Struttura fondamentale di un PC

L'Elaboratore Elettronico è una macchina costituita da vari organi, dette UNITÀ, che possono essere così suddivise:

• Unità centrale di Elaborazione (Microprocessore) composta dall'UNITÀ di CONTROLLO, che ha la funzione di governare tutte le attività di sistema, e dall'UNITÀ ARITMETICO-LOGICA (ALU), che realizza le operazioni di tipo aritmetico (addizioni, sottrazioni, moltiplicazioni, ecc.) e logico decisionale (AND, OR, NOT, confronti, ecc.).

• Unità di INPUT e OUTPUT, in pratica tutti quei dispositivi che consentono di immettere informazioni nel sistema e di leggerne le risposte.

• Unità di Memoria Centrale (ROM e RAM) e di Memoria di Massa (Nastri e Dischi), in altre parole tutti i dispositivi atti a contenere informazioni binarie, con metodi differenti secondo la tecnologia usata; la scrittura e la lettura di queste informazioni avvengono sotto il controllo dell'Unità Centrale.

Questa struttura di massima (schema di Von Neumann) è comune sia ad un grande elaboratore sia un microcomputer; tutti i componenti fisici che costituiscono la base dell'elaboratore sono indicati con il termine HARDWARE, mentre l'insieme dei programmi che consentono alla macchina di funzionare formano il SOFTWARE.

Il tempo necessario per l'esecuzione di ogni istruzione elementare è variabile secondo l’operazione e secondo il microprocessore, ma è misurabile nell'ordine dei nanosecondi (miliardesimi di secondo); il dispositivo che scandisce questo tempo è un oscillatore al quarzo (detto CLOCK) la cui frequenza è misurata in MegaHertz.

Le informazioni si misurano in termini di celle elementari binarie:

• BIT la singola cifra binaria che può assumere il valore 0 o 1.

• BYTE un gruppo di 8 bit, generalmente identificato con una cella di memoria.

• KILOBYTE Kb pari a 1024 byte = 2 ^ 10

• MEGABYTE Mb pari a 1048575 byte = 2 ^ 20 

• GIGABYTE Gb pari a 1073740800 byte = 2 ^ 30 

• TERABYTE Tb pari a 1024 Gb = 2 ^ 40 

La funzione delle UNITÀ di I/O è di trasmettere dati fra l'elaboratore e i suoi utenti, operando su di loro opportune trasformazioni; ad esempio una sequenza di 8 bit verrà trasformata da una stampante in un gruppo di puntini sulla carta, formando un carattere.

TASTIERA : consente di inserire dati tramite un insieme di tasti, ciascuno codificato da una sequenza binaria (in genere codice ASCII). Nel PC, a seconda della tastiera utilizzata, sono possibili i seguenti sinonimi per i tasti:

MOUSE : è un dispositivo di puntamento sull'immagine video; il pulsante sinistro è utilizzato per selezionare (Clic), attivare comandi (doppio Clic) o spostare oggetti (tenendo il pulsante premuto); il pulsante destro attiva i menu di scelta rapida. I modelli attuali possono essere senza fili (utilizzano raggi infrarossi o onde radio per comunicare con il PC) e/o  senza pallina (usano un sensore ottico per leggere gli spostamenti sulla scrivania).

SCANNER : permette di leggere fotografie e disegni in genere, trasformandoli in codici binari comprensibili al computer: l'immagine verrà digitalizzata, ovvero trasformata in una matrice di punti colorati, da 100 a 2400 punti per pollice (risoluzione ottica reale) o fino a 19200 (risoluzione interpolata).
Allo stesso modo dello scanner opera la Macchina Fotografica Digitale; nei modelli da 5 megapixel, ad esempio, la risoluzione è di 2592x1944 punti (in questo caso la risoluzione si riferisce ai pixel dell’intera immagine).

La Telecamera, sia in formato Quick-Cam che in acquisizione dal segnale PAL con una scheda opportuna, permette di ottenere immagini con risoluzione 720x576, 640x480, 320x200, 160x100, ecc…; altro parametro della telecamera è la frequenza di campionamento delle immagini (da 10 a 30 fotogrammi al secondo).

MONITOR : visualizza le informazioni in uscita dal sistema in forma di caratteri alfanumerici o di grafici, può quindi operare in modo Testo (es. il sistema MS/DOS) e in modo Grafico (che permette di comporre immagini tramite l'accensione di piccoli puntini luminosi, detti Pixel, in B/W o a Colori; es. il sistema Windows). 
Il numero dei pixel utilizzabili è detto Risoluzione Grafica e varia a seconda della scheda grafica e del monitor (es.: 640x480, 800x600, 1024x768, 1280x1024; il primo valore si riferisce ai punti in orizzontale, il secondo a quelli in verticale). Ogni pixel è composto in realtà da tre punti colorati: uno Rosso, uno Verde ed uno Blu (da cui l’acronimo RGB = Red-Green-Blu); questa modalità di composizione dei colori è detta Sintesi Additiva. 
Nelle proprietà dello schermo (tasto destro del mouse sul vuoto del desktop, rigo Proprietà, scheda Impostazioni) è possibile assegnare una quantità variabile di memoria per ogni pixel, purché la scheda video e il monitor lo supportino:

• Modalità base VGA 4 bit (½ byte) per pixel 16 colori

• Modalità SVGA 8 bit (1 byte) per pixel 256 colori

• Modalità SVGA 16 bit (2 byte) per pixel 65536 colori

• True color 24 bit (3 byte) per pixel 16777216 colori

• True color 32 bit (4 byte) per pixel 16777216 colori

STAMPANTE : permette di trasferire su carta i documenti preparati al computer; i tipi più usati sono quelli "ad aghi" (in via di estinzione), "a getto d’inchiostro" e "laser". 
Le stampanti a colori, combinano quantità variabili d’inchiostro Giallo, Blu, Rosso e Nero per ottenere tutta la gamma tonale; questa modalità di composizione dei colori è detta Sintesi Sottrattiva. 
Un parametro qualitativo della stampante è la sua Risoluzione, che si misura in punti per pollice (DPI = dot per inch): da 300x300 a 2880x1440 ed oltre. 

SCHEDA AUDIO : da alcuni anni è integrata nella mother board di tutti i PC, e permette di generare i suoni tramite due altoparlanti, e di registrare suoni provenienti da un microfono; con una scheda audio è possibile utilizzare anche i normali CD audio.

MODEM : è un dispositivo che permette il collegamento alla rete telefonica trasformando i segnali binari del computer in una modulazione di frequenza. La velocità massima ottenibile con la linea telefonica tradizionale è teoricamente di 56000 bit per secondo, ma in pratica la media è di 45000 bps a causa di disturbi: considerando i segnali di controllo accessori, questo corrisponde a circa 5Kbyte al secondo. Quando vogliamo trasferire file via Internet, sarà opportuno calcolare in anticipo il tempo previsto in secondi, dividendo la dimensione in byte del file per 5000. 
L'utilizzo delle linee ISDN o ADSL consente di aumentare notevolmente la velocità di trasmissione.

NIC : (Network Interface Card) circuito hardware che funge da interfaccia fra il PC connesso in rete e il canale (scheda di rete LAN).

La MEMORIA CENTRALE è composta da celle di 1 byte, individuate da un indirizzo unico all'interno del sistema. Distinguiamo due tipi fondamentali di memorie:

ROM (Read Only Memory): Memoria a sola Lettura, non volatile; contiene il software che gestisce e controlla l'hardware del calcolatore all'accensione (BIOS, Basic Input Output System);

RAM (Random Access Memory) : Memoria volatile per lettura e scrittura; contiene i programmi utente in esecuzione ed i dati relativi. I PC attuali possiedono da 128 Mbyte a 1 Gbyte di RAM.

Le MEMORIE DI MASSA sono dispositivi più lenti della memoria centrale, ma consentono di conservare le informazioni anche in assenza di alimentazione (lettura-scrittura, non volatili) poiché utilizzano tecnologie magnetiche o ottiche:
DISCHI MAGNETICI : sono costituiti da un supporto di materiale rigido (Hard Disk, disco fisso all’interno della macchina) o flessibile (Floppy disk, disco rimovibile) ricoperto da uno strato ferromagnetico su cui i dati sono disposti in cerchi concentrici (tracce) suddivisi in settori numerati, rendendo possibile l'accesso diretto all’informazione desiderata. DISCHI OTTICI : l'informazione è memorizzata tramite un segnale luminoso; i dati sono strutturati allo stesso modo dei dischi magnetici; la capacità di un CD è di circa 650 Mb (74 minuti di musica), quella di un DVD 4.5 Gb (base).