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Capitolo 3IL PERSONAL COMPUTER - I SUOI COMPONENTIIl P.C. operante sotto S.O. MS-DOS, del quale ci occuperemo nei dettagli, viene presentato dalla IBM nel 1981.Da allora parecchie modifiche e migliorie hanno influenzato le sue caratteristiche ma fondamentalmente esso rimane costituito, oltre che dall'unita' centrale, da 3 dispositivi principali: Input, Output, Input/Output. Un dispositivo di Input ha il compito di far pervenire alla macchina i dati provenienti dall'esterno. Il principale di questi dispositivi e' la tastiera. Altri dispositivi sono costituiti da Penne ottiche, Mouse, Scanner ecc. Un dispositivo di Output ha il compito di ricevere all'esterno della macchina le informazioni relative ai dati che sono stati elaborati. Il principale dispositivo di Output e' costituito dal Monitor ed un altro non meno importante e'la Stampante nelle sue molteplici versioni, Plotter inclusi. Un dispositivo di Input/Output deve sia ricevere che trasmettere i dati dalla ed alla unita' centrale. I dischetti ( Floppy o FD ) ed i dischi rigidi ( Hard Disk o HD ) sono i principali dispositivi di Input/Output. Essi hanno il compito di memorizzare le informazioni elaborate e di passarle alla macchina quando richieste. Altri dispositivi di In/Out sono i Modem ed i Fax e comunque tutti quelli che rispecchiano le caratteristiche appena enunciate. Verranno ora esaminati, a grandi linee, i principali componenti che saranno comunque ripresi nei dettagli man mano che si proseguira' con l'apprendimento del' Hardware e del Software. A prima vista il Computer si presenta come un insieme di 3 parti distinte, Il Monitor o Video, l'Unita' Centrale, che contiene i dischi e la parte elettronica, e la Tastiera. L'Unita' Centrale costituisce il centro vitale del PC poiche' in essa trovano posto i componenti piu' importanti ed indispensabili al funzionamento. Essa si presenta come un contenitore metallico che a seconda del tipo prende nome di Desk-Top, Mini-Tower e Tower. Il Desk-Top e' il modello per eccellenza dove il monitor viene posto al di sopra del contenitore metallico. Il Mini-Tower si sviluppa in verticale , e' normalmente posto sulla scrivania ed il monitor e' messo di fianco. Il Tower si sviluppa sempre in verticale e' voluminoso e viene posto a terra di fianco alla scrivania. A questi modelli si possono aggiungere i portatili dove il tutto e' inserito in un unico contenitore. Essi si dividono in Lap-Top, Note-Book e Palm-Top. Tornando al PC tradizionale, quindi al Desk-Top, l'unita' centrale e' costituita dal classico contenitore sulla cui parte frontale sono visibili, oltre alle normali spie di funzionamento, i Drive dei dischetti ed,in alcuni modelli, l'interruttore di accensione. Nei vecchi PC, oltre ai drive dei dischetti era visibile il frontalino del Disco Fisso e la sua spia di funzionamento. Nella parte posteriore del contenitore sono visibili le prese di ingresso e di uscita dell'alimentatore, le prese multipolari, dette comunemente "porte", alle quali vengono collegate varie apparecchiature, ed in alcuni modelli si trova l'interruttore di accensione. All'interno del contenitore trova posto la Piastra Madre o Mother Board sulla quale sono saldati i componenti elettronici che costituiscono il PC compreso il Microprocessore o C.P.U. che e' in pratica IL COMPUTER. Alla Piastra Madre sono collegati i vari componenti periferici quali i Drive per i dischetti o Floppy, il Disco Fisso o Hard Disk, i moduli di espansione e le schede di sistema. Prima di esaminare i dispositivi di Input/Output, occorre far notare che le prese multipolari o Porte, come verranno comunenente chiamate, che si trovano nella parte posteriore del contenitore si distinguono in Porte Seriali, Porte Parallele, Porte Video e Porte Giochi. Le Porte Parallele, normalmente una sola, costituiscono la via d'uscita dei segnali diretti alla Stampante Parallela o Centronics; la normale stampante che viene identificata dal Sistema Operativo come LPT1 o PRN. Esse sono del tipo femmina a 25 fori. Le Porte Seriali dette anche RS232 collegano il PC a dispositivi esterni che utilizzano la trasmissione di dati in modo seriale e ad esse possono essere collegati dispositivi di Input quali Mouse, Scanner ecc. o dispositivi di Output quali Stampanti Seriali, Plotter ecc. , o dispositivi di Input/Output quali Modem, Schede Fax ecc. Esse possono essere di tipo maschio a 25 pin o a 9 pin e vengono identificate dal Sistema Operativo come COM1-COM2-COM3 fino a COM8. Normalmente sul PC ne sono presenti due COM1 e COM2. Le Porte Video collegano il PC ai vari tipi di monitor e possono essere a 9 o 15 fori. Alle Porte Giochi sono collegati i Joystick ed esse sono del tipo femmina. Tutte le Porte sono parte integrante di apposite schede di sistema o di espansione e dette schede sono collegate alla Piastra Madre tramite appositi Slot detti Slot di Espansione. Questi si trovano saldati sulla Piastra Madre e si presentano come feritoie multipolari nelle quali viene inserita la scheda. SOTTO IL COPERCHIOCome gia' detto, all'interno del contenitore metallico si trovano le parti piu' importanti del computer.La prima che esamineremo sara' la Piastra Madre o Mother Board. Su di essa trovano posto il Microprocessore e tutti i circuiti integrati di supporto oltre ai chip di memoria. IL MICROPROCESSOREIl Microprocessore detto anche C.P.U. e' il motore trainante del PC.Esso e' responsabile dell'esecuzione delle istruzioni dei programmi e delle comunicazioni con i vari circuiti che lo circondano ed a cui e' collegato. Quando si parla di Microprocessore si associa ad esso il termine " a 8, a 16 o a 32 Bit ". Scartiamo il tipo a 8 Bit poiche' non fa parte del mondo MS-DOS ma i tipi a 16 e 32 Bit ne sono parte integrante. Un Microprocessore e' a 16 Bit quando nei suoi registri interni puo' rappresentare valori composti da un massimo di 16 Bit quindi il massimo numero rappresentabile e' 65.536 (2^16). Un Microprocessore a 32 Bit puo' per contro rappresentare un valore massimo di 4.294.967.296 ( 2^32). Oltre che di Bit sentiamo parlare di " Frequenza di Clock ". Con questo termine ci si riferisce alla frequenza in Mhz ( Mega-Herz = Milioni di oscillazioni al secondo) le cui oscillazioni scandiscono il tempo di elaborazione della C.P.U. Quando si discute di computer e' normale udire frasi tipo : "Stavo pensando se acquistare un 286 a 20 mega , un 386 a 25 o un 386 a 33". In termini pratici ci si riferisce, nel primo caso , ad un PC con Microprocessore 80286 che lavora con una frequenza di Clock di 20 Mhz. Nel secondo caso ad un 80386 a 25 Mhz e nel terzo ad un 80386 a 33 Mhz. Chiarito il concetto di Bit e Clock possiamo a questo punto entrare un po' di piu' nell' argomento. I Microprocessori adottati sui Sistemi MS-DOS sono quelli prodotti dalla Intel e vanno sotto il nome di iAPX 86. Ben 12 chip diversi fanno parte di questa famiglia e le loro sigle sono :
Come si puo' notare il 386SX puo' trattare internamente gruppi di dati da 32 Bit, ma la sua interfaccia con il mondo esterno e' larga solo 16 Bit il che significa che i dati vengono trasmessi ai circuiti collegati, a gruppi di 16 Bit quindi per trasmettere 32 Bit devono essere eseguiti 2 cicli. Cio' non accade nel 386DX dove sia internamente che esternamente i dati viaggiano a gruppi di 32 bit. La colonna Memoria indica la massima quantita' di memoria indirizzabile dal microprocessore; cio' e' legato alla sua capacita' di elaborazione ed alle sue caratteristiche. La colonna Modi oper. indica la modalita' operativa della C.P.U. In modo Reale o Real Mode, tutti i microprocessori della famiglia si comportano come un 8086 e possono indirizzare solo 1Mb di memoria. In modalita' Protetta o Protect Mode essi sfruttano le loro intrinseche capacita' di elaborazione e possono indirizzare fino a 16 Mb i 286 e 4 Gb i 386. In modalita' V86 o Virtual Mode 86 , propria dei 386 e 486, il microprocessore gestisce il funzionamento di piu' programmi contemporaneamente proprio come se essi lavorassero sotto vari 8086. Questo tipo di gestione prende il nome di Multitasking e permette di passare da un programma all'altro senza interromperne l'esecuzione. Ai Microprocessori si affiancano i Coprocessori Matematici che sono impiegati in applicazioni che richiedono grosse quantita' di calcoli. Essi hanno come sigla la stessa del Microprocessore ma con 7 finale cosi che il coprocessore dell' 80386 sara' l' 80387. Il 486 non necessita di coprocessore poiche' esso e' integrato nella sua struttura e cosi' vale per il Pentium. Per dare un'idea sulla potenza di questi coprocessori basta pensare che i calcoli vengono eseguiti a velocita' fino a 10 volte maggiore e che la precisione e' di gran lunga superiore a quella ottenibile con il semplice Microprocessore. I CHIP DI SUPPORTOSulla Piastra Madre troviamo poi i vari Chip ausiliari che fanno da supporto al Microprocessore.Il Controllore programmabile degli Interrupt o PIC , segnala alla C.P.U. il verificarsi di eventi che richiedono l'interruzione momentanea della stessa per eseguire una specifica routine. Un esempio e' la pressione di un tasto dove il PIC invia alla C.P.U. il codice di interruzione 09h in base al quale quest'ultima intraprendera' le azioni previste dal codice stesso. Il Controllore del DMA ( Direct Memory Access ) gestisce il trasferimento diretto da e per la memoria senza coinvolgere la C.P.U. Questo metodo, del DMA, e' molto usato nella gestione delle informazioni su disco. Il generatore di Clock produce un segnale ad alta frequenza che viene usato per generare i segnali che coordinano l'attivita' del Microprocessore e delle sue periferiche. Il Timer programmabile genera segnali di temporizzazione ad intervalli regolari sotto controllo software. Una delle applicazioni e' la generazione degli impulsi impiegati per registrare il trascorrere del tempo ( Data e ora ) o per controllare la frequenza delle note audio in uscita dall'altoparlante del PC. A questi si aggiungono speciali circuiti di controllo che forniscono le interfacce tra la C.P.U. e l'Hardware di I/O.I Drive dei dischi, il Video, la Tastiera, le Porte di comunicazione Seriale e Parallela dispongono di controllori dedicati con cui la C.P.U. comunica. Il chip UART ( Universal Asynchronus Receiver-Transmitter ) e' il componente che collega il Microprocessore con il mondo esterno attraverso la porta RS232. Di esso si parlera' ancora quando sara' descritto il MODEM. IL BUSSempre sulla Piastra Madre troviamo gli Slot di espansione che sui vecchi modelli di PC ( M24 Olivetti ) prendevano nome di Bus Converter.In queste " fessure " vengono inserite le varie schede di espansione e di sistema le cui uscite trovano posto nella parte posteriore del contenitore. Il Bus del Sistema e' semplicemente un gruppo di linee comuni, sulla Scheda Madre, a cui sono collegate tutte le diverse sezioni di controllo del Computer. Quando sono trasferiti da una sezione all'altra, i dati viaggiano su queste linee comuni fino alla loro destinazione. In realta' attraverso al Bus non viaggiano solo dati ma anche energia elettrica, informazioni di controllo, segnali di temporizzazione, segnali di interrupt oltre che gli indirizzi delle migliaia o milioni di celle di memoria e dei dispositivi collegati al Bus. Per svolgere tutti questi compiti il Bus e' diviso in 4 parti: Linee di Alimentazione, Bus di controllo, Bus degli indirizzi e Bus dei dati Quando, ad esempio, una istruzione del programma in svolgimento prevede una lettura in una cella di memoria, il Microprocessore pone il valore della locazione da leggere, piu' altri segnali di controllo che indicano che e' richiesta una lettura in memoria, sul Bus. Appositi circuiti decodificano questi segnali ed inviano la richiesta all' integrato di memoria appropriato. Il dato richiesto viene quindi mandato indietro al Microprocessore. Tutto questo e' stato semplificato per dare un'idea dello stretto rapporto esistente tra la C.P.U. e la circuiteria che la circonda. In effetti quella che per noi e' una semplice istruzione, tipo stampare la lettera A sullo schermo e che in un linguaggio ad alto livello richiede la semplice istruzione : Print "A" per il Microprocessore richiede un elevato numero di azioni che occupano pero' un tempo brevissimo grazie alla capacita' di elaborare milionI di istruzioni al secondo. Altri e non meno importanti componenti che si trovano sulla Piastra Madre sono i Chip di Memoria. LA MEMORIAVista l'importanza all'argomento verra' dedicato in seguito un intero capitolo.Esistono 2 tipi specifici di memoria. RAM (Random Access Memory) o memoria ad accesso diretto La memoria RAM e' quella in cui vengono scritte e lette le informazioni relative allo svolgimento dei programmi. Essa e' volatile in quanto spegnendo la macchina le informazioni ivi contenute vengono perse. ROM ( Read only memory) memoria a sola lettura Le componenti principali delle ROM sono : Le Routine di Avviamento che hanno il compito di far partire il Computer. Il BIOS ( Basic Input Output System ) della ROM che fornisce un gruppo di routine in linguaggio macchina per il supporto dei servizi operativi del Computer. |
