Come funziona e come è composto un PC (personal computer)


Premessa:

In Italia negli ultimi anni c’è stata una grande espansione del numero di utilizzatori di PC. Non tutti, però, hanno ben presente da cosa sia composto un PC e come funzioni l’integrazione dei vari componenti interni (hardware). Questa guida intende dare una spiegazione a chi è interessato a saperne un po’ di più, senza per questo entrare troppo nello specifico dell’argomento.

Apriamo il PC per capirne il contenuto:

Sei probabilmente abituato a vedere il PC dall'esterno e a utilizzarne solo il tasto di accensione, il masterizzatore/lettore CD/DVD e pochi altri elementi.
Quello che vedi in foto è il mio PC, che è contenuto in un case di tipo tower (torre). Il case è abbastanza capiente da poter contenere molti componenti aggiuntivi. La sua dimensione permette inoltre, come vedremo, di poterci lavorare più comodamente e di lasciare ai componenti elettrici adeguato respiro.
Grosso modo tutti i case si presentano similarmente:
i componenti come i lettori e i masterizzatori sono situati nella parte alta della torre, per poi scendere con i componenti da 3,5": floppy disk e hard disk (che esternamente non sono visibili).
Aprire un PC è operazione semplicissima, sul retro della torre ci sono comuni viti, svitate le quali è possibile smontare il lato a sinistra nell'immagine.

ATTENZIONE !
prima di aprire il PC scollegalo dalla rete elettrica.

I componenti interni del PC:

Scollega il PC dalla rete elettrica. Togli il fianco sinistro del case. Per evitare che scariche elettrostatiche possano danneggiare i componenti elettrici, per prima cosa tocca il telaio metallico del case. In questo modo scaricherai a terra eventuali differenze di potenziale tra te e il PC.
Quanto vedrai all'interno del tuo computer non sarà molto diverso da quello presente in questa foto, vediamo insieme di cosa si tratta:
  • il telaio metallico del case è la struttura sulla quale sono fissati gran parte dei componenti, in particolare quelli pesanti o che hanno bisogno di stabilità;
  • sullo sfondo, quella scheda grande, sulla quale sono applicati una discreta quantità di componenti elettrici e elettronici, si chiama scheda madre, o scheda principale (mainboard). Su essa sono applicati i più importanti componenti. La scheda madre è fissata sul telaio per mezzo di un certo numero di viti (6 o 8);
  • l'alimentatore, in alto a sinistra, ha un trasformatore di corrente che è in grado di distribuire la corrente elettrica al giusto voltaggio per ciascun componente, primo tra tutti la scheda madre. Dall'alimentatore partono numerosi cavi elettrici, che hanno connettori terminali univoci. Non è possibile applicare un connettore in modo errato, in quanto la forma del terminale di collegamento è diversa per ciascun utilizzatore;
  • sulla scheda madre sono applicati a sandwich 3 componenti importantissimi:
    • il processore (CPU), che è direttamente applicato sulla scheda madre. Il processore è il cuore del PC;
    • il dissipatore, che è applicato sopra la CPU e saldamente ancorato per mezzo di molle o scatti. Il dissipatore, che è di alluminio, svolge la funzione di raffreddare la CPU, che altrimenti raggiungerebbe temperature troppo elevate;
    • la ventola principale (ventola 1) è applicata al dissipatore per mezzo di viti e ha il compito di portare aria più fresca al dissipatore, in modo che quest'ultimo possa sottrarre calore alla CPU.
  • a fianco della CPU troviamo disposti in verticale gli slot per l'inserimento della memoria RAM. Abitualmente sono inseriti 1 o 2 banchi di RAM sulla scheda madre, ma è possibile espanderne la capacità occupando tutti e 4 gli slot;
  • al di sotto della CPU troviamo, disposta in orizzontale, la scheda video. Questo componente gestisce e controlla il funzionamento dei dati grafici del PC;
  • appena sotto la scheda video, sempre in orizzontale, ci sono una serie di attacchi del del tipo PCI e PCIE. Questi attacchi permettono di espandere la scheda madre con piccole schede quali: scheda video, scheda audio, scheda per aggiunta di porte USB, scheda di rete LAN. Lo standard PCIE è il più recente e gli attacchi sono molto più piccoli;
  • possono essere presenti ventole aggiuntive come quella sul lato sinistro dell'immagine, in alto. Questa ventola aggiuntiva aiuta la ventola 1 principale a tenere raffreddato l'interno del PC in modo da evitare surriscaldamenti e per far funzionare al meglio i componenti;
  • sul lato destro dell'immagine, cioè la parte frontale del computer, sono collocati tutti i drive e precisamente, dall'alto verso il basso:
    • masterizzatori o lettori di CD o DVD, con relativi vani per elementi aggiuntivi (che possono essere anche altri elementi dimensionalmente uguali, ma di diversa funzione);
    • floppy drive, ovvero il lettore / registratore dei floppy disk;
    • hard disk drive, cumunemente indicato con l'acronimo HDD, cioè il disco fisso dove sono salvati i dati permanenti. Anche qui sono disponibili alcuni vani per eventuali aggiunte di uno o più dischi fissi.
  • sul lato posteriore del computer è possibile aggiungere altri elementi, che possono essere collegati alla scheda madre attraverso gli slot PCI / PCIE, oppure attraverso cavi diretti. Nell'immagine è visibile un esempio di un'espansione di porte USB direttamente collegate alla scheda madre.

Sintetizziamo il funzionamento del personal computer (PC):

Il personal computer è una macchina costruita per svolgere funzioni e programmi, attraverso l'elaborazione matematica e logica. Affinchè il computer possa compiere i calcoli richiesti, è necessario che sia presente una memoria, cioè un luogo dove poter salvare temporaneamente i risultati dei calcoli in successione, prima di poter velocemente arrivare al risultato. Il PC è composto da una parte flessibile, cioè i software riprogrammabili, e una parte rigida, cioè l'hardware (gli elementi meccanici e elettrici contenuti nel case).
I calcoli sono svolti dalla CPU, il processore, seguendo schemi preimpostati, cioè i programmi, mentre la memoria utilizzata per il salvataggio temporaneo dei dati è la RAM.
Una seconda memoria, di tipo EEPROM, che prende il nome BIOS, è posta sulla scheda madre. Il BIOS è il luogo dove sono contenute le prime informazioni che specificano al computer cosa deve fare quando è avviato: informazioni dei componenti hardware e dei programmi, come il sistema operativo, nonchè i driver necessari per far funzionare alcune periferiche e altri componenti.
BIOS, CPU e RAM sono direttamente collegati alla scheda madre, al fine di velocizzarne il più possibile la comunicazione integrata.
La CPU talvolta si avvale di un coprocessore per svolgere i calcoli in modo più snello e di una memoria detta di cache. Quest'ultima permette una maggiore velocità di comunicazione rispetto alla memoria RAM, pertanto sarà utilizzata per parcheggiare calcoli e risultati principali e per non impegnare troppo la RAM.
Ovviamente, perchè un computer possa essere comandato e controllato da un essere umano, occorrono delle interfacce in grado di mettere in comunicazione macchina e uomo. Tastiera, mouse e monitor ne sono l'esempio più lampante, ma vi sono altre periferiche quali: microfono, cuffie, tavola grafica, porte infrarossi, porte di rete, modem... Con queste interfacce il PC è in grado di comunicare prima con l'uomo e poi con altre macchine, altri computer.
Al proprio interno il PC utilizza memorie di massa fisse, per l'archiviazione dei dati. Le memorie di massa, dette ROM in quanto stabili e non volatili, sono costituite dai dischi fissi, dai CD-ROM, dai DVD, dai floppy disk e comunque da qualsiasi tipo di memoria collegabile al PC.
Ci sono voluti diversi anni prima di arrivare a rendere standard i collegamenti e le comunicazioni tra i componenti, ma oggi ogni computer è un piccolo gioiello di tecnologia sul quale è possibile installare praticamente qualsiasi componenti di qualsiasi marca.

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