L'hardware di un pc

di Giorgio Davanzo
L'hardware di un pc è un'architettura elettronica sofisticata e completa;
solitamente racchiuso in una scatola metallica di dimensioni compatte è costituito da alcuni macro-componenti fondamentali.

L'hardware di un pc

I componenti del pc

Un alimentatore che collegato alla rete elettrica converte la corrente alternata della presa 220V in corrente continua a basse tensioni positive e negative necessarie a far funzionare i vari componenti elettronici.


Una scheda madre sulla quale è posizionata e cablata tutta l'elettronica necessaria a gestire i dati e le periferiche connesse.


Diverse periferiche interne per l'archiviazione dei dati: hard disk, dvd drive, etc...


Ventole per il ricircolo dell'aria di raffreddamento.


Il cuore del pc si trova nella scheda madre.

Il microprocessore

Il microprocessore Il microprocessore è il dispositivo che coordina la maggior parte delle attività del sistema; solitamente coperto dal dissipatore di calore, è collegato più o meno direttamente a tutti i componenti del pc.


Il chipset, è un componente che può essere in parte integrato al microprocessore; ha il compito di collegare i BUS di comunicazione paralleli o seriali dei vari componenti: CPU, RAM, le schede di espansione (tipo la scheda video) e le varie porte di comunicazione.


Vicino al processore si trovano gli slot che ospitano i moduli di memoria RAM;


Il disco fisso e l'unità ottica (CD o DVD) sono collegati solitamente tramite cavi seriali.

Le prestazioni di un pc

I personal computer sono sistemi standard fatti per essere configurati in base alle esigenze; potranno essere orientati verso l'elaborazione e la condivisione delle informazioni oppure si potrà potenziare la grafica (ad esempio un game pc).

Le prestazioni di un computer vengono definite quantificando la latenza ovvero il tempo che trascorre dall'invio di un comando al completamento dell'elaborazione che può essere semplice o complessa.

Per ridurre la latenza bisogna velocizzare il sistema oppure ottimizzarne i processi.

Per velocizzare il sistema si può ad esempio aumentare la frequenza di clock.
Il clock è come il metronomo nella musica: scandisce il ritmo di elaborazione.

La frequenza di clock

Si tratta di un segnale ad onda quadra generato da un circuito al quarzo; la sua unità di misura è l'hertz (cicli al secondo).
Questo segnale è utilizzato per sincronizzare i processi dei componenti montati sulla scheda madre.

Il limite della frequenza di clock è stabilito in base alla velocità di elaborazione dei componenti: il componente più lento di solito determina la massima frequenza di clock.

Andare oltre la frequenza di clock può portare alla perdita della sincronizzazione oppure, nel caso dei microprocessori, al sovraccarico del dispositivo, quindi all'eccessivo surriscaldamento.

Nei personal computer la frequenza di clock è cresciuta negli anni fino a raggiungere quasi i 4 GHz.

A queste velocità di elaborazione la temperatura di esercizio (per la tecnologia attuale) è difficilmente controllabile dai dissipatori di calore;

Il multi-core

Riconosciuti ufficialmente i limiti della tecnologia al silicio, è stato necessario trovare una soluzione alternativa: si è deciso così di installare sullo stesso chip diversi processori: questi dispositivi multi-core permettono di suddividersi le operazioni distribuendo il carico di lavoro;

Con la tecnologia multi-core si è smesso di insistere sulla frequenza di clock per sul numero di processori; questo ha portato benefici anche sotto l'aspetto del consumo elettrico.

Da 32 bit a 64 bit

Un'altra soluzione hardware è stata il potenziamento i collegamenti fisici tra microprocessore e gli altri chip.

Se il microprocessore ricopre il ruolo principale perchè elabora le richieste, bisogna ammettere che se non avesse un accesso veloce alle informazioni, tutta la sua attività risulterebbe penalizzata.

Il programma viene caricato nella memoria volatile ed elaborato dal processore fino all'esaurimento di tutte le istruzioni;
è necessario, essendo separati CPU e RAM, che questi siano connessi nel modo più efficace possibile, quindi che il BUS di comunicazione sia performante.

In elettronica si definisce BUS l'insieme dei fili su cui viaggiano i dati.

I BUS si dividono principalmente in due tipologie: seriale o parallelo.


Nel BUS seriale le informazioni viaggiano su pochi fili accodate una all'altra.
La comunicazione seriale, adatta alle lunghe distanze ha il principale scopo di ridurre i costi del cablaggio.


Il BUS parallelo invece assegna ad ogni singolo bit un canale fisico riservato.

Un sistema a 64 bit avrà sulla scheda madre BUS paralleli da 64 collegamenti che in un colpo di clock passeranno l'informazione di grandezza 2 alla 64esima.

La comunicazione parallela viene realizzata solitamente sui circuiti stampati per collegare la CPU alla memoria RAM, o alle schede aggiuntive che utilizzano molte risorse (BUS ISA, PCI, AGP).

Su una scheda madre si trovano un BUS indirizzi che, come dice la parola, serve ad indirizzare ogni singola risorsa collegata,
un BUS dati su cui vengono depositate e prelevate le informazioni
e un BUS di controllo che coordina lo scambio dati tra le parti coinvolte (ad esempio indica se scrivere o leggere una cella di memoria).


La comunicazione parallela è stata usata in passato per collegare stampanti (porta LPT - 25 poli) oppure hard disk (interfaccia IDE - 40 poli).

Attualmente viene usata ad esempio nelle macchine fotografiche ad alta risoluzione (full frame) per salvare velocemente le immagini sulla scheda (Compact Flash Card - High Speed). SSD BUS parallelo


Col perfezionamento dei componenti dedicati alla comunicazione, quasi tutte le connessioni parallele sono state sostituite da connessioni seriali.

Gli hard disk ormai utilizzano un'interfaccia seriale (SATA - Serial Advanced Technology Attachment), le stampanti tramite l'universale USB (Universal Serial Bus) permettendo di utilizzare cavetti super-flessibili con pochi conduttori.

Leggi tutto: