Sistemi lezione i - Presentazione - hardware

Sistemi Di Elaborazione
Dell’informazione
Dott. Antonio Calanducci

Lezione I: Presentazione corso
Hardware
Corso di Laurea in Scienze della Comunicazione
Anno accademico 2009/2010

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Orario delle Lezioni
• Mercoledì: 10:00 - 12:00

• Venerdì: 12:00 - 14:00

• Ricevimento:

- da deﬁnire (presso il Monastero)

- orario ricevimento online:

- martedì/giovedì: 15:30 - 17:30

- Skype: acaland

A. Calanducci - Sistemi: Lezione I - Catania, 19/03/2010 2

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Contatti

• e-mail: antonio.calanducci@ct.infn.it

• INFNCatania, Dipartimento di Fisica ed
Astronomia, Area grid, Via S.Soﬁa, 64
- previo appuntamento per e-mail

• Subject e-mail: [SISTEMI]


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Materiale didattico e avvisi
• Blog del corso:

http://s1stem1.wordpress.com

- Materiale didattico (slides lezioni)

- Avvisi

- Prenotazioni esami

- Eventuali approfondimenti e news


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http://s1stem1.wordpress.com

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- inserire il proprio indirizzo e-mail e click su
“Registrami”

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- click sul link di conferma

• Oppure aggiungere il feed RSS tra i propri preferiti


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Programma del corso
• http://s1stem1.wordpress.com/programma/

• Modulo A: Fondamenti di Informatica:

- Hardware: conoscere le parti di un computer,
periferiche, cablaggi e accessori.

- Software: Sistemi Operativi (Windows, Mac OS, Linux),
formati dei ﬁles, programmi di produttività e
multimediali.

- Internet: browsers, posta elettronica, forum, ﬁle
sharing, instant messaging

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Programma del corso
• Modulo B: Le applicazioni di Google

- Web, Maps e Earth, Gmail, Calendar, Documenti, Libri, Gruppi,
Talk, News, Wave

• Modulo C: ll Web 2.0

- Notizie 2.0 (Digg.com), Foto 2.0 (Flickr, Picasa), Musica 2.0
(Pandora, Last.FM), Video 2.0 (YouTube, Google Video, Hulu),
Sapere 2.0 (Wikipedia, Yahoo! Answers, Del.icio.us), Persone
2.0 (MySpace, Linkedin), Commercio 2.0 (eBay). Social
Networks. Aggregatori e feed RSS. Podcasts. Cenni di HTML
e CSS. Blogs: creazione, promozione, statistiche, guadagnare

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Modalità d’esame
• Due parti:

- Modulo A e Modulo B:

- domande a risposta multipla

- Modulo C:

- progetto: realizzare un blog 2.0

- discussione orale progetto e eventuali domande orali


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Materiale didattico
• Slides delle lezioni e materiale sul blog

• Libri consigliati (facoltativi):

- G.L.Rossetti - Elementi di informatica, Milano, McGraw Hill
– ISBN 883864359-8

- S.Romagnolo - Google – Apogeo, ISBN 9788850325443

- Alberto D’Ottavi – Web 2.0 Le meraviglie della nuova
Internet – http://www.scribd.com/doc/2960860/Web-20-Il-
libro-Gratis

- S.Gardner, S.Birley – Blog per negati, Milano, Oscar
Mondadori, ISBN 978-88-04-58938-9

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ANY QUESTIONS?


Modulo A
Fondamenti di informatica
Hardware: conoscere le parti di un computer,
periferiche, accessori e cablaggi

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Tipi di computer (o elaboratori)

•Workstation
•Supercomputer
• Mainframe •Network Computer
(Server)

• Portatili (Notebook
•Netbook
o Laptop)
•Personal Computer (PC) •Palmari o Personal
Digital Assistant (PDA)
A. Calanducci - Sistemi: Lezione I - Catania, 19/03/2010

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Hardware / Software
 Hardware: Dall’inglese hard (duro) e
ware (manufatto, oggetto), indica la
parte ﬁsica di un computer, ovvero
tutte quelle parti magnetiche, ottiche,
meccaniche ed elettroniche che ne
consentono il funzionamento

 Software: indica l'insieme dei
programmi (o uno solo di questi) in
grado di funzionare su un elaboratore.

A. Calanducci - Sistemi: Lezione I - Catania, 19/03/2010 4/45

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Schema a blocchi di un elaboratore
Memoria
centrale
BUS

Unità di Unità di
input output
CPU


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Unità centrale di elaborazione (CPU)
 CPU (Central Processing Unit)

 Esegue le istruzioni dei
programmi in memoria e
coordinate tutte le attività

 E’ costituita da:
 La velocità si misura
 ALU (Arithmetic Logic Unit)
in (Mhz)Ghz
 FPU (Floating Point Unit)
 CU (Control Unit)
 Registri
 Cache (conserva le informazioni più
frequentemente utilizzate)


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Microprocessore (o processore)
• E’ l’implementazione ﬁsica di una CPU
• Oggi si parla di microprocessori multicore (dual core, quad core, 6-
core)
• Famiglie di microprocessori

- Intel-based (intel compatibili):
- Intel: 8086, Celeron, Pentium, Pentium II/III/4, Core Duo, Core 2
Duo, Core i5, Core i7, Xeon, Itanium
- AMD: K6, Duron, Athlon XP/64/II, Sempron, Turion, Phenom X3/
X4/II, Opteron
- PowerPC-based:
G3, G4, G5, Cell(PS3), IBM Broadway (Wii)
-
- ARM-based: Strong ARM, Intel PXA2xx

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Scegliere un processore
• Numero di core fisici
• Velocità di clock (espressa in Ghz)
• Velocità del Front Side Bus FSB (espressa in Mhz)
- indica la velocità con cui comunica con la memoria
• TDP (Thermal Design Power)
• Quantità di memoria cache (L1/L2/L3)
• Esempi di specifiche
- http://www.intel.com/cd/products/services/emea/ita/processors/corei3/specifications/437316.htm

- http://www.intel.com/cd/products/services/emea/ita/processors/pentium_dual-core/specifications/358265.htm
- http://www.amd.com/it/products/desktop/processors/phenom/Pages/AMD-phenom-processor-model-numbers-feature-
comparison.aspx


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Memorie
 ROM (Read Only Memory)

 RAM (Random Access Memory)

 Memorie di massa


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Le RAM
• Random Access Memory (RAM) o memoria ad
accesso casuale
• conserva le informazioni per un certo periodo di
tempo (memoria volatile)
• Tipi di RAM attuali:
- (SDR) SDRAM, DDR, DDR2, DDR3, SODIMM
(notebook)
• Caratteristiche:
- capacità: 128/256/512MB, 1/2/4/8 GB
- velocità: 400/533/667/800/1066/1333/1600 Mhz


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Memoria Cache
• Memoria intermedia (tra CPU e memoria centrale RAM)

• migliora le prestazioni di un computer, conservando le
informazioni (dati e istruzioni) a cui la CPU accede più
frequentemente (buffer) o le prossime informazioni

• in genere interna o esterna ad un processore (più livelli:
L1/L2/L3), ma sempre nello stesso package ﬁsico

• molto più veloce (e costosa) della RAM

• dimensioni dell’ordine dei KB/qualche MB (1-6 MB)

• presente anche sugli hard disks

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Unità di misura
Binario Decimale
 2 valori (0 1)  10 valori (0 1 2 3 4 5 6 7 8 9)
 Multipli  Multipli
 2^2 (4)  10^2 (100) etto(h)

 2^3 (8)

 2^10(1024) Kilo[K]  10^3 (1000) kilo[k]
 2^20(1024K) Mega[M]  10^6(1000K) Mega[M]

 2^30(1024M) Giga[G]  10^9(1000M) Giga[G]

 2^40(1024G) Tera[T]  10^12(1000G) Tera[T]

 2^50(1024T) Peta[P]  10^15(1000T) Peta[P]


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bit e Byte
• bit
(binary digit): unità di misura dell’informazione,
quantità minima per rappresentare solo due valori (0 1)
• Byte(8 bits): quantità di informazione per
rappresentare 256 valori diversi (2^8 = 256)
• Problema con i multipli:
- ad es: 10MB (megabytes) sono 2^20 Bytes o 10^6
Bytes???
- risposta: dipende dal contesto (convenzione)
- sistema binario usato per dimensione ﬁle/memorie
RAM
- sistema decimale per dimensione memorie di massa

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Codificare in binario
• Sistema binario: due simboli 0 e 1
- con 1 bit possiamo codificare 2 soli valori:
- 0,1
- con 2 bit possiamo codificare 4 valori:
- 00, 01, 10, 11
- con 3 bit possiamo codificare 8 valori
- 000, 001, 010, 011,100,101,110,111
- con 4 bit possiamo codificare 16 valori
- 0000,
0001,0010,0011,0100,0101,0110,0111,1000,1001,1010,101
1,1100,1101,1110,1111
- con n bit possiamo codificare 2^n valori

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Il codice ASCII
• America Standard Code
for Information
Interchange (ASCII)
• sistema di codiﬁca dei
caratteri a 8 bit (2^8=256
caratteri diversi) o 1 Byte
•1 carattere = 1 Byte
- Es: per memorizzare la
parola “Sistemi”,
necessari 7 Bytes


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Esercizio: quanti caratteri in un CD?
 Un CD-R vuoto può memorizzare 700 MB

 Un documento da 1 MB contiene 2^20 Bytes =
1,048,576 Bytes = 1,048,576 caratteri

 risposta sbagliata: 700 MB = 700 x 1,048,576 Bytes =
734,003,200 caratteri

 I produttori di memorie di massa hanno deciso di
usare 1 Megabyte= 10^6 Bytes

 700 Mb = 700 x 1,000,000 = 700,000,000 Bytes

 risposta giusta: 700 milioni di caratteri

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Convertire da binario a decimale
• numeriamo i bit da 0 a n, contando da destra verso
sinistra:
- 0 1 0 1 1 1 0 (numero binario che vogliamo convertire)
- 6 5 4 3 2 1 0 (con sotto la “posizione” di ogni bit)
• ogni “posizione” è l’esponente di una potenza la cui
base è 2 (perchè usiamo il sistema binario):
- 2^6 2^5 2^4 2^3 2^2 2^1 2^0
• moltiplichiamo ogni bit per la corrispondente potenza
- 0x 2^6 1x 2^5 0x2^4 1x2^3 1x2^2 1x2^1 0x2^0
-0 32 0 8 4 2 0
• sommiamo i risultati
- 0+32+0+8+4+2+0 = 46


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Memorie di massa (o secondaria)
Tipo Immagine Capacità Velocità Costo Diffusione

Floppy disk 1,44Mb 484Kb/s Basso In Diminuzione

CD-ROM 700MB 7 MB/s Basso Ampia

USB-key 1~32 GB ~10 MB/s Basso Ampia

DVD-ROM 4,7 GB 20 MB/s Basso Ampia

Dischi ﬁssi
80~1,5 TB ~150MB/s Medio Totale
interni

Dischi ﬁssi
80~1,5 TB ~50MB/s Medio Ampia
esterni


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Hard disk
 detto anche disco ﬁsso/disco rigido, spesso indicato con
HDD (Hard Disk Drive)

 è la più comune memoria di massa che utilizza uno o più
dischi magnetici per archiviare i dati

 Generalmente formato da più piatti e testine (il doppio)


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Hard disk
•I dischi sono organizzati logicamente in:

- tracce concentrice

- settori: è una fetta di disco

- blocchi: interesezione tra tracce e blocchi

• Formattare un disco, signiﬁca suddividere il disco in
tracce e settori (quindi in blocchi)


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Lettura/scrittura su disco
• La testina deve raggiungere il blocco desiderato:
- la testina si sposta radialmente per raggiungere la
traccia contenente il blocco (seek time)
- la testina aspetta che il settore che contiene il blocco
gli passi sotto (latency time)
- la testina legge il blocco (transfer time)
• Caratteristiche importanti per scegliere un disco:
- Velocità di rotazione (RPM: Rotate Per Minute)
- Dimensione della cache (8/16/32Mb)
- Capacità (250/500/640GB/1/1,5/2TB)
- Interfaccia: Serial ATA (SATA), Parallel ATA (PATA)

Dischi ottici
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• CD - Compact Disk:
- CD-ROM e CD-Audio - sola lettura
- CD-R (Recordable): scrivibile una volta
- CD-RW (Rewritable): Riscrivibile più volte
- Capacità: 700 MB
• DVD - Digital Versatile Disk
- DVD-ROM - Sola lettura
- DVD-R (Recordable): scrivibili una volta
- DVD-RW (Rewritable): riscrivibile più volte
- Capacità: 4,7Gb, 8,4Gb (Dual Layer)

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Dischi ottici
• Blue-Ray Disc (BD):
- BD-ROM: sola lettura
- BD-R e BD-RW
- proposto dalla Sony nel 2002
- usato per video fullHD (1920x1080) e PS3
- 25 Gb, 50 Gb (Dual Layer)
• HD-DVD: High Deﬁnition Digital Versatile Disc
- proposto da Toshiba, Nec, Sanyo, Microsoft
- HD DVD-ROM, HD DVD-R, HD DVD-RW, come sopra
- 15 GB, 30 Gb (Dual Layer)
- usato per video fullHD

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Dischi a stato solido
• basati sulle memorie ﬂash:

- USB Pendrive, Secure Digital (SD), Compact Flash,
Sony Memory Stick, xD

• SSD: Solid State Disc

- sono il futuro

- Pro: tempi di accesso bassissimi (nessuna parte in
movimento)

- Contro: costi elevati, posso essere riscritti un certo
numero di volte (milioni)

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Nastri magnetici
• Venivano utilizzati nei primi calcolatori e mainframe
• Ancora oggi utilizzati per effettuare i backup
• Pro:

- basso costo
- grande capacità di archiviazione
• Contro:

- accesso sequenziale

- lentezza


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Gerarchie memorie


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Prestazioni di un sistema
Sono inﬂuenzate da:
 Velocità del processore o CPU [Ghz]
 Quantità di memoria Cache [MB]
 Numero di Core

 Quantità di memoria centrale RAM [GB]
 Velocità del BUS (CPU-RAM) [MHz]
 Velocità dell'hard disk [Giri/sec] e sua capacità
[GB]

Dispositivi di Input/Output
o
Periferiche
• permettono di realizzare l’interazione uomo/
macchina
• consentire l’ingresso e l’uscita delle informazioni
elaborate

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Periferiche di input
• Input (dall’inglese to input=immettere)

• Sono quei dispositivi che consento l’immissione di
dati o informazioni in un elaboratore

• Le più usate: tastiera e mouse


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Altre periferiche di input

Puntamento
Touchpad e trackball Giochi
Produttività Joystick e Joypad
Lettore di codici a barre

Creatività Intrattenimento
Tavoletta graﬁca Fotocamere e
Creatività videocamere digitali Intrattenimento
Scanner Web cam


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Periferiche di output
• Output (dall’inglese to output=mettere fuori)

• Sono quelle periferiche che permettono di ottenere il
risultato di un’elaborazione di un calcolatore

• Esempi:

- Monitor

- Stampanti

- Dispositivi audio


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Monitor
• Tipologie:
- LCD (Liquid Crystal Display)
- Tubo Catodico (CRT: Cathod-Ray Tube))
- Plasma
• Caratteristiche salienti
- risoluzione (es: 1024x768, 1920x1080, etc)
- si misura in pixel (picture element: unità puntiforme di
un’immagine sullo schermo)
- dot pitch: misura la distaza tra il centro di due pixel
adiacenti (minore la distanza, maggiore la nitidezza)
- dimensione ﬁsica: diagonale in pollici (inch)
- profondità di colore: 256 colori, 16 milioni di colori
- tipo di ingresso: DVI (digitale), VGA/D-Sub (analogico)


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Stampanti
• Tecnologie:

- Matrice di aghi

- Getto d’inchiostro

- Laser/LED

- Termiche

- Plotter


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Periferiche di input-output
• Sonoquei dispositivi che offrono la possibilità sia di
immettere dati nel calcolatore, che visualizzare le
elaborazioni

Disco rigido
(Hard Disk)

Masterizzatore

Multifunzione
(Scanner-Stampante-Fax)

Modem analogico


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Scheda video
• Scheda video: componente che ha il compito di
generare un segnale elettrico che possa essere
mostrato a display
- “da la corrente per far accendere i pixel”
- quelle di nuova generazione contengono una GPU
(Graphics Processing Unit) per l’elaborazione in loco di
immagini 3D (accelerazione 3D) o rendering video
• Caratteristiche rilevanti:
- Bus di connessione: PCI, AGP, PCI-Express
- Quantità di memoria on-board (ordine MB/GB)
- Tipo di uscita video: VGA (D-sub), DVI, S-Video, HDMI
- Eventuali ingressi video per registrazioni da fonti
analogiche (video camera/TV) o digitali (ﬁrewire)

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Scheda audio
• dispositivoche si occupa di convertire un ﬂusso
audio digitale in un segnale analogico da poter
riprodurre in un set di altoparlanti
• in
grado di ricevere input (da microfoni o strumenti
musicali) da trasformare in digitale ed inviare alla CPU
• Caratteristiche salienti:
- numero di canali di input/output
- frequenza di campionamento (44/96 Khz)
- risoluzione dei campioni (16bit/24bit)
• La più famosa: Creative SoundBlaster

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Scheda madre
• Scheda madre o Motherboard o Mainboard (MB):
- raccoglie tutte la cirtuiteria elettronica di interfaccia tra
i vari componenti di un computer (CPU, Memoria,
dischi) e:
- bus di espansione
- interfaccie (porte)
verso l’esterno


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Struttura di un computer
CPU
RAM Scheda
di Rete

Scheda
Madre
Lettore
Memory Card
Webcam

Hard Disk
Scheda video

Scheda audio

CD-ROM

Tastiera
Floppy
Monitor Casse Audio Stampante


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Bus di espansione
• Consentedi aggiungere nuove schede/periferiche per
espandere le capacità di un elaboratore

- AGP, PCI, PCI-Express

Scheda video AGP

Bus AGP
Bus PCI

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Porte di I/O
• Interfacce per connettersi con il mondo esterno:

- PS/2, USB, Firewire, e-SATA


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Esercizio
• Scopriamoquali sono le componenti del nostro
computer o laptop

- MS System Information (Programmi->Accessori-
>Utilityà di sistema)

- CPU-Z (http://www.cpuid.com/cpuz.php)

- Sandra (http://www.sisoftware.net/)

• Conﬁguriamo un computer su uno store online

• Cerchiamoun volantino dei centri commerciali e
guardiamo le speciﬁche di un notebook o un computer

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Porte di espansione: USB
• USB (Universal Serial Bus)
- usato per:
- stampanti, macchine fotograﬁche, cellulari,
lettori mp3, iPod, lettori di schede, hard
disk esterni, joystick, scanner, cufﬁe digitali,
schede audio, tastiere, mouse
- due versioni:
- USB 1.1: velocità 12 Mbit/sec
- USB 2.0: 480 Mbit/sec
- fornisce corrente (500mA, +5V)
- diversi connettori (A,B, mini, micro)
- si espande il numero di porte con gli
hub

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Porte di espansione: FireWire
• FireWire
- di proprietà di Apple inc.
- Sony lo chiama iLink
- usato per:
- connessione tra Macintosh, hard disk
esterni, videocamere digitali, schede audio
professionali,
- due versioni:
- FireWire 400: 400Mbit/sec
- FireWire 800: 800Mbit/sec
- fornisce corrente
- più veloce e meno CPU-intensive di
USB

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Connettori video
• VGA: connessione analogica per display

• DVI: connessione digitale per display

• HDMI: connessione multimediale audio/
video per TV LCD/Plasma

• S-Video/RCA: connessione video analogica
per TV

• Component:analogico ma con
“componenti” separate


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Connettori audio
• Ingresso/uscita analogica:

- RCA, jack (6,3mm) e mini jack(3,5mm)

- mono, stereo, tricanale

• Ingresso/uscita digitale (SP/DIF):

- Sony/Philips Digital Interface Format

- coassiale

- ottica

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Porte di espansione: varie
• e-SATA: external SATA, per Box HD esterni, stessa
velocità di un HD interno

• PS/2: vecchie tastiere e mouse

• Seriale
(RS-232): modem analogici, programmazione
apparecchi (decoder)

• Parallela: vecchie stampanti

• Ethernet: connessione a rete LAN (ne riparleremo)


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Summary

• Hardware:

- componenti principali (CPU, Memorie, Dischi)

- Periferiche di input/output

- Porte di espansioni e cablaggi


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Approfondimenti

• http://www.csiaf.uniﬁ.it/online/principi/index.html

• Wikipedia (http://it.wikipedia.org)


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