Come è fatto un computer?

I Componenti di un computer:

Un pc è costituito da vari componenti, indispensabili o meno. L’elenco delle operazioni da seguire (in questo ordine per maggiore comodità!!) per il montaggio di un pc completo, che vedremo in dettaglio, è il seguente:

-Montare l’alimentatore
-Montare le periferiche (hard disk – cd rom)
-Montare la scheda madre
-Montare il processore
-Montare il dissipatore
-Montare la memoria ram
-Montare scheda video e schede PCI ed eventuali porte USB 2.0
-Connettere i vari cavi dell’alimentatore alla scheda madre e alle periferiche, connettere il cavetto della ventola del dissipatore e il cavetto del pulsante di accensione sulla scheda madre, connettere i vari cavi EIDE alle periferiche
-Connettere il monitor alla scheda video, mouse e tastiera alle porte ps2, alimentatore alla corrente e accendere.

Scheda madre + Processore + Dissipatore

E’ il cuore del computer… sulla scheda madre trova alloggiamento il processore (cpu), che esegue tutti i calcoli, su di esso va montato l’apposito dissipatore, cioè la ventola che butta fuori il calore della cpu. Se non ci fosse, il processore brucerebbe entro pochi secondi.

Alimentatore

Trasforma la corrente alternata di casa in continua evitando gli sbalzi di corrente: è un componente fondamentale, la sua potenza (in Watt) deve essere necessaria per dare corrente a tutti i dispositivi collegati al pc.  Gli alimentatori possono essere di vari tipi, AT, ATX, ATX12V e BTX (nuovo standard Intel)…. devono essere scelti in relazione al tipo di case, il quale a sua volta potrà essere AT, ATX, BTX… (variano un po’le dimensioni… inoltre a loro volta possono essere Tower o MiniTower, varia lo spazio disponibile per le periferiche, con un Minitower si possono mettere tranquillamente un floppy, due hard disk e due lettori Cd/Dvd), mentre l’alimentatore ATX12V ha le specifiche di dimensioni di un ATX ma ha in più un connettore per l’alimentazione supplementare richiesta dalle schede madri pentium 4, assente negli altri alimentatori. Lo standard attuale è ATX, AT è oramai vecchio e superato. Intel ha varato dal 2004 lo standard BTX per schede madri Intel.

Ogni alimentatore ha varie potenze, 300, 350, 400 o 450 watt sono le più comuni, lo standard ora è 350 watt e basta tranquillamente per un pc con annessi e connessi vari.. qui sotto una tabellina con le varie caratteristiche di consumo medio dei componenti principali di un pc:

Componente

Consumo

AMD Athlon

70 W

Pentium 3

38 W

Pentium 4

70 W

Scheda Madre

30-40W

Memoria

8 W per 128 mega

Lettore CD, CD-RW, DVD

10-25 W

Floppy

5 W

Hard Disk 7200 rpm

10-20 W

Hard Disk 10000 rpm

20-40 W

Scheda Video AGP

30-40 W

Scheda di Rete

5 W

Scheda PCI

10 W

Stampante

5-10 W

Scanner

4-10 W

Una volta montato l’alimentatore nell’apposito vano nel case, che è la prima cosa da fare quando si monta un pc (a meno che l’alimentatore non fosse già montato nel case), vanno montate le periferiche e quindi la scheda madre. Poi si deve collegare ad essa e alle periferiche varie l’alimentatore (prima di attaccarlo alla corrente, chiaramente!) attraverso i diversi fili con connettori vari e differenti tra loro che si diramano dall’alimentatore:

Connettore di alimentazione per la scheda madre, ce n’è uno solo logicamente…

Il tipico schema dei pin del connettore per scheda madre è questo:

Pin

Colore del filo

Segnale

1

Arancione

+3,3VDC

2

Arancione

+3,3VDC

3

Nero

COM

4

Rosso

+5VDC

5

Nero

COM

6

Rosso

+5VDC

7

Nero

COM

8

Grigio

PWR_OK

9

Viola

+5VSB

10

Giallo

+12VDC

11

Arancione

+3,3VDC

12

Blu

-12VDC

13

Nero

COM

14

Verde

PS_ON#

15

Nero

COM

16

Nero

COM

17

Nero

COM

18

Reserved

19

Rosso

+5VDC

20

Rosso

+5VDC

Connettore di potenza ausiliario eventuale

Pin

Colore del Filo

Segnale

1-3

Nero

COM

4

Arancione

+3,3VDC

5

Arancione

+3,3VDC

6

Rosso

+5VDC

Connettore Molex per periferiche Hard disk, Cd rom e Masterizzatori, sono in numero variabile, in genere almeno 4

Pin

Colore del Filo

Segnale

1

Giallo

+12VDC

2

Nero

COM

3

Nero

COM

4

Rosso

+5VDC

Connettore per floppy disk, in genere due

Pin

Colore del Filo

Segnale

1

Rosso

+5VDC

2

Nero

COM

3

Nero

COM

4

Giallo

+12VDC

Questi connettori vanno inseriti nelle prese apposite nel retro delle periferiche e sulla scheda madre, hanno un unico verso di inserimento, non ci si sbaglia… non importa l’ordine in cui li si connette alle periferiche, l’importante è che a ogni hard disk-cd rom arrivi un connettore di corrente.

Colore Segnale Pin Pin Segnale Colore
+3.3 V 1 13 +3.3 V sense
+3.3 V 2 14 -12 V
Massa 3 15 Massa
+5 V 4 16 Abilitazione
Massa 5 17 Massa
+5 V 6 18 Massa
Massa 7 19 Massa
Power good 8 20 -5 V
+5 V standby 9 21 +5 V
+12 V 10 22 +5 V
+12 V 11 23 +5 V
+3.3 V 12 24 Massa

Scheda video

I dati video elaborati dalla cpu passano alla scheda video, che ne permette la visualizzazione sul monitor… ora lo standard di schede video è l’AGP 8x, che deve essere supportato dalla scheda madre (la scheda madre insomma deve avere lo slot AGP 8x) seguito dal nuovo standard PCI Express. Nelle schede video sono già integrati i chip per l’accelerazione grafica… per la scelta della scheda video migliore per i vostri usi vi rimando a qualche sito specializzato che faccia comparative tra le varie marche e modelli, diciamo soltanto che con una comune scheda video da 128 mega si ottengono già buoni risultati con programmi che richiedono una grafica 3D… ma averne di più è sempre meglio :o)

Memoria Ram

I dati passano dall’hard disk alla memoria alla cpu e viceversa.

Hard Disk, periferiche PCI, periferiche Cd Rom, Dvd, masterizzatori, floppy disk….

Tastiera + Mouse

C’è bisogno di parlarne??

Monitor

Vabbè, i monitor si dividono (in poche parole…) in flat e non… i pollici danno le dimensioni dello schermo (consiglio un bel 17″ ), controllare al momento dell’acquisto magari anche il dot pitch, cioè la dimensione dei pixel, minore è meglio è (0,25 è un ottimo valore di dot pitch) e che abbia una buona schermatura.

Varie

Ulteriori schede e periferiche possono essere schede Tv, schede sonore (che oramai sono integrate nelle schede madri), schede di rete per la creazione di una rete tra due pc, stampanti e scanner, e svariati dispositivi usb.

La scheda madre

La scheda madre è una delle componenti fondamentali di un pc. Su di essa trovano alloggiamento il processore, la scheda video, eventuale controller Raid – vedi a tal proposito la modalità Raid – la memoria e le varie schede PCI (cioè per esempio il modem interno, una eventuale scheda di rete, la scheda tv, la scheda sonora, anche se adesso è già integrata nelle schede madri…). Lo standard attualmente più diffuso delle schede madri è l’ATX, a differenza dell’AT precedente… una scheda madre ATX sarà installabile in case di tipo ATX, altrimenti non troverà gli appositi fori per le viti se il case non ha questo standard ma uno più vecchio. Il nuovo standard per schede madri Intel invece è BTX, che sarà disponibile in tre formati diversi a seconda del numero di slot presenti sulla scheda madre (1, 4 o 7).

Dopo avere installato l’alimentatore (e le periferiche, è indifferente se le si monta prima o dopo) si deve fissare la scheda madre con le viti (presenti nella confezione) all’interno del case, dopo si potranno fare tutte le altre operazioni… oppure si può montare prima il processore con relativo dissipatore e i cavi EIDE o serial ATA (vedi dopo), usando come tappetino da mettere sotto la scheda il tappetino gommoso antistatico che è incluso nella confezione della scheda madre, e infine installarla. Le schede PCI e la scheda video vanno montate sempre dopo aver installato la scheda madre nel case. In ogni caso maneggiatela con attenzione, prendetela solo dai bordi toccando i circuiti meno che potete, se montate il processore prima di avvitarla nel case tenetela appoggiata sul tappetino antistatico presente nella confezione di vendita. per evitare che si danneggino i piedini sottostanti della scheda!

Qui sotto riporto lo schema di una scheda madre della Gigabyte ( www.gigabyte.com.tw ). Lo schema varia da modello a modello, ma le componenti sono sempre le stesse. In questa scheda non sono presenti slot PCI Express o Serial ATA.

Innanzitutto prima dell’acquisto di una scheda madre bisogna informarsi se questa supporta il tipo di processore che si desidera installarvi sopra… i processori più comuni sono i Pentium 4, gli AMD (Athlon o Athlon Xp), i Celeron (versione economica pentium) i Duron e i Sempron (versioni economiche dell’athlon)… il fatto che un scheda madre supporti l’uno o l’altro tipo di processore dipende dal tipo di chipset presente. Il chipset è il componente principale della scheda madre, è diviso in due parti Northbridge e Southbridge, al Southbridge arrivano le informazioni dalle periferiche (Hard Disk, lettori Cd, stampanti, porte Com A e B, parallele, porte USB…) e le trasferisce al Northbridge, che le elabora e le invia al processore e alla memoria e viceversa. [Negli Athlon 64 il NorthBidge è integrato nel processore].

Nello schema sopra riportato, il chipset si trova sotto al Socket A (1) che è l’alloggiamento per processori AMD, installato sotto alla ventola con scritto 8x. Dal chipset dipende anche la quantità di Ram totale gestibile dalla scheda madre, la frequenza massima della ram e la massima frequenza del processore che si può installare. E’ sempre opportuno cercare sul sito del produttore le informazioni dettagliate sulle specifiche tecniche, per evitare incompatibilità.

Dando uno sguardo allo schema, vediamo le parti che ci interessano della scheda madre:

Il Socket (1) è l’alloggiamento del processore, presenta una serie di forellini in cui trovano alloggiamento gli altrettanti piedini del processore. Come si nota, mancano i fori negli angoli in alto a destra e sinistra, in questo modo non ci si può sbagliare verso quando si colloca il processore. Sulla destra del Socket c’è una levetta (2): tenetela sollevata quando mettete il processore in sede (basta appoggiarlo), quindi abbassatela per bloccarlo in sede. Se il processore ha qualche piedino storto, cercate con la massima delicatezza di raddrizzarlo con una pinzetta senza forzarne la entrata nel Socket. Una guida più dettagliata sul montaggio del processore la trovate in questo articolo.

A seconda del Socket presente sulla scheda madre, potrete inserivi un processore oppure un altro. Ecco di seguito una tabella con alcuni esempi di socket e processori supportati:

Socket

Processori suppportati

Frequenze

Socket 370 FCPGA

Celeron – Pentium 3

400/1400

Socket 462 (detto Socket A)

Athlon – Athlon Xp – Duron – Sempron

1400+/3200+

Socket 423

Celeron – Pentium 4

1300/2000

Socket 478

Celeron – Pentium 4

1600/3200

Socket Lga775

Pentium 4 (Prescott)

2800/3800

Socket 754 e 939

Athlon 64

2800+/4000+

Per gli AMD la frequenza riportata non è la reale, ma la stima rispetto alla frequenza dei Pentium. Così un AMD Athlon 2100+ pur avendo frequenza 1740 Mhz sarà stimato per essere comparabile a un Pentium 4 2100 Mhz.

A seconda del processore installato si deve modificare il CPU Clock, la velocità in frequenza del bus di sistema: nello schema della gigabyte vedete, di fianco alla pila tonda,  indicati con SW1 due interruttorini, che si possono mettere entrambi in posizione On, entrambi in OFF oppure uno in On e uno in OFF: a seconda di come sono impostate, la frequenza  può essere variata, impostarla a seconda delle caratteristiche del processore montato  e seguendo le istruzioni del manuale della scheda madre, visto che la posizione e lo schema degli interruttori varia da produttore a produttore.. (vedi nelle specifiche della scheda madre che si intende acquistare la ‘velocità del bus di sistema‘ (FSB). La frequenza del processore si calcola moltiplicando la frequenza del bus per un numero interno del processore chiamato moltiplicatore. A partire dalla FSB della scheda madre, si ricava tramite il moltiplicatore la frequenza del processore: una cpu a 1.000 MHz per esempio può avere un moltiplicatore interno 10x e operare a frequenza di bus di 100 MHz (10 per 100 = 1000) oppure se il moltiplicatore è 7,5x deve operare su bus a 133 MHz (7,5 x 133 = 1.000).

In molte schede madri si necessita invece di effettuare questo settaggio via bios e non via jumpers.

A destra (3) ci sono gli alloggiamenti per le schede di memoria Ram, le schede vanno inserite a partire dallo slot contrassegnato sulla scheda madre con DDR1 in questo caso.

In 4 invece si trovano i connettori (che sporgeranno sul retro del pc) delle porte ps2 (quei due connettori tondi viola e verde, che sono rispettivamente per la tastiera e per il mouse, che vedete in foto qua sotto), le porte seriali e parallele, le porte USB e i tre jack audio rosa verde e azzurro che sono presenti se la scheda audio è integrata nella scheda madre (come oramai in tutte quante…). Nella foto sottostante vedete anche il retro del case, si nota la presa di alimentazione dell’alimentatore a sinistra, sotto la quale c’è la cosiddetta ‘mascherina’ o frontalino: se le feritoie del frontalino in dotazione al case non corrispondono alle porte ps2, seriali eccetera della scheda madre come disposizione, rimuovere il frontalino (non è fissato) e comprarne uno corrispondente a queste (si può trovare in tutti i negozi di informatica e ricambi per pc). L’unica funzione del frontalino è di non fare entrare la polvere dentro al case…

In 5 invece c’è il connettore su cui va attaccato il cavo di alimentazione, che arriva dall’alimentatore: anche questo connettore ha solo un verso di inserimento, quindi non ci si sbaglia…

In 6 invece c’è lo slot AGP 8x in cui va inserita la scheda video (può essere una scheda video anche AGP 4x, ma non vale il contrario): da notare sulla destra dello slot una specie di pulsantino, che va tirato verso l’esterno quando si inserisce la scheda e poi rilasciato per bloccarla in sede. Lo slot ha un taglio che fa in modo che la scheda si possa inserire solo in un modo. La scheda dovrebbe entrare senza incontrare eccessive resistenze, in ogni caso spingere con delicatezza! (Questo vale anche per tutte le altre schede….)

Il nuovo standard di slot per schede video, che sostituirà presto anche gli altri slot PCI, è il PCI Express.

In 7 gli slot PCI, in cui potete inserire eventuali modem interno, schede di rete, schede sonore, schede tv e chi più ne ha più ne metta.

In 8 ci sono i due connettori EIDE: IDE1 e IDE2, detti rispettivamente Primary e Secondary, che presentano due file di spuntoncini (un po’ come il processore…). Su essi vanno inseriti gli appositi cavi EIDE (nella foto in basso la scheda madre ha uno schema un po’ diverso, ma si notano comunque i grigi cavi EIDE) che vanno alle periferiche Cd e Hard Disk. Inoltre a destra degli slot per le schede di memoria, sopra la pila tonda (battery, che serve per l’orologio del computer) si trova l’analogo connettore per il floppy. Il computer si può avviare anche se manca uno dei cavi IDE1 o 2 (purchè l’hard disk sia attaccato a quello collegato!), ma non se manca il cavo che va al floppy!! Ogni cavo EIDE ha tre connettori neri, due alle estremità e uno in mezzo al cavo, che presentano due file di fori. Si deve attaccare alla scheda madre uno dei due connettori che si trovano alle estremità (non c’è modo di sbagliarsi ad inserirlo, ha un unico verso di entrata grazie ad un piedino mancante che permette di infilarlo in un modo solo). Gli altri possono essere collegati a una periferica (hard disk o lettore cd). Il connettore che si trova sul cavo EIDE alla estremità opposta rispetto a quello che si è inserito nella scheda madre è detto master, l’altro (che sta in mezzo ai due) è detto slave. Consiglio di collegare l’Hard Disk in Primary-master, mentre sul cavo in Secondary mettere in master il masterizzatore e in slave l’eventuale lettore Cd o Dvd. Questo se non intendete fare la masterizzazione ‘al volo’, cioè da cd a masterizzatore direttamente. Se invece intendete fare masterizzazione da cd a masterizzatore direttamente (senza passare per copia su hard disk) è necessario mettere il masterizzatore in secondary-master e il lettore cd in primary-slave [in primary-master dovrebbe esserci l’hard disk!!]. Se si attacca una periferica in master, si può comunque fare in modo che sia vista come slave: basta impostare (sul retro della periferica) il pin su ‘slave’. Viceversa se si mette una periferica in posizione slave, ponendo il pin in master essa sarà vista come master. Esiste un terzo pin, il cable select… se il pin lo si mette su Cable Select, il fatto che la periferica sia vista come master o come slave dipende dalla posizione sul cavo appunto! Il cable select non è supportato dai cavi eide a 40 poli (ATA33).

Per il floppy, il cavo EIDE ha un connettore diverso dai cavi che vanno in primary e in secondary, come si vede dallo schema della scheda madre infatti ha il piedino mancante disposto diversamente, comunque di solito è allegato alla scheda madre così come gli altri cavi EIDE. Il floppy  se ne avete uno solo (generalmente è così) va attaccato al connettore più distante rispetto quello che va attaccato alla scheda madre. La posizione sulla scheda dei connettori IDE1 IDE2 e FLOPPY variano da produttore a produttore.

I cavi EIDE possono essere di vari tipi: Ultra ATA33 (o DMA33) (che sono a 40 poli), ATA66, ATA100, ATA133, ATA150 (che sono a 80 poli)… dipende da scheda madre a scheda madre quali sono supportati, l’ATA150 permette in teoria le velocità migliori di scambio dati tra scheda e periferiche (ATA150 = 150 Mega/secondo), ma deve essere supportato da queste (per esempio l’hard disk per essere collegato con cavo eide UltraATA150 deve avere scritto nelle caratteristiche che è compatibile con tale cavo). Lo standard medio ora è ATA133.

Ora stanno uscendo le prime schede madri con porte Serial ATA (SATA) a differenza delle porte IDE1 e IDE2, dette Parallel ATA (PATA), questa nuova connessione richiede periferiche che abbiano l’attacco sul retro appunto Serial ATA. Ogni porta SATA collega una ed una sola periferica, quindi scompare il discorso master-slave visto prima.

In 9 ci sono i due connettori per le porte USB 2.0, che sono date insieme alla scheda madre se essa le supporta (le ultime schede madri si). Una volta collegate, queste porte vanno invitate sul retro del case (come una scheda PCI).

Nei due punti indicati con 10 ci sono i connettori per la ventola del dissipatore (CPU FAN) e per una eventuale ventola di sistema (SYS FAN). Il dissipatore si monta sopra al processore, è costituito da due parti, una è il dissipatore vero e proprio, cioè un blocchetto di materiale conduttore (rame è il migliore, ma costano di più) che poggia sopra al processore, l’altra è la ventola, che si invita sopra a questo blocchetto, e serve per buttare fuori il calore della cpu. Tra dissipatore e processore si spalma della pasta conduttrice (venduta col dissipatore) oppure il dissipatore stesso ha già un piedino di materiale conduttore sotto, che deve poggiare sopra alla parte centrale del processore, il core, che è anche la parte più delicata. Il montaggio del dissipatore è la parte più rischiosa dell’assemblaggio del computer, in quanto va poggiato con estrema delicatezza per non rompere il core. Il fondo del dissipatore deve essere a contatto col processore, attraverso la pasta conduttrice o il blocchetto conduttore, se così non fosse il calore non verrebbe disperso sufficientemente e il processore brucerebbe in pochi secondi… Il dissipatore per essere fissato in sede ha due alette metalliche che vanno agganciate al Socket, fare molta attenzione in questa procedura per evitare anche di danneggiare le altre parti della scheda madre. Per ulteriori informazioni visitare il sito www.coolermaster.com . Dopo il montaggio controllare con attenzione che il cavo della ventola sia collegato alla presa Cpu Fan…!! La ventola di sistema invece è solo una ventola (opzionale) uguale a quella che sta sul dissipatore sopra il processore, e si invita all’interno del case in corrispondenza della grata di sfogo che dà sul retro. In figura a fondo pagina si nota bene la grata, inoltre anche il frontalino o mascherina con i vari connettori della scheda madre di cui parlavo prima. Dunque questa semplice ventolina ha un unico cavetto che va collegato nel connettore Sys Fan, e serve per buttare fuori l’aria calda dal case, per mantenere quindi più bassa la temperatura in caso di eventuali surriscaldamenti del processore (vedere a tal proposito anche questo tutorial…)

Altra cosa molto importante: nello schema della gigabyte in basso a destra ci sono i connettori indicati con PWR_LED: a questi si devono attaccare i connettori dei fili che partono dal pulsante di accensione, che sono il reset, il power, il caricamento dell’hard disk e lo speaker interno del pc, non hanno un unico verso di inserimento, bisogna fare dei tentativi…. se li collegate male non succede nulla comunque. Questi collegamenti permettono l’accensione, il reset (se c’è il pulsante nel case) e l’illuminazione del led esterno del case quando l’hard disk carica. Ogni filo ha scritto sul suo connettore se è il cavetto dell’Hard Disk o del reset eccetera, in caso mancasse vedere da dove parte il filo (se parte dal pulsante di reset, sarà il reset!!!). Vedere il manuale della scheda madre per lo schema dei pin, in modo da collegare i cavetti sui pin giusti. Questo sotto per esempio è lo schema dei pin (cioè degli spuntoncini) della scheda made della gigabyte: Hd significa che il cavetto che segnala se l’hard disk carica va attaccato in quei due pin a sinistra, RST sta per il reset (se c’è il pulsante), PW per power e SPK per speaker (ne ha 4 di spuntoncini,  per il connettore più grande che ha 4 fori), la disposizione può variare a seconda della scheda madre!

PW PW

SPK SPK

SPK SPK

HD HD

RST RST

Bisogna aggiungere anche che esistono altri due tipi di connettori sulla scheda madre nello schema, che non sono indicati dai numeri rossi: sono il CD IN e il AUX IN: il primo dei due va collegato col cavetto audio che viene dato in dotazione con un lettore dvd/cd in genere al retro della periferica, serve per sentire l’audio dal lettore di cd se esso ha un pulsante play (se si usa Windows Media Player o altro non serve questo cavetto). AUX IN serve invece per schede Tv PCI, che hanno un cavetto audio che va inserito lì.

Nella figura qui sotto si nota la scritta Vga Port, relativa alla scheda video, a cui si deve attaccare il monitor. Le varie schede PCI che si installano sulla scheda madre escono dal case sotto a tale scheda, negli appositi slot che in figura sono chiusi con delle barrette di metallo avvitate dall’interno.

La Memoria Ram

I tipi di memorie ram disponibili sono principalmente due: DDR SDRAM (o DDR) e DRAM, il primo tipo è l’evoluzione delle vecchie SDRAM, l’altra è disponibile sono per schede madri Intel. Le più diffuse sono le DDR anche per gli elevati costi delle DRAM…. Le schede madri possono supportare uno solo dei tipi elencati, a determinate frequenze, vedere il manuale della scheda madre a tal proposito.

Le DDR si differenziano, oltre per la quantità di megabyte di memoria, anche per la velocità di funzionamento di frequenza: DDR333 vuol dire che la ram va a 333 Mhz. Esistono altre sigle analoghe corrispondenti, DDR333 corrisponde per esempio a PC2700 (la più diffusa oggi). Maggiore è la frequenza chiaramente migliore sarà la velocità di trasferimento dati verso il Chipset, ma maggiore sarà il costo.

PC1600

DDR200

PC2100

DDR266

PC2700

DDR333

PC3200

DDR400

PC4200

DDR533

RDRAM PC800

800 Mhz

RDRAM PC1066

1066 Mhz

RDRAM PC1200

1200 Mhz

Se mettete due blocchi di memoria a differente velocità in Mhz, allora vi andranno entrambi alla velocità del modulo ram a più bassa frequenza!!

La quantità di memoria minima al giorno d’oggi è 256 mega, meglio 512, specialmente se si usa Win Xp come sistema operativo. Una buona parte della memoria viene occupata dai file necessari al sistema operativo per funzionare, un’altra parte dai programmi in esecuzione, e ogni volta che lanciate un nuovo programma questo viene ‘caricato in memoria’. Quando questa finisce, ecco che i dati vengono passati al file di swap (vedi l’articolo su gestire il file di swap e la ram) che, trovandosi su hard disk, offre una velocità di lettura/scrittura che è di un ordine di circa 1000 volte inferiore a quella della memoria ram, penalizzando in parte le prestazioni (la velocità) del programma. Per questo è consigliabile avere un buon quantitativo di ram… non oltre un certo limite per il quale diviene quasi inutile (o addirittura non supportato dalla scheda madre); al giorno d’oggi consiglierei di non superare i 1024 (a meno che non abbiate un server…).

Dalla metà del 2004 sono in commercio anche le DDR2, l’evoluzione delle attuali DDR. Le differenze consistono nei diversi contatti, che non saranno più a forma di tante lamelle disposte lungo i lati della scheda di memoria, ma a forma sferica e disposte sotto, questo renderà il trasferimento dati maggiormente veloce. Raddoppia nelle DDR2 il numero di bit che vengono trasferiti alla scheda madre ad ogni ciclo di clock, e inoltre cambia il voltaggio, dai 2,5 V delle DDR a 1,8 V delle DDR2. Queste memorie sono incompatibili con le attuali schede madri, quindi direi che la loro diffusione prenderà piede maggiormente dal prossimo anno, quando usciranno schede madri che le supportano. Le frequenze di queste memorie saranno inizialmente di 400 Mhz (come anche le attuali), 667 Mhz e 800 Mhz, frequenze non raggiungibili con gli standard attuali.

DDR3 è il nome del nuovo standard di memorie RAM sviluppato come successore delle memorie DDR2. L’arrivo sul mercato è avvenuto nel corso del 2007 ad opera di Intel che ne ha offerto pieno supporto con il proprio chipset Bearlake. AMD lo addotterà solo nel tardo 2008.

È importante ricordare che una memoria di tipo DDR lavora con i cosiddetti prefetch buffer, che sono utilizzati per collezionare i dati prima di fornirli a un’interfaccia più veloce. Mentre la prima generazione di memoria a doppio fronte, la DDR appunto, utilizzava un prefetch di 2 (DDR mode, no buffering), la successiva DDR2 ne utilizzava uno di 4 e, come è possibile immaginare, la DDR3 è basata su un prefetch di 8. È proprio questa caratteristica che caratterizza la differenza di prestazioni tra le varie generazioni, e spiega anche perché le latenze si dilatino nel susseguirsi delle generazioni suddette. A questo proposito è utile osservare che le DDR1 lavoravano con CAS di 2, 2.5 o 3 cicli di clock; le DDR2 arrivano a CAS 3, 4 o 5, mentre le DDR3 ora arrivano a CAS da 5 a 8. Questi numeri indicano il numero di cicli di clock che servono alla RAM per “riempire” il proprio prefetch buffer. A causa di questa dilatazione nelle frequenze, i primi esponenti di un nuovo standard di memoria DDR non riescono quasi mai a superare le prestazioni di uno della precedente generazione. I vantaggi intrinseci della nuova tecnologia, come per esempio la frequenza di funzionamento, vengono praticamente compensati dalle superiori latenze. Il vero vantaggio di un nuovo standard di memoria emerge quindi dopo un certo tempo di sviluppo, dopo cioè che i progettisti riescono a ridurre i tempi di latenza e innalzare ulteriormente la frequenza di funzionamento.

Il susseguirsi delle generazioni di memoria DDR ha visto proprio un progressivo aumento del clock di funzionamento unito ad una diminuzione della tensione di alimentazione in modo da poter contenere il consumo massimo e la conseguente dissipazione termica. Secondo Intel, che è stata la prima ad adottare memorie DDR3 la memoria DDR3-1333 necessiterà della stessa potenza di funzionamento della memoria DDR2-800, mentre a parità di clock il risparmio dovrebbe assestarsi sul 25% circa.

Ogni generazione DDR utilizza una densità di memoria superiore, e ciò significa che la capacità si espande con i processi costruttivi più avanzati. La media per i moduli DDR di prima generazione era 512 MB per modulo. Le DDR2 hanno raggiunto la loro maturità con una capacità di 1 GB per modulo, quindi ci si aspetta che le DDR3 possano in futuro trovare la loro collocazione definitiva in configurazioni da 4 GB totali per un intero sistema, vale a dire utilizzando 2 moduli da 2 GB ciascuno in configurazione dual channel.

Il JEDEC ha specificato che la tensione predefinita delle DDR3 deve essere pari a 1,5 V (per le DDR2 è di 1,8 V, mentre per le DDR1 era pari a 2,5 V). Questo ovviamente non significa che i produttori non possano aumentare questa tensione a valori superiori in modo da garantire maggior stabilità operativa per funzionamenti fuori specifica a clock più elevati di quelli standardizzati dal JEDEC stesso.

Intel si aspetta che le memorie DDR3 possano arrivare agilmente a velocità DDR3-2133, che dovrebbero chiamarsi PC3-17000 a 266 MHz di clock e 1066 MHZ di I/O clock.

Per quanto riguarda l’interfaccia di connessione alla motherboard, i pin dei moduli di memoria DDR2 e DDR3 sono identici, ma la tacca è stata riposizionata, dato che le memorie non sono “pin-compatibili”, e le DDR3 funzionano, come detto, a tensione inferiore.

Memoria Standard Clock Frequenza I/O Velocità trasferimento dati Banda per canale Banda dual channel
DDR2 667 PC2-5300 166 MHz 333 MHz 667 MT/s 5,3 GB/s 10,6 GB/s
DDR2 800 PC2-6400 200 MHz 400 MHz 800 MT/s 6,4 GB/s 12,8 GB/s
DDR3 800 PC2-6400 100 MHz 400 MHz 800 MT/s 6,4 GB/s 12,8 GB/s
DDR2 1066 PC2-8500 133 MHz 533 MHz 1066 MT/s 8,5 GB/s 17,0 GB/s
DDR3 1066 PC2-8500 133 MHz 533 MHz 1066 MT/s 8,5 GB/s 17,0 GB/s
DDR3 1333 PC2-10600 166 MHz 667 MHz 1333 MT/s 10,6 GB/s 21,2 GB/s
DDR3 1600 PC2-12800 200 MHz 800 MHz 1600 MT/s 12,8 GB/s 25,6 GB/s

Per quanto riguarda il montaggio, l’inserimento della memoria ram negli slot appositi della scheda madre va fatta prendendo alcune precauzioni: toccate prima la parte metallica del telaio del case, per scaricare l’elettricità statica del vostro corpo, oppure usate guanti in lattice, perchè una scarica di corrente anche piccola può danneggiare la memoria. Quindi semplicemente spingete la ram nello slot, spostando verso l’esterno i due fermi, generalmente bianchi, che si trovano alle estremità dello slot e servono per fissare la scheda. Si può inserire solo in un verso quindi non ci si sbaglia.

Le periferiche e le schede PCI

Innanzitutto vediamo l’Hard Disk, cioè dove i dati vengono salvati e letti. Gli Hard Disk si differenziano per capienza, in Gigabyte, inoltre si differenziano per l’rpm, cioè i giri per minuto che la testina di lettura riesce a fare. 7200 rpm è lo standard attuale, ma le velocità si stanno evolvendo verso valori sempre più alti, logicamente maggiore è la velocità e più veloce sarà la lettura e la scrittura. Inoltre i vari hard disk hanno come caratteristiche il tipo di cavo EIDE a cui sono collegabili, cioè UltraATA 66, 100, 133.. l’UltraATA 150 permette in teoria la miglior velocità di trasferimento dati (150 Mega/sec), anche se di fatto non c’è differenza già tra ATA 100 e ATA 133 in quanto la velocità di estrazione dati dal disco fisso (o dal lettore cd) è inferiore a quella di trasferimento permessa dal cavo.

L’Hard Disk va inserito (a pc spento e scollegato dalla rete, chiaramente!!) nel case nel vano in cui si installano le periferiche, assicurato con viti o, se il case ne è provvisto, con il sistema di chiusura a blocco. L’ importante è che l’hard disk sia stabile. Generalmente il disco fisso ha un alloggiamento sotto a quello delle periferiche cd. Quindi va collegato all’alimentazione come già detto (parte 1) e al cavo EIDE (parte 2) oppure al cavo Serial ATA se è un disco rigido SATA. Se si vuole installare un secondo disco rigido, una volta collegato fisicamente al pc dovrà essere formattato per poter risultare visibile a Windows (o Linux). Per fare ciò, potete seguire questa guida del sito.

Inoltre nel retro degli hard disk EIDE, tra il connettore per l’alimentazione e quello per il cavo eide è presente anche un ponticello che può essere spostato su alcune coppie di pin (in genere 4) per settare varie configurazioni, che variano da hd a hd. Di solito stampato sul disco fisso stesso c’è uno schema con le impostazioni dello schema di questi pin. Per esempio se si sposta il ponticello su una coppa di pin si potrà ottenere di limitare lo spazio dell’hd a una certa capacità soltanto (serve nei sistemi vecchi che non riconoscono più di un certo quantitativo di giga di spazio), oppure servono per l’identificazione come master, slave o cable select dell’hard disk da parte del bios. Riguardo a cosa voglia dire master e slave ne ho parlato nella parte 2 sui cavi EIDE, quindi se volete mettere la periferica in master settate il pin in Master, e in Slave se la mettete in Slave [oppure lasciate decidere alla posizione sul cavo, mettendo cable select, modalità supportata solo con cavi eide a 80 poli, quindi non i vecchi ATA33].

Stessa identica cosa per il montaggio delle periferiche EIDE Cd Rom e masterizzatori sul retro di ognuna di esse c’è un piccolo ‘pin’ che permette di settare la periferica in MASTER, SLAVE o CABLE SELECT.

[Nella foto sopra, il retro di una periferica cd rom: a destra il connettore per il cavo di alimentazione molex, al centro quello per il cavo EIDE, il pin blu serve invece per settare Master, Slave o Cable Select. A sinistra connettori opzionali per le uscite audio digitali].

Invece le periferiche Serial ATA (dischi fissi, unità cd…) hanno un connettore (in figura sottostante) che dalla scheda madre va connesso dietro la periferica, ma scompare il discorso di settaggio master/slave in quanto ad ogni connettore si può collegare solo una periferica.

Le periferiche serial ata possono essere alimentate con un connettore molex normale, come le periferiche EIDE.

Le schede PCI invece sono per esempio il modem, o schede tv, o schede di rete…. una volta inserite negli slot PCI sulla scheda madre, il gioco è fatto… rimane solo da installarne i driver relativi nel sistema operativo, che saranno dati in un cd allegato alla scheda. Il nuovo standard è il PCIExpress (PCIe) più veloce e non compatibile col precedente.

Scheda video

Una tipica scheda video contiene un integrato grafico (o più di uno) che gestisce una certa quantità di RAM dedicata a memorizzare i dati grafici da visualizzare e che risiede fisicamente sulla scheda stessa. Le schede video costruite per i PC IBM e compatibili contengono anche una ROM con un driver molto semplice (chiamato firmware che è aggiornabile nelle moderne schede video), usato dal BIOS per il bootstrap.

Il funzionamento di una scheda video è, in linea di massima, molto semplice: ogni locazione di RAM grafica contiene il colore di un pixel dello schermo, o di un carattere se la scheda sta visualizzando solo testo: il chip grafico si limita a leggere in sequenza le locazioni necessarie (se sta lavorando in modo testo, ogni locazione viene elaborata da un generatore di caratteri) e a pilotare un convertitore digitale-analogico, detto RAMDAC, che genera il segnale video che sarà visualizzato dal monitor. Dalla quantità di RAM grafica equipaggiata nella scheda e dalla velocità (frequenza) massima del suo RAMDAC dipendono la risoluzione massima raggiungibile e il numero di colori contemporaneamente visibili.

Tutte le schede video possono visualizzare anche grafica tridimensionale (al limite anche quelle con sola modalità testo, se si accetta una rappresentazione ASCII art), ma senza funzioni apposite di accelerazione. L’intero lavoro di calcolo deve essere svolto, pixel per pixel, dalla CPU principale del computer, che viene spesso completamente assorbita da questo compito: una scheda grafica non tridimensionale si limita in pratica a visualizzare una serie di immagini bidimensionali che le vengono inviate dal sistema.

Le schede video con capacità grafiche tridimensionali (o 3D accelerate) hanno le stesse capacità bidimensionali delle precedenti, e in più ne hanno una completamente nuova, la modalità 3D appunto, in cui i pixel dell’immagine da visualizzare vengono calcolati dalla GPU (Graphics Processing Unit), fotogramma per fotogramma, partendo da una serie di dati geometrici forniti dalla CPU.

In questa modalità, la RAM video contiene una serie di sottoimmagini, le texture. Ciascuna di queste viene associata ad una particolare superficie bidimensionale di un modello tridimensionale di cui ne costituisce la “pelle”: volendo, si possono considerare le varie texture come delle carte da parati elettroniche. Per ogni fotogramma (frame) da visualizzare in modalità 3D, la scheda video riceve dal processore una serie di punti geometrici (vertici) che specificano delle superfici in uno spazio tridimensionale con l’indicazione di quali texture applicare alle varie superfici: la GPU si occupa di calcolare, a partire dai dati ricevuti, se la particolare superficie sia visibile o no, e, se visibile, la sua forma in due dimensioni (coordinate schermo); poi si occupa di applicare la (o le) texture indicate. Il valore di ogni pixel viene quindi calcolato a partire da quali e quanti texel (i pixel delle texture) sono contenuti in esso.

Per fare tutto questo, le schede video 3D accelerate sono equipaggiate con una grande quantità di RAM, e ricorrono in modo massiccio al calcolo parallelo: l’integrato principale è un vero e proprio processore e viene detto GPU (anche programmabile a piacere, a partire dalla serie 6800GT di Nvidia), composto internamente di una serie di unità identiche (dette pipeline) operanti in parallelo, ciascuna su una diversa serie di pixel alla volta; poiché in grafica non vale il principio di località non è possibile usare una memoria cache come nella CPU principale, e la comunicazione con la RAM grafica deve essere estremamente veloce: questo rende necessario adottare sia una frequenza di lavoro della RAM grafica molto più alta di quella della memoria principale, sia l’adozione di bus RAM-GPU molto ampi (128, 256 bit o anche 512 bit). Per lo stesso motivo, far funzionare la GPU a frequenze molto più elevate della RAM grafica, adottando un moltiplicatore di frequenza come per la CPU principale, non porterebbe nessun beneficio prestazionale.

Ulteriori funzioni di accelerazione, utili per aumentare il livello di realismo delle immagini calcolate, sono il calcolo in hardware delle luci incidenti (Transform and Lighting o T&L), i pixel shader, il vertex shader e il rendering (rasterizzazione), il filtro anisotropico e il filtro antialiasing.

Con questa nuova architettura le schede video 3D accelerate sollevano la CPU da tutti i calcoli necessari alla visualizzazione, lasciandole solo il compito di aggiornare la geometria dell’immagine (calcolo di spigoli e vertici, di rotazioni, intersezioni, animazioni ecc.).

Le prime schede video accelerate 3D destinate al grande pubblico (prima di allora erano molto costose e riservate a professionisti) sono state le famose Voodoo della 3dfx, la prima industria a produrre schede video con capacità 3D a prezzi popolari, assorbita nel 2001 dalla concorrente Nvidia.

CROSSFIRE

Nel 1999 ATI introdusse la sua prima soluzione a doppio processore grafico che non ebbe molto successo: la Rage Fury MAXX. A pochi anni di distanza e con l’avvento del modello SLI di NVidia l’azienda Canadese risponde con un proprio metodo di accoppiamento di schede video: il Crossfire.

Per funzionare un sistema Crossfire necessita di una scheda madre con un chipset compatibile e due slot PCI-Express per inserire fisicamente le due schede. Diversamente però dal sistema SLI della concorrente NVidia non esiste la limitazione di possedere due schede video identiche ma basta che una delle due in possesso sia una scheda certificata Crossfire di tipo Master, ovvero una scheda video abilitata per questa tecnologia che possieda sul proprio PCB un chip denominato Compositing Engine che, a seconda della potenza dell’altra scheda collegata al sistema e denominata Slave, distribuisca la mole dei calcoli in maniera equilibrata rendendo così tutte le schede compatibili. Per collegare le due schede, ATI utilizza un cavo esterno (nVidia, al contrario, usa un ponte interno tra le schede) che collega due uscite DVI delle due schede e presenta un terzo connettore che va collegato al monitor.

SLI

Il concetto che è dietro la sigla “SLI” (Scalable Link Interface), nome ricalcato dalla tecnologia di calcolo parallelo delle Voodoo 2 di 3dfx, è l’aumento della potenza elaborativa della parte grafica sistema tramite l’accoppiamento di due schede video identiche tramite un determinato chipset ed una determinata predisposizione della scheda madre.

Questa tecnologia permette a due (ora anche a quattro grazie a sistemi molto complessi denominati “Quad SLI”) schede video di comunicare e suddividere i calcoli per l’elaborazione video a patto che esse siano identiche. Oltre alle due schede video bisogna possedere una scheda madre che supporti due socket PCI-Express, mediamente più costosa delle controparti con un solo socket; per collegare le due schede NVidia offre in dotazione un “ponte elettrico” (un piccolo cavo rigido) che collega le due schede sulla loro parte superiore tramite due appositi connettori.

Le due schede si dividono così il lavoro: ognuna elabora i dati di una metà dello schermo (suddiviso in varie maniere, o metà e metà oppure anche a “scacchiera” rendendo la suddivisione più uniforme) per poi unire i dati mandandoli al monitor.

Recentemente sono stati presentati da NVidia sistemi basati su soluzioni Quad-SLI ovvero sistemi che utilizzano due schede video in modalita SLI ma ognuna di queste schede utilizza a sua volta 2 unità di elaborazione. Sistemi di questo genere hanno tuttavia costi proibitivi per l’utente medio.

Il sistema operativo e i driver

Una volta che l’hardware del vostro pc è montato, non resta che la prova del fuoco, cioè provare ad accenderlo. Prima di attaccare la corrente ricontrollare che tutto sia stato attaccato bene (cavi EIDE, cavetto della ventola del dissipatore, cavo del monitor attaccato alla porta della scheda video, i cavi dell’alimentatore attaccati alla scheda madre e alle periferiche, controllate che la ram e le varie schede PCI siano inserite bene…) All’accensione, se tutto è andato bene, vi dovrebbe fare un unico ‘bip’, segnale del bios che tutto è andato correttamente… a quel punto se l’hard disk è vuoto sarà segnalato come errore la mancanza del sistema operativo. Bene, aprite il lettore Cd o Masterizzatore (che dovreste aver messo in Secondary–master se avete seguito i miei consigli) e infilateci dentro il cd contenente il sistema operativo (Windows Xp, Windows ME, Windows 98, Linux o quale esso sia…): riavviate resettando oppure spegnete e riaccendete dopo qualche minuto (mai spegnere e riaccendere subito). Per installare Windows seguite la procedura descritta alla pagina sull’installazione del sistema operativo.

In seguito all’installazione di Windows, le prime cose da fare sono: installare il cd dei driver della scheda madre (si trovano nel cd che deve essere allegato alla confezione) che comprendono i driver propri della scheda madre, i driver delle porte USB e i driver audio se la scheda audio è integrata nella scheda madre. Poi installate i driver di scheda video, stampanti, scanner, modem, eccetera… :o) avete un po’ di lavoro da fare…. Vedere a tal proposito anche l’articolo sui driver e la guida a Windows per i primi passi in questo sistema operativo

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