Hardware: CPU, memoria, periferiche
Nell'argomento precedente abbiamo distinto hardware e software. Ora apriamo virtualmente il case di un computer e osserviamo uno per uno i componenti che lo fanno funzionare.
La scheda madre (motherboard) è la tavola di circuiti su cui sono collegati tutti gli altri componenti: processore, memoria, schede di espansione e cavi di alimentazione. È lei a mettere in comunicazione ogni pezzo del computer.
Il processore (CPU) è il componente che esegue le istruzioni dei programmi. La sua velocità si misura in gigahertz (GHz): più GHz, più operazioni al secondo. I processori moderni hanno inoltre più core (nuclei): più unità di calcolo che lavorano in parallelo — un processore quad-core può eseguire quattro operazioni complesse contemporaneamente. I due produttori principali per PC sono Intel e AMD.
Un chip nato per una calcolatrice
Il primo microprocessore della storia, l'Intel 4004 (1971), non fu progettato per un computer: doveva servire per una calcolatrice da tavolo giapponese, la Busicom 141-PF. Oggi la stessa idea (un intero processore su un solo chip) è dentro ogni smartphone e computer.
Caccia all'hardware
Osservando la scheda madre e i componenti mostrati sopra (o un computer vero del laboratorio), individua e indica ad alta voce dove si trovano CPU, RAM e almeno due porte di comunicazione. In alternativa, apri le informazioni di sistema del tuo dispositivo e annota quali componenti hardware sono elencati.
La RAM (Random Access Memory) è la memoria di lavoro del computer: mentre un programma è aperto, i dati che sta usando vengono tenuti qui, pronti e velocissimi da leggere. Si misura in gigabyte (GB): più RAM ha un computer, più programmi può tenere aperti senza rallentare. È una memoria volatile: si svuota completamente quando il computer si spegne.
Il primo hard disk della storia
L'IBM 350 (1956) pesava quasi una tonnellata e conteneva appena 3,75 MB: meno di una singola foto scattata oggi con uno smartphone.
A differenza della RAM, le memorie di massa conservano i dati anche a computer spento. L'hard disk (HDD) registra i dati magneticamente su dischi rotanti (i "platter" visibili nella foto); è economico e capiente ma più lento e delicato, perché ha parti meccaniche in movimento. L'SSD (Solid State Drive) non ha parti meccaniche: usa chip di memoria, è molto più veloce e resistente, ma a parità di capacità costa di più. Oggi la maggior parte dei computer nuovi usa SSD, spesso affiancato da un HDD per lo spazio extra.
HDD vs SSD
L'HDD è più economico e capiente ma più lento (parti meccaniche). L'SSD è più veloce e resistente ma costa di più a parità di spazio. Per il sistema operativo conviene un SSD; per archiviare grandi quantità di file, un HDD può bastare.
Gigabyte e Terabyte
1 Gigabyte (GB) equivale a circa 1000 Megabyte. 1 Terabyte (TB) equivale a circa 1000 Gigabyte. Un film in alta definizione occupa circa 4-5 GB; un moderno SSD parte in genere da 256 GB.
L'alimentatore (PSU) trasforma la corrente elettrica di casa (220V alternata) nelle tensioni continue di cui i componenti hanno bisogno per funzionare. Si sceglie in base alla potenza, misurata in watt: componenti più esigenti, come una scheda video da gioco, richiedono un alimentatore più potente.
La scheda video (GPU) elabora le immagini da mostrare sullo schermo. Nei computer da ufficio è spesso integrata nel processore stesso; nei computer da gioco o per l'editing video si preferisce una scheda video dedicata, con memoria propria, molto più potente per i calcoli grafici.
La legge di Moore
Nel 1965 Gordon Moore, cofondatore di Intel, osservò che la potenza di calcolo dei computer raddoppia mediamente ogni due anni. Questa previsione, nota come "legge di Moore", si è avverata per decenni.
Le GPU non servono solo per giocare
Le schede video sono bravissime a fare molti piccoli calcoli in parallelo: la stessa capacità usata per disegnare migliaia di poligoni in un videogioco oggi viene sfruttata anche per addestrare i modelli di intelligenza artificiale, molto più velocemente di una normale CPU.
Infine, tutti questi componenti comunicano con l'esterno attraverso le periferiche: dispositivi di input come tastiera, mouse e microfono, e dispositivi di output come monitor, stampante e altoparlanti, collegati tramite le porte di comunicazione che abbiamo già incontrato.
Le porte di comunicazione
Le porte servono a collegare le periferiche alla scheda madre. Le più comuni oggi sono USB (dispositivi generici come chiavette e mouse), HDMI (video verso un monitor o TV) e il jack audio da 3,5mm (cuffie e casse).
Per riassumere in modo semplice, ecco a cosa serve ciascun componente in una sola riga:
- Scheda madre: collega tutti i pezzi tra loro
- CPU: esegue i calcoli e le istruzioni dei programmi
- RAM: memoria di lavoro veloce ma temporanea
- HDD/SSD: memoria permanente per salvare i dati
- Alimentatore: fornisce corrente a tutti i componenti
- GPU: elabora le immagini da mostrare a schermo
Progetta il tuo PC
In coppia, avete un budget fisso. Vi vengono proposte due configurazioni fittizie (una con più RAM e SSD, una con CPU più potente e HDD capiente): scegliete quale comprare per (a) uno studente che scrive tesi e naviga, (b) un videomaker che monta video. Motivate la scelta indicando quale componente conta di più per ciascun uso.
►VideoCome è fatto un computer e come funziona, tutti i componenti (PcPrimiPassi)
►VideoGuida ai componenti del PC: scheda madre, CPU, RAM e altro (Palestra Informatica)
►VideoRAM vs Hard Disk: la differenza spiegata facile (Palestra Informatica)Nel prossimo argomento vedremo come questi componenti sono organizzati secondo un modello preciso, valido fin dai primi computer: l'architettura di von Neumann.
Mettiti alla prova
1. Cosa fa la scheda madre?
Collega e mette in comunicazione tutti i componenti del computer.
2. In che unità si misura la velocità di un processore?
In gigahertz (GHz).
3. Perché la RAM si dice "volatile"?
Perché perde tutti i dati quando il computer viene spento.
4. Qual è la differenza principale tra HDD e SSD?
L'HDD ha parti meccaniche in movimento ed è più lento; l'SSD usa chip di memoria, non ha parti meccaniche ed è più veloce.
5. A cosa serve l'alimentatore?
Trasforma la corrente di casa nelle tensioni continue necessarie ai componenti del computer.
6. Quando conviene una scheda video dedicata invece di una integrata?
Per attività che richiedono molta potenza grafica, come videogiochi o editing video.
7. Vero o falso: più core ha un processore, meno operazioni può eseguire in parallelo.
Falso: più core significano più operazioni in parallelo, non meno.
8. Fai un esempio di periferica di input e uno di output.
Esempi di input: tastiera, mouse, microfono. Esempi di output: monitor, stampante, altoparlanti.
9. Che cos'è una GPU integrata, e in cosa differisce da una dedicata?
La GPU integrata fa parte del processore e basta per l'uso quotidiano; una GPU dedicata ha memoria propria ed è molto più potente per calcoli grafici intensi.
10. Perché su un computer moderno conviene installare il sistema operativo su un SSD piuttosto che su un HDD?
Perché l'SSD è molto più veloce nel leggere/scrivere dati, quindi il computer si avvia e risponde più rapidamente.