoli. Dal 2005 , con l’impossibilità di aumentare ulteriormente la frequenza di clock, si è passati alle architetture multi-core : prima dual-core , poi quad-core e octa-core. Più core significano la possibilità di elaborare più istruzioni contemporaneamente, migliorando le prestazioni complessive.
2. Le periferiche
Contenuto: Le periferiche Le porte Obiettivi: analizzare le tipologie di periferiche e le porte di connessione tra hardware e software. Una periferica è qualsiasi dispositivo esterno al sistema centrale del computer, utile per inserire, elaborare o ricevere informazioni. Si distinguono in:
- Dispositivi di input , che inviano dati al computer (tastiere, mouse, scanner);
- Dispositivi di output , che restituiscono all’utente i risultati (monitor, stampanti);
- Dispositivi di input/output , che svolgono entrambe le funzioni (CD-ROM, touch screen). Le porte di collegamento consentono la connessione dei vari dispositivi. Le principali sono: Seriale Parallela SCSI PS/ USB Ethernet VGA, DVI, HDMI, DisplayPort FireWire
3. Tastiera, mouse e dispositivi di puntamento
Contenuto: Tastiera Mouse e dispositivi di puntamento Obiettivi: illustrare le principali tipologie di dispositivi di input.
Monitor e caratteristiche Stampanti e stampa 3D Obiettivi: analizzare le caratteristiche dei dispositivi di output. Il monitor visualizza testi, immagini e video. I principali tipi sono: CRT (a tubo catodico); LCD (a cristalli liquidi); Plasma. Le prestazioni si valutano tramite: Aspect ratio (proporzioni schermo); Risoluzione ; Dimensione ; Dot pitch (distanza tra i pixel); Frequenza di aggiornamento ; Tempo di risposta ; Angolo di visuale. Le stampanti producono copie fisiche dei documenti digitali. I tipi principali sono: Meccaniche; A matrice di punti; A getto d’inchiostro; A sublimazione; Laser o LED (più diffuse). La stampa 3D , ideata da Chuck Hull nel 1984, consente di realizzare oggetti tridimensionali strato dopo strato. Le tecniche più note sono: FDM (deposizione di filamento fuso); SLS (sinterizzazione laser selettiva); SLA (stereolitografia). Le applicazioni spaziano dall’industria al design, fino alle biotecnologie.
6. Scanner e schede di espansione
Contenuto: Scanner Schede di espansione Obiettivi: descrivere le funzioni e le tipologie di scanner e schede aggiuntive.
Lo scanner , introdotto nel 1957 da Russell Kirsch , consente di digitalizzare documenti o immagini trasformandoli in file elaborabili dal computer. La scansione avviene tramite tecnologia ottica , che traduce il contenuto in pixel. I testi possono poi essere convertiti con software OCR ( Optical Character Recognition ). Le schede di espansione permettono di potenziare o aggiungere funzionalità al sistema (audio, video, rete, ecc.). Oggi molte sono integrate nella scheda madre, ma nei computer desktop è ancora possibile installarne di aggiuntive per personalizzare le prestazioni.
7. Tipi di computer, PC e dispositivi mobili
Contenuto: Tipologia di PC Dispositivi mobili Obiettivi: classificare i diversi tipi di computer e illustrarne l’evoluzione. I computer si classificano in base a dimensione e capacità di calcolo : Supercomputer , usati per elaborazioni scientifiche complesse; Mainframe , per la gestione di grandi quantità di dati; Minicomputer ; Personal computer (PC) , destinati all’uso individuale. Tipi di personal computer: Desktop ; Portatile ; Notebook o laptop ; Palmtop e tablet ; Console da videogiochi. ✅ Sintesi conclusiva Il Modulo 2 fornisce una visione completa dell’ architettura dei calcolatori , spiegando come le componenti hardware e software collaborino per consentire l’elaborazione e la gestione dei dati. Dalle unità centrali alle periferiche , dalle memorie alle stampanti 3D , il percorso mostra l’evoluzione tecnologica che ha portato alla diffusione dei moderni PC e dispositivi mobili , ormai indispensabili nella vita quotidiana.
